CN104302889B - 排气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有2‑通道涡轮机进气的排气涡轮增压器(1)，该排气涡轮增压器包括：一个壳体(2)；安装在该壳体(2)中的一个轴(6)；安排在该轴(6)上的一个压缩机叶轮(8)以及安排在该轴(6)上的一个涡轮机叶轮(7)；在该壳体(2)中形成的一个第一进气道和一个第二进气道(11，12)，其中进气道(11，12)二者都在该涡轮机叶轮(7)的方向开放；以及使这两个进气道(11，12)彼此分开的一个分区(9)，其特征为至少一个水冷却管道(10)在该分区(9)的内部。

Description

排气涡轮增压器
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。
从现有技术中已知排气涡轮增压器，其中在涡轮机壳体中形成一种2-通道排气供应安排。这也被称为2-通道涡轮机进气设计或双涡形设计。2-通道进气具有用于将该气体传导螺旋划分为两个进气道的一个薄壁分区。热的排气在两侧围绕所述分区流动，并且所述分区径向地伸入到该涡轮机叶轮入口的紧邻部位以便达到尽可能最好的分隔作用。由此产生了该分区的非常快的加热，这样使得在该分区中产生了比在周围的壁中的更快的径向热膨胀。所述效应在该分区中部分地导致极端应力，这进而会导致由于周期荷载而引起的畸变和破裂。
本发明的一个目的是提供一种排气涡轮增压器，该排气涡轮增压器在生产不昂贵且运行维护费用低的同时允许一种操作可靠的2-通道涡轮机进气。
该目的是通过权利要求1的特征来实现的。从属权利要求涉及本发明的多个有利发展。
根据本发明所提供的是一种水冷却安排被集成到该分区的内部中。在两侧被热气环绕的这个分区中的水冷却安排使得膨胀减慢并且使得该分区中的整体膨胀减少。由于该涡轮机壳体中材料温度降低，使之可能使用一种不昂贵的材料(例如GJV或铝)。以此方式，相对于常规钢制壳体而言，有可能获得显著的成本降低。
这两个进气道在壳体中从一个排气入口延伸到其在涡轮机叶轮处的口部。这两个进气道在这整个长度上被该分区分隔开。优选提供的是，该冷却管道也是在这整个长度上在该分区的内部形成的以便有效地防止该分区的过分加热。
在某些类型的排气涡轮增压器中，废气门管道从这些进气道分支。所述废气门管道绕过该涡轮机叶轮直接通到该涡轮增压器的排气出口。优选的是为这两个进气道各自提供一个单独的废气门管道。所述两个废气门管道还必须是彼此分隔开的。因此优选的是该分区在所述两个废气门管道之间延伸。为了在此实现有效的冷却，还在这两个废气门管道之间在该分区的内部提供水冷却管道。
这两个进气道与该分区的尺寸和位置必须被确定为使得可以在该分区的内部形成水冷却管道。由于热力学原因，优选提供的是该分区并且因此还有该水冷却管道在轴的方向观察其截面时是渐缩的。所述截面是在穿过该轴平行延伸的一个平面中限定的。具体地讲，测量该分区的宽度以用于限定这种渐缩。所述宽度是沿一条平行于该轴的线测量的。在此，该宽度仅是在所述线与该第一进气道以及第二进气道二者相交之处测量的。特别是在该分区可以被清楚识别并且可以与其他壳体部件清楚区分开的这些点处。优选该分区的宽度从外部到内部减少至少20％，优选是至少30％。以此方式限定这种渐缩的结果是为该水冷却管道提供足够的安装空间。
从示例性实施例的以下说明并参照附图，本发明的进一步的细节、优点和特征变得清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明根据一个示例性实施例的排气涡轮增压器，
图2示出了图1的一个细节，
图3示出了根据本发明根据该示例性实施例的排气涡轮增压器的水冷安排的水冷芯子，
图4示出了根据本发明根据该实施例的排气涡轮增压器的气流芯子，并且
图5是图2的放大图示。
该排气涡轮增压器1的一个示例性实施例将基于图1至图5在下面详细说明。
图1以一种简化的示意性图示示出了穿过整个排气涡轮增压器1的截面。该排气涡轮增压器1包括一个壳体2。所述壳体2是由一个涡轮机壳体3、一个轴承壳体4和一个压缩机壳体5组装而成。一个轴6安装在壳体2中。一个涡轮机叶轮7和一个压缩机叶轮8以一种在旋转意义上相连的方式被安置在轴6上。涡轮机叶轮7受到排气流的撞击并且因而使轴6和该压缩机叶轮8旋转。用于内燃发动机的充入空气是通过该压缩机叶轮8压缩的。
该壳体2中(尤其是在涡轮机壳体3中)形成一个第一进气道11和一个第二进气道12。所述两个进气道11、12构成一种2-通道涡轮机进气。这两个进气道11、12是由一个分区9而彼此分隔开的。该分区9是壳体2(尤其是涡轮机壳体3)的一个一体式构成部分。在该分区9的内部形成一个水冷却管道10。该分区9的所述水冷却管道10被流体性地连接到该壳体2的另外的水冷却管道上。
排气经由这两个进气道11、12流动到涡轮机叶轮7并且经由一个排气出口13离开该排气涡轮增压器1。
图2示出了排气涡轮增压器1的一个细节。该图示示出了穿过涡轮机壳体3的一个截面。为了清楚起见，未示出轴6和涡轮机叶轮7。
图2示出了第一废气门管道14从该第一进气道11分支。同样，第二废气门管道15从该第二进气道12分支。这两个废气门管道14、15绕过涡轮机叶轮7而在进气道11、12与该排气出口13之间构成一种直接连接。该分区9以及在分区9的内部形成的水冷却管道10在这两个废气门管道14、15之间延伸。
对该冷却管道10供水是经由一个中央水流入管道16进行的。水的排出是经由一个中央水流出管道17进行的。该中央水流入管道16和该中央水流出管道17被用于对整个壳体2(尤其是对整个涡轮机壳体3)供水。因此，多个次级管道18从该中央水流入管道16和中央水流出管道17分支。
图3示出了用于该排气涡轮增压器1的所谓的“水冷芯子”。图3所展示的几何结构在加工完成的排气涡轮增压器1中是一个装满水的腔体。图3所展示的“水冷芯子”因此可以被认为是用于壳体2的铸模的一部分。图3示出了底部的中央水流入管道16以及顶部的中央水流出管道17。特别优选的是水从下方被供应并且从顶部被排出，这样使得任何气泡和气体夹杂物能够离开该水冷安排。从该中央水流出管道17处分支出至少一个次级管道18，该至少一个次级管道直接通向该分区9中的水冷却管道10。由此确保了穿过所有水冷管道的连续的并且低损失的流动。
该中央水流入管道16和中央水流出管道17可以与这些次级管道18区分开来，因为该次级管道18具有比中央水流入管道16和中央水流出管道17更小的直径。
图4示出了一个所谓的“气流芯子”。图4所展示的几何结构在加工完成的排气涡轮增压器1中是排气在其中流动的一个腔体。可以看出这两个进气道11、12是如何平行延伸并且如何以螺旋形式趋向该涡轮机叶轮7的。该分区9连同其水冷却安排10是在这两个进气道11、12的整个长度上形成的。
图5是图2的放大视图。在图5中，指示出了轴6的位置。该分区9的宽度是平行于该轴6测量的。参考符号19指示该分区9的第一宽度。参考符号20指示该分区9的第二宽度。该分区9至少被限定在所述两个宽度19、20之间。这两个宽度19、20是按直线测量的，其中所述多条直线是平行于该轴6安排的并且同该第一进气道11并且还同第二进气道12相交。第二宽度20比第一宽度19至少短20％。以此方式，在该第一宽度19的区域中提供了该分区9的足够的渐缩或这两个进气道11、12的足够的间距以便允许该水冷安排10定位在分区9的内部。
除以上本发明的书面说明外，特此明确地参考在图1至图5中对本发明的图解展示以用于其附加的披露内容。
参考符号清单
1 排气涡轮增压器
2 壳体
3 涡轮机壳体
4 轴承壳体
5 压缩机壳体
6 轴
7 涡轮机叶轮
8 压缩机叶轮
9 分区
10 分区内部的水冷却管道
11 第一进气道
12 第二进气道
13 排气出口
14 第一废气门管道
15 第二废气门管道
16 中央水流入管道
17 中央水流出管道
18 次级管道
19 第一宽度
20 第二宽度

Claims (8)

1.一种带有2-通道涡轮机进气的排气涡轮增压器（1），该排气涡轮增压器包括
-一个壳体（2），
-安装在该壳体（2）中的一个轴（6），
-安排在该轴（6）上的一个压缩机叶轮（8）和安排在该轴（6）上的一个涡轮机叶轮（7），
-在该壳体（2）中形成的一个第一进气道和一个第二进气道（11，12），其中进气道（11，12）二者都在该涡轮机叶轮（7）的方向开放，以及
-使这两个进气道（11，12）彼此分开的一个分区（9），
其特征为
-至少一个水冷却管道（10）在该分区（9）的内部，其中该分区（9）是该壳体（2）的一个一体式构成部分，并且该壳体（2）是一个铸造壳体，并且该分区（9）的所述至少一个水冷却管道（10）是流体性地连接到该壳体（2）中的另外的水冷却管道上的；并且
-该排气涡轮增压器还包括在该壳体（2）上的一个中央水流出管道（17）以及流出到该中央水流出管道（17）的多个次级管道（18），其中这些次级管道（18）之一直接将该分区（9）内部的所述至少一个水冷却管道（10）连接到该中央水流出管道（17）。
2.如权利要求1所述的排气涡轮增压器，其中这两个进气道（11，12）开始于该壳体（2）上的一个排气入口并且以螺旋形式趋向于该涡轮机叶轮（7），其中该分区（9）是在这两个进气道（11，12）的整个长度上形成的。
3.如权利要求2所述的排气涡轮增压器，其中所述至少一个水冷却管道（10）是在该分区（9）的内部、在该分区（9）的整个长度上形成的。
4.如以上权利要求1-3之一所述的排气涡轮增压器，其特征为还包括一个第一废气门管道（14）和一个第二废气门管道（15），该第一废气门管道从该第一进气道（11）分支，该第二废气门管道从该第二进气道（12）分支，其中该分区（9）在这两个废气门管道（14，15）之间是连续的。
5.如权利要求4所述的排气涡轮增压器，其中所述至少一个水冷却管道（10）是在这两个废气门管道（14，15）之间、在该分区（9）的内部形成的。
6.如以上权利要求1-3之一所述的排气涡轮增压器，其中，在穿过该轴（6）平行限定的一个截面中，该分区（9）与所述至少一个水冷却管道（10）在该轴（6）的方向是渐缩的。
7.如权利要求6所述的排气涡轮增压器，其中，在该截面中，该分区（9）的平行于该轴（6）限定的宽度（19，20）减小至少20%。
8.如权利要求6所述的排气涡轮增压器，其中，在该截面中，该分区（9）的平行于该轴（6）限定的宽度（19，20）减小至少30%。
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