[發明專利]一種周向非對稱的噴嘴環及設計方法、蝸殼和渦輪增壓器

在審

• 申請號: 202310260277.7
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN115977746A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 竇站成;張子山;呂順;周海磊;欒軍山;譚治學;李俊琦;王新校
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D25/24;G06F30/20;G06F30/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐麗

本發明公開了一種周向非對稱的噴嘴環及設計方法、蝸殼和渦輪增壓器，周向非對稱的噴嘴環包括：噴嘴環主體，所述噴嘴環主體用于安裝于蝸殼主體上，并且所述噴嘴環主體為圓環結構；葉片，所述葉片沿所述噴嘴環主體的周向分布，所述葉片包括第一葉片、第二葉片和第三葉片，所述第一葉片和所述第二葉片均與所述噴嘴環主體的外緣貼合，并且所述第一葉片和所述第二葉片分別與所述蝸殼主體的一個蝸舌貼合；所述第三葉片分布在所述第一葉片和所述第二葉片之間；且所述第三葉片的傾斜角度不同。通過將第三葉片的傾斜角度設置為不同，按照實際蝸殼流出的氣流角度調整第三葉片的傾斜角度，使噴嘴環損耗更低，有利于提高渦輪增壓器的效率。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，特別涉及一種周向非對稱的噴嘴環及設計方法、蝸殼和渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓器主要包括壓氣機和渦輪兩部分，其中，壓氣機主要包括壓氣機葉輪、擴壓器和壓氣機蝸殼；渦輪部分主要包括蝸殼、蝸殼噴嘴和渦輪機葉輪；而蝸殼噴嘴的噴嘴環包括噴嘴環主體和設置于噴嘴環主體上的噴嘴環葉片。

渦輪增壓器：是一種空氣壓縮機，利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪旋轉，渦輪又帶動同軸的葉輪旋轉，對空氣進行壓縮來增加進氣量。

發動機工作過程中，排出的廢氣首先經過渦輪殼，而目前大部分的渦輪殼形狀為圓形或橢圓形，受渦輪殼形狀的影響，流體經過渦輪殼后，其速度及方向在周向上分布不均勻。

目前噴嘴環的噴嘴環葉片在周向上對稱分布，不管噴嘴環葉片如何優化設計，必然會存在幾個噴嘴環葉片與流出渦輪殼的流體方向不匹配，在這幾個葉片處必然會產生損耗，造成能量損失，影響渦輪增壓器的效率。

具體的，參照圖1可知，噴嘴環葉片周向上的葉片對稱分布，會導致噴嘴環入口處出現渦旋（圖1中圓環圈出的位置），而渦旋會造成能量損耗。

因此，如何降低能量損失，以提高渦輪增壓器的效率，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種周向非對稱的噴嘴環，降低能量損失，以提高渦輪增壓器的效率。此外，本發明還提供了一種具有上述周向非對稱的噴嘴環的蝸殼和渦輪增壓器。另外，本發明還提供了一種上述周向非對稱的噴嘴環的設計方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種周向非對稱的噴嘴環，包括：

噴嘴環主體，所述噴嘴環主體用于安裝于蝸殼主體上，并且所述噴嘴環主體為圓環結構；

葉片，所述葉片沿所述噴嘴環主體的周向分布，所述葉片包括沿同一傾斜方向傾斜布置的第一葉片、第二葉片和第三葉片，所述第一葉片和所述第二葉片均與所述噴嘴環主體的外緣貼合，并且所述第一葉片和所述第二葉片分別與所述蝸殼主體的一個蝸舌貼合；

所述第三葉片分布在所述第一葉片和所述第二葉片之間；

且所有的所述第三葉片與所述噴嘴環主體的內緣的切線的夾角不同。

優選的，上述的周向非對稱的噴嘴環中，所述第三葉片與所述噴嘴環主體的外緣具有間隙，且所述第三葉片的長度小于所述第一葉片長度且小于所述第二葉片的長度。

優選的，上述的周向非對稱的噴嘴環中，所述第一葉片和所述第二葉片相對于所述噴嘴環主體的內緣的傾斜角度相同，且所述第一葉片和所述第二葉片呈中心對稱布置。

優選的，上述的周向非對稱的噴嘴環中，所述第一葉片和所述第二葉片連線的兩側均分布有所述第三葉片。

優選的，上述的周向非對稱的噴嘴環中，所述葉片的長度方向和所述葉片的寬度方向的交叉點和所述葉片的尾緣中點的連線與所述噴嘴環主體的豎直方向對稱軸的夾角為葉片角度A_i，沿所述噴嘴環主體的第一方向，所述葉片的葉片角度依次為：