CN103189615A - 排气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种排气涡轮增压器（1），该排气涡轮增压器具有：一个压缩机（2）；具有一个涡轮机（5），该涡轮机具有一个带径向流动区域（11）和半轴向流动区域（12）的涡轮机叶轮（6），并且该涡轮机具有一个涡轮机壳体（7），该涡轮机壳体在该涡轮机叶轮（6）的外周（8）具有一个环绕该涡轮机叶轮、用于供给的排气的螺旋安排（9）；并且具有一个用于将排气提供到该涡轮机叶轮（6）的引导栅（10），其中，该引导栅（10）具有一个引导环（13），该引导环在增压器的轴向方向（L）上是可轴向移动的并且该引导环被分配给该径向流动区域（11），以及一个闭合套筒（14），该闭合套筒在增压器的轴向方向（L）上是可轴向移动的并且该引导环被分配给该半轴向流动区域（12）。

Description

排气涡轮增压器
说明书
本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种排气涡轮增压器。
从DE3427715C1已知所述类型的一种排气涡轮增压器。所述增压器具有一个带径向涡轮机叶轮的涡轮机，该径向涡轮机叶轮被安排在带有两个螺旋形气道的涡轮机壳体中。径向涡轮机叶轮具有一个径向流动区域和一个半轴向流动区域。在内燃发动机的低转速范围内，引导栅的控制元件被致动，使得这些螺旋形气道中的一个气道大致轴向地作用在径向涡轮机叶轮的这些叶片上。
如果径向涡轮机叶轮的旋转速度超过预定的旋转速度，那么先前大致轴向地作用在径向涡轮机叶轮上的管道被关闭，并且另外的螺旋形气道由该引导栅来致动，使得排气能通过已知的方式被径向地提供到径向涡轮机的这些叶片上。
该已知的排气涡轮增压器因此具有一个涡轮机壳体，该涡轮机壳体带有两个螺旋形的气道，在每种情况下引导栅的一个单独可致动的控制元件被分配到这两个螺旋形气道上，使得任何一个气体管道大致轴向地作用在径向涡轮机叶轮上或者另一个气道在径向方向将排气供应到该径向涡轮机叶轮的这些叶片上。
本发明的一个目的是提供一种如权利要求1前序部分指明类型的排气涡轮增压器，与已知的涡轮增压器相比，其效率被进一步提高。
所述目的是通过权利要求1的这些特征来实现的。
由于轴向可移动的引导环被分配给涡轮机叶轮的径向流动区域的这种安排，在配备有根据本发明的排气涡轮增压器的发动机的低转速情况下，仅涡轮机叶轮的径向流动区域可能受到排气流动的作用，而该闭合套筒覆盖该涡轮机叶轮的半轴向流动区域。这提高了涡轮增压器在低转速下的响应行为。
相反，在高转速下，半轴向流动区域被该闭合套筒打开并且该引导环被缩回，使得径向流动区域和半轴向流动区域均可在发动机的所述高转速下受到排气流的冲击，这产生了较小的流动阻力并因此增加了排气涡轮增压器的效率。
由于该引导栅配备有两个部件，这两个部件可彼此独立地轴向地移动、处于引导环和闭合套筒形式，还获得了与配备有可枢转的部件的已知的引导栅相比的简化设计。
已知的控制装置（例如控制盒或电动致动器）可被用于致动该排气涡轮增压器的引导栅，其中，例如，涡轮机叶轮或转子轴的旋转速度、或者内燃发动机的进气系统中的增压压力可用作控制变量。
多项从属权利要求涉及本发明的多个有利改进。
从以下基于附图的多个示例性实施方案的说明中将显现出本发明的进一步的细节、优点和特征，在附图中：
图1示出了根据本发明的排气涡轮增压器的示意性的高度简化图示，
图2示出了根据本发明的排气涡轮增压器的涡轮机叶轮的示意性的高度简化图示，
图3示出了根据本发明在低发动机转速下的排气涡轮增压器的引导栅位置的示意性高度简化图示，
图4示出了排气涡轮增压器的引导栅的引导环和闭合套筒的示意性高度简化图示，并且
图5示出了对应于根据本发明的排气涡轮增压器的一部分的图3的图示，用于说明在高发动机转速下的引导栅的位置。
图1示出了排气涡轮增压器1的示意性高度简化的形式，该排气涡轮增压器具有一个压缩机2，该压缩机带有在压缩机壳体4中的压缩机叶轮3。压缩机叶轮3经由转子轴20被连接到涡轮机5的涡轮机叶轮6。涡轮机叶轮6具有一个径向流动区域11和一个半轴向流动区域12并且该涡轮机叶轮被安排在包括一种螺旋安排9的涡轮机壳体7内。在展示的实例中，螺旋安排9是一个单个螺旋形气道9'，该螺旋形气道通过环绕的方式被安排在涡轮机叶轮6的周围。
用于将排气提供到涡轮机叶轮6的引导栅10被安排在螺旋安排9或气道9'中。所述引导栅10的设计和功能将在以下基于图3至图5来详细地说明。
另外，排气涡轮增压器1不言自明地具有所有其他常规部件，具体是用于引导栅10的用于致动该引导栅的一个控制和调节装置，然而，这未在这些图中详细地展示，因为对于解释本发明的原理来说它是不必要的。
图2在示意性的简化图示中描绘了该涡轮机叶轮6的一半。涡轮机叶轮6具有如常规的多个叶轮叶片，图2中展示了这些叶轮叶片中的叶轮叶片6'。根据本发明的原理，这些叶轮叶片6'各自具有一个径向流动区域11和与该径向流动区域相邻的一个半轴向流动区域12。在每种情况下，在图2中所述区域由三个箭头指示，这三个箭头还同时指出了排气被提供到涡轮机叶轮6或其叶轮叶片6'的流动方向。由此清楚的是，径向方向的流动接近该径向流动区域11，其中，该径向方向至少基本垂直地对准该增压器纵向轴线L。
由箭头12表示的半轴向接近流是一个产生轴向流动分量的方向，如在图2的说明中详细示出。
图3再次通过涡轮机叶轮6的叶轮叶片6'展示了该涡轮机叶轮的上部，其中还通过示意性简化形式展示了围绕涡轮机叶轮6的螺旋安排9。在所展示的实施例中，如上所述，螺旋安排9仅具有一个螺旋形气道9'。
用于将排气提供到涡轮机叶轮6或提供到其叶轮叶片6'的引导栅10被安排在涡轮机壳体7（在图3中未详细展示）中。根据本发明，所述引导栅10具有一个引导环13，该引导环在图4的透视图中被示出并且该引导环是该图中所展示的两个部件13和14中的这个上部部分。
引导环13在涡轮机壳体7中通过轴向可移动的方式、平行于增压器轴线L而被引导，并且该引导环可被移动到图3展示的位置中。在所述位置，引导环13允许排气径向流入到涡轮机叶轮6，如箭头R表示的。在图3和图4中展示的第二部件是一个闭合套筒14，在图3中，该闭合套筒被安排在覆盖该半轴向流动区域12的位置中，使得仅由箭头R表示的到涡轮机叶轮6的接近流动是可能的。引导栅10的所述位置是在根据本发明的排气涡轮增压器1配备有的发动机的低转速下所采取的位置。
如从图4可以看出，轴向可移动的引导环13配备有多个导向叶片15，作为所有导向叶片的代表，图4中通过所述参考号15指示了这些导向叶片中的一个。在这些导向叶片15之间提供了多个流动槽缝16，这些流动槽缝允许图3中由箭头R表示的上述径向接近流动。
为此目的，这些导向叶片15优选地具有流线型轮廓17，并且其末端表面的总和形成了一个末端侧流动引导表面18。
与此相反，闭合套筒14是一个封闭的大致圆柱状设计的关闭元件，该闭合套筒在图3展示的其闭合位置中不允许到涡轮机叶轮6的半轴向流动区域12的接近流动。闭合套筒14同样具有一个末端侧流动引导表面19。
图5再次展示了带有涡轮机叶轮叶片6'中的一个的涡轮机叶轮6，以及在这种情况下带有单一的螺旋形气道9'的的螺旋安排9。在此，由引导环13和闭合套筒14所采取的位置是在高发动机转速下所采取的位置。在此，图5示出了引导环13和闭合套筒14缩回到涡轮机壳体（在图5中也未详细示出）中，使得在所述位置涡轮机叶轮6的半轴向流动区域12也被打开，从而由箭头R表示的径向接近流动被允许，并且在图5中由箭头H表示的半轴向流动也被允许。在此，在半轴向流动区域12的方向上的流动导向是借助末端侧流动引导表面18和19实现的。
如前言中已经提到的，用于致动该引导栅10的控制/调节装置在这些图中未被详细展示，但不言自明地提供的是，其中，可使用已知的装置，例如可以考虑涡轮机叶轮的旋转速度，或者还考虑作为控制变量的发动机进气道内的压力。
螺旋安排9也有可能配备有彼此相邻安排的两个螺旋形气道。引导栅10的这种安排不受此影响，并且仅必须确保的是闭合套筒14覆盖并仅打开被分配到涡轮机叶轮6的半轴向流动区域12的管道。
除本发明的以上书面披露之外，由此另外明确地参考在图1至图5中的图示说明。
参考符号清单
1  排气涡轮增压器
2  压缩机
3  压缩机叶轮
4  压缩机壳体
5  涡轮机
6  涡轮机叶轮
6' 叶轮叶片
7  涡轮机壳体
8  外周
9  螺旋安排
9' 螺旋形气道
10 引导栅
11 径向流动区域
12 半轴向流动区域
13 引导环
14 闭合套筒
15 导向叶片
16 流动槽缝
17 流线型轮廓
18 流动引导表面
19 流动引导表面
20 转子轴
21 轴承壳体
R  排气的径向流动
H  排气的半轴向流动

Claims (7)

1.一种排气涡轮增压器（1）
具有一台压缩机（2）；
具有一台涡轮机（5），
该涡轮机具有一个涡轮机叶轮（6），该涡轮机叶轮带有一个径向流动区域（11）和一个半轴向流动区域（12）；并且
该涡轮机具有一个涡轮机壳体（7），该涡轮机壳体在该涡轮机叶轮（6）的外周（8）具有环绕该涡轮机叶轮、用于供给的排气的一种螺旋安排（9）；并且
具有一个引导栅（10），该引导栅用于将排气供应到该涡轮机叶轮（6），
其中
该引导栅（10）具有一个引导环（13），该引导环在该增压器的轴向方向（L）上是可轴向移动的并且该引导环被分配给该径向流动区域（11）；以及一个闭合套筒（14），该闭合套筒在该增压器的轴向方向（L）上是可轴向地移动的并且该闭合套筒被分配给该半轴向流动区域（12）。
2.如权利要求1所述的排气涡轮增压器，其中，该引导环（13）具有多个导向叶片（15），这些导向叶片界定多个流动槽缝（16）。
3.如权利要求2所述的排气涡轮增压器，其中，这些导向叶片（15）具有一种流线型轮廓（17）。
4.如权利要求1至3之一所述的排气涡轮增压器，其中，该引导环（13）具有一个末端侧流动引导表面（18）。
5.如权利要求1至4之一所述的排气涡轮增压器，其中，该闭合套筒（14）具有一个末端侧流动引导表面（19）。
6.如权利要求1至5之一所述的排气涡轮增压器，其中，该螺旋安排（9）具有一个螺旋形气道（9'）。
7.如权利要求1至5之一所述的排气涡轮增压器，其中，该螺旋安排（9）具有两个彼此邻近安排的螺旋形气道。
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