[發(fā)明專利]一種渦輪增壓器蝸殼及渦輪機

在審

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• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN113982706A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 李慶斌;何光清;陳少林;戴志輝;許承;曹剛;閆海東;肖清
• 申請（專利權）人: 湖南天雁機械有限責任公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24
• 代理公司: 長沙知行亦創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 43240
• 代理人: 嚴理佳

本發(fā)明公開了一種渦輪增壓器蝸殼及渦輪機，渦輪增壓器蝸殼內(nèi)設有用于收集發(fā)動機廢氣的蝸形流道，蝸形流道包括沿氣流方向依次排布并連通的第一漸縮流道、第二漸縮流道以及第三漸縮流道，第一漸縮流道自蝸殼流道0°截面開始延伸并截止于蝸殼流道60°截面，第二漸縮流道自蝸殼流道60°截面開始延伸并截止于蝸殼流道300°截面，第三漸縮流道自蝸殼流道300°截面開始延伸并截止于蝸殼流道360°截面，蝸殼流道0°截面設于渦輪增壓器蝸殼的喉口位置處，第一漸縮流道的流道面積、第二漸縮流道的流道面積以及第三漸縮流道的流道面積依次減小。本發(fā)明的渦輪增壓器蝸殼，有利于提高渦輪機工作效率。

技術領域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機增壓技術領域，特別地，涉及一種渦輪增壓器蝸殼。本發(fā)明還涉及一種渦輪機。

背景技術

近年來，隨著排放標準升級，發(fā)動機小型化已成為一種發(fā)展趨勢，為了提高發(fā)動機的升功率，最為有效的方法是匹配廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓器綜合性能的優(yōu)劣直接影響了發(fā)動機的整體性能，尤其是車用發(fā)動機更加注重低速大扭矩及良好的燃油經(jīng)濟性能，這對增壓器性能提升提出了更為嚴格的需求。而渦輪機作為主動旋轉部件，其性能的提高對整個增壓器的性能起著舉足輕重的作用，因此，提高渦輪機的性能十分重要。

目前，提高渦輪機的性能主要從渦輪設計及渦輪箱流道設計兩方面來進行，在項目開發(fā)前期，由于新設計渦輪需要開金屬模，模具制作時間長，而采用3D打印的渦輪與渦輪箱相比，表面質(zhì)量較差，且存在砂孔，難以應用于后續(xù)試驗測試，因此，主要通過設計新的渦輪箱流道來提升渦輪機性能。

然而，目前渦輪箱流道設計主要采用“等環(huán)量”設計方法，一方面，在發(fā)動機匹配試驗過程中，由于渦輪箱設計效率不高，容易出現(xiàn)發(fā)動機高、低速性能難以兼顧的情形；另一方面，增壓器試制樣機通過主機廠性能認可后，由于渦輪箱喉口截面的面積對流量比較敏感，澆鑄質(zhì)量的差異容易導致后續(xù)小批供貨的定型樣機出現(xiàn)性能不一致的情況，再一方面，渦輪機工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的渦輪增壓器蝸殼，解決了現(xiàn)有的渦輪機工作效率低的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種渦輪增壓器蝸殼，渦輪增壓器蝸殼內(nèi)設有用于收集發(fā)動機廢氣的蝸形流道，蝸形流道包括沿氣流方向依次排布并連通的第一漸縮流道、第二漸縮流道以及第三漸縮流道，第一漸縮流道自蝸殼流道0°截面開始延伸并截止于蝸殼流道60°截面，第二漸縮流道自蝸殼流道60°截面開始延伸并截止于蝸殼流道300°截面，第三漸縮流道自蝸殼流道300°截面開始延伸并截止于蝸殼流道360°截面，蝸殼流道0°截面設于渦輪增壓器蝸殼的喉口位置處，第一漸縮流道的流道面積、第二漸縮流道的流道面積以及第三漸縮流道的流道面積依次減小。

進一步地，第一漸縮流道的截面無量綱流道面積y₁與周向角度x₁滿足關系式y(tǒng)₁＝Ax₁²-Bx₁+100.6，其中，0≤x₁≤60，-0.002≤A≤-0.0015，0.05≤B≤0.08。

進一步地，第二漸縮流道的截面無量綱流道面積y₂與周向角度x₂滿足關系式y(tǒng)₂＝Cx₂+113.1，其中，60≤x₂≤300，-0.5≤C≤-0.2。

進一步地，第三漸縮流道的截面無量綱流道面積y₃與周向角度x₃滿足關系式y(tǒng)₃＝Dx₃²-Ex₃+242.6，其中，300≤x₃≤360，0.0015≤D≤0.0025，1≤E≤1.5。

進一步地，蝸殼流道60°截面的流道面積與蝸殼流道0°截面的流道面積的面積之差與蝸殼流道0°截面的流道面積的面積占比小于10％。