CN106715838B - 膨胀涡轮及涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膨胀涡轮、及具备该膨胀涡轮的涡轮增压器。膨胀涡轮(10A)具备：涡轮壳体(13)，其包括导入有工作流体(w)的涡旋部；多个可变喷嘴(36)，其在膨胀涡轮的周向上隔开间隔而配置，并能够绕转动轴(38)转动；涡轮叶轮(24)，其具有多个位于可变喷嘴的下游侧的动翼(28)，且该涡轮叶轮被旋转自如地设置在涡轮壳体内。所述涡轮壳体具有包括与动翼的翼梢(28a)对置的罩部的第一壁面(50)和隔着工作流体的流路(f)而与第一壁面对置的第二壁面(52)，可变喷嘴的出口侧翼片高度大于动翼的入口侧翼片高度。在可变喷嘴出口与动翼入口之间，所述第一壁面以工作流体的流路高度朝下游侧变窄具有突出部(44)，该突出部朝着第二壁面突出，该突出部的突出量以突出部的前端不超过动翼的翼梢而向第二壁面侧突出的方式设定。

Description

膨胀涡轮及涡轮增压器

技术领域

本发明涉及具有可变喷嘴的膨胀涡轮、及具备该膨胀涡轮的涡轮增压器。

背景技术

近年来，存在以降低油耗为目的而在机动车用内燃机安装涡轮增压器的显著倾向。在涡轮增压器之中有在膨胀涡轮的进气侧具有可变喷嘴的可变容积式涡轮增压器，可变容积式涡轮增压器能够利用可变喷嘴的开度调整来进行工作流体的流量调整。因此，与内燃机的负荷变动相配合的运转成为可能，并且，特别地，其低负荷时的响应性能优秀。

但是，如图8所示，作为可变容积式涡轮增压器的特性，当可变喷嘴的开度小时，涡轮效率与峰值点(喷嘴开度处于中开度区域附近)相比大幅度降低。喷嘴开度处于小开度区域时的涡轮效率对响应性能的影响大。因此，期望可以提升在小开度区域的涡轮效率。

为了提升在小开度区域的涡轮效率，减小可变喷嘴的倾角(流入可变喷嘴的工作流体的流入角与可变喷嘴的前缘翼片角度之差)是有益的。因此，为了减小倾角，考虑根据处于小开度区域的可变喷嘴的前缘翼片角度来缩减涡轮壳体的涡旋部(减小涡旋部)。

另一方面，若缩减涡旋部，则喷嘴开度处于大开度区域时的倾角变大，将导致在可变喷嘴的翼面产生气流的剥离，实际流路面积降低，工作流体的流量(最大流量)降低这样的问题。

这样，仅改善涡轮壳体的涡旋部的形状不足以同时实现可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的提升，以及确保可变喷嘴处于大开度区域时的最大流量。因此，希望通过活用除涡旋部的形状变更以外的方法来满足这两个要求。

需要说明的是，在专利文献1中，虽然没有同时实现可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率提升和处于大开度区域时的最大流量的确保，但其中公开了一种涡轮，该涡轮在与动翼的翼梢对置的涡轮壳体的罩壁面处的动翼的入口侧，形成有环状的引导部(引导面)，所述引导部相对于涡轮的半径方向朝着涡轮叶轮的背面侧倾斜。

在专利文献1所记载的涡轮中，通过形成上述引导部，使流入动翼的工作流体靠近涡轮叶轮的背面侧，抑制可变喷嘴的尾流(尾涡)产生的激振力作用于动翼前端缘附近，从而动翼的抖动被抑制。另外，利用上述引导部塞住动翼与罩壁面之间的间隙，由此可以抑制经由该间隙产生的间隙流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2012－002140号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在对比文件1所公开的涡轮中，为了减缓经由动翼和罩壁面之间的间隙产生的间隙流动，而使所述引导部在轮毂侧大幅度突出。因此，动翼入口前缘的一部分被引导部的前端覆盖，流路宽度最窄的部位存在于动翼入口的上游侧。因此，工作流体由于缩流效果而未流入到动翼前缘的一部分，不能发挥期待的动翼性能，涡轮效率有可能降低。

鉴于上述现有技术的课题，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供膨胀涡轮及涡轮增压器，其能够抑制可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的降低，并且确保可变喷嘴处于大开度区域时的工作流体的流量，而且一并引出期待的动翼性能来抑制涡轮效率的降低。

用于解决课题的技术方案

(1)本发明的至少一个实施方式的膨胀涡轮，其用于从工作流体具有的能量回收动力，所述膨胀涡轮具备：涡轮壳体，其包括导入有所述工作流体的涡旋部；多个可变喷嘴，其在所述涡轮壳体内在所述膨胀涡轮的周向上隔开间隔而配置，并能够以经过所述涡旋部的所述工作流体的流路面积产生变化的方式绕转动轴转动；涡轮叶轮，其具有多个位于所述可变喷嘴的下游侧的动翼，且该涡轮叶轮被旋转自如地设置在所述涡轮壳体内；

所述涡轮壳体具有第一壁面和第二壁面，所述第一壁面包括与所述动翼的翼梢对置的罩部，所述第二壁面隔着所述工作流体的流路而与所述第一壁面对置，

所述可变喷嘴的出口侧的翼片高度大于所述动翼的入口侧的翼片高度，

所述罩部在所述可变喷嘴的出口的下游侧且在所述动翼的入口的上游侧以所述工作流体的流路高度朝下游侧变窄的方式具有突出部，所述突出部朝着所述第二壁面突出，

所述突出部的突出量以所述突出部的前端不超过所述动翼的所述入口的所述翼梢而向所述第二壁面侧突出的方式设定。

根据上述结构(1)，通过使可变喷嘴的出口侧的翼片高度大于动翼的入口侧的翼片高度，能够增大可变喷嘴之间的工作流体流路中的喉口面积。从而能够充分确保可变喷嘴处于大开度区域时的流入动翼的工作流体的流量(最大流量)。

另外，当可变喷嘴处于小开度区域时，流入动翼的工作流体由于喷嘴开度小而具有强烈的回转成分，另一方面，朝着半径方向内侧的流速成分小。因此，在现有的膨胀涡轮中，在可变喷嘴处于小开度区域的情况下，流入动翼的工作流体具有的回转成分所引起离心力导致工作流体容易被推压到罩侧(第一壁面侧)。当工作流体被推压到罩壁面侧时，在动翼出口，工作流体的流动偏向罩侧，流速在罩侧变大，流速在轮毂侧(第二壁面侧)变小。因此，工作流体的范围在动翼的下游侧以消除流速不均衡的方式扩大，从而容易引起混合损失。

关于这一点，根据上述结构(1)，由于具有所述突出部，故而工作流体通过沿着突出部流动而向第二壁面侧(轮毂侧)靠近，可以抑制工作流体向第一壁面侧(罩侧)的偏流。因此，在动翼出口的不均衡的流动得以缓解，混合损失降低，故而涡轮效率提升。

因此，通过上述结构(1)，除了确保上述可变喷嘴处于大开度区域时的最大流量这一优点以外，还具有可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率提升的优点。

另外，根据上述结构(1)，所述突出部的突出量以所述突出部的前端不超过动翼的入口的翼梢而向第二壁面侧突出的方式设置，故而工作流体流入动翼高度方向上的宽范围，因而能够抑制突出部产生的缩流效果所引起的动翼入口处的有效流路面积的降低。因此，容易得到期待的动翼性能，能够将涡轮效率维持在高水平。

(2)在数个实施方式中，在上述结构(1)中，

所述膨胀涡轮为所述工作流体沿着所述膨胀涡轮的半径方向流入所述动翼的所述入口的径流式涡轮，

当使所述动翼的所述入口处的根部的轴向位置为原点，使所述动翼的所述入口处的所述翼梢的轴向位置为X_t时，所述突出部的前端的轴向位置X_p满足0＜X_t≤X_p的关系。

根据上述结构(2)，在径流式涡轮中，所述突出部的突出量以所述突出部的前端不向动翼的轮毂侧突出的方式设定。因此，能够抑制动翼入口处的流路面积的降低，故而容易得到期待的动翼性能，能够将涡轮效率维持在高水平。

(3)在数个实施方式中，在上述结构(2)中，

所述第一壁面具有相对于所述半径方向倾斜的锥面，所述突出部由该锥面形成，

所述锥面相对于所述膨胀涡轮的轴向所成的角度为40度以下。

根据上述结构(3)，能够使工作流体在动翼入口的上游侧沿着所述锥面充分向第二壁面侧(轮毂侧)靠近，因此，能够抑制工作流体向第一壁面侧(罩侧)的偏流。由此，通过使动翼出口处的流速分布均匀化，抑制混合损失，从而涡轮效率提升。

(4)在数个实施方式中，在上述结构(2)或(3)的任一项中，

当使从所述膨胀涡轮的中心轴到所述可变喷嘴的所述转动轴的所述半径方向上的距离为R_S，使从所述膨胀涡轮的中心轴到所述动翼的所述入口的所述半径方向上的距离为R_R时，满足R_S/R_R≥1.4。

根据上述结构(4)，从可变喷嘴出口到动翼入口的距离变宽，由于该部分的距离变宽，工作流体在可变喷嘴出口侧的流速降低，从而能够抑制静压的降低。因此，能够降低可变喷嘴的压力面与负压面之间的压差，故而能够抑制间隙流动，并能够提升涡轮效率。

特别地，在小开度区域内，由于间隙流动产生的损失占全部流动损失的比例高，故而上述结构(4)产生的效果(间隙流动的抑制产生的涡轮效率提升效果)大。

(5)在数个实施方式中，在上述结构(1)～(4)的任一项中，涡轮增压器具备：

技术方案1至6中任一项所述的膨胀涡轮，其构成为被来自内燃机的排气驱动；

压缩机，其构成为被所述膨胀涡轮驱动而压缩进入所述内燃机的进气。

根据上述结构(5)，在所述涡轮增压器中，能够抑制可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的降低，并且能够确保可变喷嘴处于大开度区域时的工作流体的流量。另外，容易得到期待的动翼性能，能够将涡轮效率维持在高水平。

发明效果

根据本发明的至少一个实施方式，能够抑制可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的降低，并且能够确保可变喷嘴处于大开度区域时的工作流体的流量，而且能够一并抑制动翼性能来抑制涡轮效率的降低。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的涡轮增压器的整体结构的图。

图2是表示本发明的一个实施方式的涡轮增压器的排气涡轮的纵剖视图。

图3是表示一个实施方式的膨胀涡轮的可变喷嘴及动翼周边的结构的剖视图。

图4是表示一个实施方式的膨胀涡轮的可变喷嘴及动翼周边的结构的剖视图。

图5是表示一个实施方式的膨胀涡轮中的工作流体的流动的说明图。

图6是现有的膨胀涡轮的局部放大剖视图。

图7是表示图6所示的现有的膨胀涡轮的工作流体的流动的说明图。

图8是表示膨胀涡轮的工作流体的流量与涡轮效率之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的数个实施方式进行说明。但是，作为实施方式所记载或附图所示的结构部件的尺寸、材质、形状、及其相对配置等不对本发明的范围产生限定，仅仅是单纯的说明例。

例如，“在某方向”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表现相对或绝对配置的表述不仅表示严格地遵循这样的配置，也表示带着公差、或能够得到相同功能程度的角度或距离来进行相对位移的状态。

例如，“相同”、“相等”及“均匀”等表示事物相等状态的表述不仅表示严格地相等的状态，也表示存在公差、或能够得到相同功能程度的差的状态。

例如，表示四角形或圆筒形等形状的表述不仅表示几何学上的严格意义上的四角形或圆筒形等形状，也表示在能够得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“包括”、“具有”、“具备”、“包含”、“有”一个构成要素这样的表述，不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。

首先，对本发明的适用对象即涡轮增压器进行说明。本发明的适用对象即涡轮增压器只要是用于将进气强制送入内燃机的增压器即可，不特别限定，例如，可以是机动车用涡轮增压器，也可以是船用涡轮增压器。

图1是表示一个实施方式的涡轮增压器的整体结构的图。图2是表示一个实施方式的涡轮增压器的排气涡轮的详细结构的剖视图。

图1所示的涡轮增压器1是机动车用涡轮增压器，装备在机动车用发动机6上。涡轮增压器1由排气涡轮1a、轴承座1b、压缩机1c构成。排气涡轮1a由下文详述的膨胀涡轮10A或膨胀涡轮10B构成。排气涡轮1a具有涡轮壳体2a，轴承座1b具有轴承壳体2b，压缩机1c具有压缩机壳体2c。

在这些壳体的内部沿涡轮增压器1的轴向设有中心轴3，中心轴3被轴承(未图示)转动自如地支承。在位于涡轮壳体2a侧的中心轴3的一端固定有涡轮叶轮4，在位于压缩机壳体2c侧的中心轴3的另一端固定有压缩机叶轮5。

在机动车用发动机6的排气口6a连接有排气管7，排气管7的另一端与涡轮壳体2a的入口壳体2d连接。在压缩机壳体2c的出口壳体2g连接有进气管8，进气管8的另一端与机动车用发动机6的进气口6b连接。

从排气口6a排出的排气e经由排气管7作为工作流体沿切线方向流入涡轮壳体2a的涡旋部，在使涡轮叶轮4旋转后，从出口开口2e流出。

涡轮叶轮4的旋转经由中心轴3传递到压缩机叶轮5，利用压缩机叶轮5的旋转而从压缩机壳体2c的入口开口2f吸入空气a。从入口开口2f吸入的空气a被压缩机叶轮5压缩，从压缩机壳体2c的出口壳体2g排出到进气管8。排出到进气管8的高压空气在中间冷却器9冷却后，从进气口6b供给到机动车用发动机6的燃烧室(未图示)。

需要说明的是，在图1所例示的实施方式中，涡轮增压器1的排气涡轮(膨胀涡轮)1a仅由排气驱动，但在其他实施方式中，也可以将排气作为主驱动源，将马达作为辅助驱动源。

另外，在图2所例示的实施方式中，排气涡轮1a的涡轮壳体2a和轴承座2b由结合件16结合。设于轴承座2b的旋转自如地支承中心轴3的轴承20供给有来自润滑油路22的润滑油r。需要说明的是，在与排气涡轮1a的相反侧与轴承座2b邻接设有压缩机2c(参照图1)。

在中心轴3的涡轮侧端部固定有涡轮叶轮4，所述中心轴3沿涡轮增压器1的轴向设置在上述壳体内。涡轮叶轮4由固定于中心轴3的轮毂26和沿周向呈放射状地固定于轮毂26的外表面(轮毂面26a)的多个动翼28构成。

在涡轮壳体2a形成有导入有作为工作流体的排气e的涡旋部30，在涡旋部30的内部形成有导入有排气e的漩涡状的空间s。涡轮壳体2a具有划定涡轮外壳2a的外形的外壳部12、设置在空间s的下游端附近的喷嘴板32、与喷嘴板32对置地设置的喷嘴装配部34。

在喷嘴板32与喷嘴装配部34之间形成有与空间s连通的流路f。在流路f中沿中心轴3的周向(排气涡轮1a的周向)配置有多个可变喷嘴36，这些多个可变喷嘴36在动翼28的周围隔开间隔而配置。

在多个可变喷嘴36上分别一体地结合有转动轴38，各可变喷嘴36的旋转轴38从形成于喷嘴装配部34的贯通孔向形成于喷嘴装配部34的背面侧的空间突出。在喷嘴装配部34的背面侧，各转动轴38经由同步机构40及传动轴(未图示)与设置在轴承壳体2b外部的促动器(未图示)连接。

通过使该促动器工作，能够使多个可变喷嘴36以转动轴38为中心同步转动。通过使多个可变喷嘴36同步转动，能够在经过空间s的排气e经过流路f而流入动翼28时，改变流路f的流路面积。

喷嘴板32的一部分构成将动翼28的翼梢28a覆盖的罩壁面32a。涡轮壳体2a的喷嘴板32的壁面构成包含罩壁面32a的第一壁面，与喷嘴板32对置的涡轮壳体2a的喷嘴装配部34的壁面构成第二壁面。对所述涡轮壳体2a的第一壁面及第二壁面，将进行详细后述。

流路f沿与中心轴3的轴线C正交的方向、即排气涡轮1a的半径方向形成，排气涡轮1a构成径流式涡轮。

从排气管7流入涡旋部30的空间s的排气e沿切线方向流入流路f。流入流路f的排气e到达动翼28而使涡轮叶轮4及中心轴3旋转，之后，从形成于中心轴3的轴线C上的出口开口42流出。

以下，对能够用作排气涡轮1a的膨胀涡轮的可变喷嘴及动翼周边的结构进行说明。

图3是表示一个实施方式的膨胀涡轮的可变喷嘴及动翼周边的结构的剖视图。图4是表示其他实施方式的膨胀涡轮的可变喷嘴及动翼周边的结构的剖视图。

在数个实施方式中，如图3及图4所示，膨胀涡轮10(10A、10B)的涡轮壳体13具有第一壁面50和第二壁面52，所述第一壁面50包含与动翼28的翼梢28a对置的罩部(罩壁面32a)，所述第二壁面52隔着工作流体w的流路f而与第一壁面50对置。在图3及图4所示的膨胀涡轮10(10A、10B)中，可变喷嘴36的出口处的翼片高度形成为大于动翼28的入口处的翼片高度。另外，在可变喷嘴36的出口的下游侧且在动翼28的入口的上游侧的第一壁面50以流路f的流路高度朝着工作流体的下游侧变窄的方式形成有突出部44、54，所述突出部44、54朝着第二壁面52突出。在图3及图4所例示的实施方式中，突出部44、54具有相对于膨胀涡轮10的轴向(轴线C的方向)倾斜的平面状的锥面44a、54a。

突出部44、54的突出量以突出部44的前端不超过动翼28的入口(前缘28b)处的翼梢28a而向第二壁面52侧突出的方式设置。即，当使动翼28的前缘28b处的动翼根部的轴向位置(前缘28b与涡轮叶轮24的轮毂26的轮毂面26a的交点)为原点O，使动翼28的前缘28b处的翼梢28a的轴向位置为X_t时，突出部44的前端的轴向位置X_p满足0＜X_t≤X_p。

需要说明的是，在图3所例举的实施方式中，突出部44的前端的轴向位置X_p与动翼28的前缘28b处的翼梢28a的轴向位置X_t一致(即，满足X_p＝X_t的条件)。另一方面，在图4所例举的实施方式中，突出部44的前端的轴向位置X_p与动翼28的前缘28b处的翼梢28a的轴向位置X_t相比朝罩侧退后(即，满足X_p＞X_t的条件)。

在数个实施方式中，突出部44、54的锥面44a、54a相对于轴向以40度以下的角度倾斜。

另外，在数个实施方式中，如图3及图4所示，从轴线C到转动轴38的轴线的半径方向的距离R_S与从轴线C到动翼28的入口(前缘28b)的距离R_R之比满足1.4≤R_S/R_R的条件。

另外，在比突出部44、54靠上游侧的罩壁32a上，为了允许由可变喷嘴36的热膨胀产生的伸长，而在最大开度时的可变喷嘴36的出口端与突出部44、54(锥面44a、54a)之间留有伸长余量h。

在所述结构中，从空间s流入流路f的工作流体w可以通过可变喷嘴36的开度调整来调节流量。如图5中的虚线所示，在可变喷嘴36的出口，流过与第一壁面50(罩侧)接近的区域的工作流体在沿着突出部44、54的外表面(锥面44a、54a)流动时向第二壁面52侧靠近，并在该状态下，在动翼28的翼片高度方向上比较均匀地流过动翼28之间的流路，在使涡轮叶轮24旋转后，流出到出口开口42。

在上述的实施方式中，突出部44、54的前端被设定成不超过动翼28的入口的翼梢28a而向第二壁面52侧突出。即，当使动翼28的前缘28b处的动翼根部的轴向位置(前缘28b与涡轮叶轮的轮毂26的轮毂面26a的交点)为原点O，使翼梢28a的轴向(轴线C的方向)位置为X_t时，由于突出部44、54的前端的轴向位置X_p满足0＜X_t≤X_p，故而能够抑制突出部44、54产生的缩流效果所引起的动翼28的入口处的有效流路面积的降低。因此，容易得到期待的动翼性能，能够将涡轮效率维持在高水平。

另外，锥面44a、54a相对于轴向所成的角度为40度以下，故而能够使工作流体w在动翼28的入口沿锥面44a、54a充分靠近第二壁面52侧(轮毂侧)，因此，工作流体w向第一壁面50侧(罩壁32a侧)的偏流得以抑制。由此，使动翼出口处的流速分布均匀化，抑制了混合损失，从而涡轮效率提升。

另外，从轴线C到转动轴38的轴线的半径方向的距离R_S与从轴线C到入口前缘28b的距离R_R之比满足1.4≤R_S/R_R，因而从可变喷嘴36的出口到动翼28的入口的距离变宽，由于该部分的距离变宽，所以引起工作流体w在可变喷嘴出口侧的流速减低，从而能够抑制静压的降低。

因此，能够降低可变喷嘴36的压力面与负压面之间的压差，故而能够抑制间隙流动，并能够提升涡轮效率。特别地，在小开度区域中，全部流动损失中所占的间隙流动的抑制产生的涡轮效率提升效果大。

另外，根据上述实施方式，使可变喷嘴36的出口侧翼片高度大于动翼28的入口侧翼片高度，由此能够使邻接的可变喷嘴36之间的工作流体w的流路f中的喉口面积增大。从而能够充分确保可变喷嘴36处于大开度区域时的流入动翼28的工作流体w的流量(最大流量)。

另外，工作流体w由于突出部44、54而向第二壁面52侧(轮毂侧)靠近，向第一壁面50侧(罩侧)的偏流得以抑制。因此，膨胀涡轮10(10A、10B)的径向上的流速分布(流速V的径向分布)的不均匀性在动翼28的出口得到缓和，混合损失降低。因此，即使在可变喷嘴36处于小开度区域的情况下，也能够将涡轮效率维持在高水平。

由此，能够不依赖于涡旋部的形状而提升可变喷嘴36处于小开度区域时的涡轮效率，并且能够确保可变喷嘴36处于大开度区域时的流入动翼28的工作流体w的流量(最大流量)。

图6及图7表示现有的膨胀涡轮，是与表示本实施方式的图3～图5对应的图。一般地，当可变喷嘴36处于小开度区域时，工作流体w带着强烈的回转成分的同时流入动翼28，且工作流体w的半径方向的流速成分小。

在现有的膨胀涡轮100中，可变喷嘴36的出口侧翼片高度与动翼28的入口侧翼片高度相等，且未形成有锥面44a(54a)及突出部44(54)。因此，如图7所示，在可变喷嘴36的小开度区域内，由于流入动翼28的工作流体w带有的回转成分所引起的离心力，工作流体w容易被推压到包含罩壁32a的壁面的第一壁面50侧。

因此，当工作流体w被推压到第一壁面50侧时，在动翼28的出口，工作流体w的流动偏向第一壁面50侧，从而流速V在第一壁面50侧变大，流速在第二壁面52侧变小。其结果是，在动翼28的下游侧，工作流体w的范围以消除流速不均衡的方式扩大，从而容易引起混合损失。

需要说明的是，上述的实施方式是将本发明适用于径流式涡轮的例子，但本发明的适用对象不限于径流式涡轮，例如，也可以适用于斜流式涡轮及具有该斜流式涡轮的涡轮增压器。

工业实用性

根据本发明的至少一个实施方式，能够实现一种膨胀涡轮，其能够抑制可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的降低，并且确保可变喷嘴处于大开度区域时的工作流体的流量，而且能够一并抑制动翼性能的降低来抑制涡轮效率降低。

附图标记说明

1涡轮增压器；1a排气涡轮；1b轴承座；1c压缩机；2a、13涡轮壳体；12外壳部；2d入口壳体；2e、42出口开口；2b轴承壳体；2c压缩机壳体；2f入口开口；2g出口壳体；3中心轴；4涡轮叶轮；5压缩机叶轮；6机动车用发动机；6a排气口；6b进气口；7排气管；8进气管；9中间冷却器；10A、10B、100膨胀涡轮；16结合件；20轴承；22润滑油路；26轮毂；26a轮毂面；28动翼；28a翼梢；28b前缘；30涡旋部；32喷嘴板；32a罩壁；34喷嘴装配部；36可变喷嘴；38转动轴；40同步机构；42出口开口；44、54突出部；44a、54a锥面；50第一壁面；52第二壁面；C轴线；a空气；e排气；f流路；h伸长余量；r润滑油；s空间；w工作流体。

Claims (8)

1.一种膨胀涡轮，其用于从工作流体具有的能量回收动力，所述膨胀涡轮的特征在于，具备：

涡轮壳体，其包括导入有所述工作流体的涡旋部；

多个可变喷嘴，其在所述涡轮壳体内在所述膨胀涡轮的周向上隔开间隔而配置，并能够以经过所述涡旋部的所述工作流体的流路面积产生变化的方式绕转动轴转动；

涡轮叶轮，其具有多个位于所述可变喷嘴的下游侧的动翼，且该涡轮叶轮被旋转自如地设置在所述涡轮壳体内；

所述涡轮壳体包括划定所述涡轮壳体的外形的外壳部、喷嘴板、与所述喷嘴板对置地设置的喷嘴装配部，

所述喷嘴板具有第一壁面，所述喷嘴装配部具有第二壁面，所述第一壁面包括与所述动翼的翼梢对置的罩部，所述第二壁面隔着所述工作流体的流路而与所述第一壁面对置，

所述可变喷嘴的出口侧的所述可变喷嘴的翼片高度大于所述动翼的入口侧的所述动翼的翼片高度，

所述罩部在所述可变喷嘴的出口的下游侧且在所述动翼的入口的上游侧以所述工作流体的流路高度朝下游侧变窄的方式具有突出部，所述突出部朝着所述第二壁面突出，

与所述第一壁面对置的所述喷嘴装配部的所述第二壁面形成为平坦状，

所述突出部的突出量以所述突出部的前端不超过所述动翼的所述入口的所述翼梢而向所述第二壁面侧突出的方式设定，

并且，所述膨胀涡轮为所述工作流体沿着所述膨胀涡轮的半径方向流入所述动翼的所述入口的径流式涡轮，

当使所述动翼的所述入口处的根部的轴向位置为原点，使所述动翼的所述入口处的所述动翼的所述翼梢的轴向位置为X_t时，所述突出部的前端的轴向位置X_p满足0＜X_t≤X_p的关系。

2.如权利要求1所述的膨胀涡轮，其特征在于，

所述第一壁面具有相对于所述半径方向倾斜的锥面，所述突出部由该锥面形成，

所述锥面相对于所述膨胀涡轮的轴向所成的角度为40度以下。

3.如权利要求1或2所述的膨胀涡轮，其特征在于，

当使从所述膨胀涡轮的中心轴到所述可变喷嘴的所述转动轴的所述半径方向上的距离为R_S，使从所述膨胀涡轮的中心轴到所述动翼的前缘的所述半径方向上的距离为R_R时，满足R_S/R_R≥1.4。

4.如权利要求1或2所述的膨胀涡轮，其特征在于，

所述喷嘴板的所述第一壁面在所述可变喷嘴的入口的上游侧不具有朝所述第二壁面突出的突出部。

5.如权利要求1或2所述的膨胀涡轮，其特征在于，

在沿着所述膨胀涡轮的轴线的纵截面中，所述喷嘴板的所述第一壁面从所述罩部的所述突出部到所述第一壁面的上游端形成为直线状。

6.如权利要求1或2所述的膨胀涡轮，其特征在于，

在比所述突出部靠上游侧的所述罩部上，为了允许由所述可变喷嘴的热膨胀产生的伸长，而在最大开度时的所述可变喷嘴的出口与所述突出部之间设有伸长余量。

7.如权利要求1或2所述的膨胀涡轮，其特征在于，

所述涡轮叶轮的轮毂的轮毂面延伸至所述动翼的前缘位置。

8.一种涡轮增压器，其特征在于，具备：

权利要求1至7中任一项所述的膨胀涡轮，其构成为被来自内燃机的排气驱动；

压缩机，其构成为被所述膨胀涡轮驱动而压缩进入所述内燃机的进气。