CN111794981B - 多阶梯内孔涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压器，包括压缩机壳体、涡轮壳体和位于压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体。涡轮叶轮设置在涡轮壳体中的涡轮轴上。具有柄部的压缩机叶轮设置在压缩机壳体中的涡轮轴上。柄部具有外径部分和缩径部分。缩径部分的直径小于外径部分的直径。背板安装到压缩机壳体上，与压缩机叶轮相邻，并限定了阶梯圆柱形内孔，阶梯圆柱形内孔具有最大直径部分和最小直径部分，最小直径部分的直径小于最大直径部分的直径。外径部分设置在最大部分内。缩径部分设置在最小部分内。柄部的外径大于或等于背板的最小直径，并且阶梯圆柱形内孔和柄部限定了可变宽度的间隙。

Description

多阶梯内孔涡轮增压器

技术领域

本公开涉及一种具有强制进气的内燃机，尤其涉及一种涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器提高了进气冲程期间吸入内燃机的空气的体积和密度。更具体地，涡轮增压器通过使用压缩机壳体中的压缩机叶轮向内燃机的进气管道提供正压，该压缩机叶轮联接至涡轮增压器的涡轮壳体中的排气涡轮并由排气涡轮驱动。压缩机壳体和涡轮增压器的中心壳体之间存在压差，该压差会导致空气和/或润滑剂在高压差下从压缩机壳体和中心壳体之间通过。

当涡轮增压器用于产生增压时，通常使用环形活塞密封环来限制可能从压缩机壳体和中心壳体之间通过的空气和/或润滑剂的量。众所周知，活塞密封环确实限制或缩窄了气流路径。然而，为了显著减少窜气并达到特定应用的排放、燃油经济性和容积效率目标，可能需要增加活塞密封环的使用数量。使用更多数量的活塞密封环会增加涡轮增压器的成本、物理和组装复杂性。

因此，虽然当前的技术实现了其预期目的，但是仍需要一种新的和改进的涡轮增压器，其具有限制气流路径或限制窜气路径的益处，同时保持或改进了涡轮增压器的性能并降低了制造和组装涡轮增压器的成本和复杂性。

发明内容

根据本公开的若干方面，一种涡轮增压器包括限定压缩机腔的压缩机壳体。该涡轮增压器还包括限定涡轮腔的涡轮壳体以及轴向设置在压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体。涡轮叶轮设置在涡轮腔中，并且涡轮轴连接至涡轮叶轮。压缩机叶轮设置在压缩机腔内，并连接至与涡轮叶轮相对的涡轮轴上。压缩机叶轮具有柄部，该柄部具有圆柱形外径部分和圆柱形缩径部分。圆柱形缩径部分的直径小于圆柱形外径部分的直径。背板安装至压缩机壳体，与压缩机叶轮相邻。环形背板限定了具有最大直径部分和最小直径部分的阶梯圆柱形内孔。最小直径部分从最大直径部分径向向内延伸，并且直径小于最大直径部分的直径。圆柱形外径部分设置在最大直径部分内，并且圆柱形缩径部分设置在最小直径部分内。压缩机叶轮的圆柱形外径大于或等于环形背板的最小直径部分。阶梯圆柱形内孔和柄部限定了具有可变宽度的间隙。

在本公开的另一方面，压缩机叶轮的圆柱形外径部分和圆柱形缩径部分之间的间隙与环形背板的最大直径部分和最小直径部分限定了迂回窜气路径。

在本公开的又一方面，涡轮增压器包括夹持在环形背板和压缩机壳体之间的轴承，该轴承可旋转地支撑涡轮轴，并通过环形垫圈与压缩机叶轮分离。

在本公开的又一方面，环形活塞密封环设置在阶梯圆柱形内孔的最小直径部分内并与之接触。阶梯圆柱形内孔在环形活塞密封环和压缩机叶轮的圆柱形缩径部分之间形成密封区域(sealing land)。

在本公开的又一方面，该密封区域限定了迂回窜气路径，该迂回窜气路径具有预定形状和预定路径长度，该预定形状和预定路径长度选择成基本上消除从压缩机壳体中的高压区通过中心壳体到涡轮壳体中的低压区的窜气。高压区的气压高于低压区的气压。

在本公开的又一方面，压缩机叶轮的圆柱形缩径部分具有轴向缩径部分宽度。

在本公开的又一方面，环形活塞密封环具有轴向环宽度，并且最小直径部分具有轴向阶梯宽度。轴向环宽度大于轴向阶梯宽度，并且轴向缩径部分宽度大于轴向环宽度。

在本公开的又一方面，阶梯圆柱形内孔还包括朝向涡轮轴从阶梯圆柱形内孔的最大直径部分径向向内延伸至最小直径部分的向外表面。最小直径部分朝向中心壳体轴向延伸至向内表面，该向内表面远离涡轮轴径向延伸。

在本公开的又一方面，环形背板的阶梯圆柱形内孔在压缩机叶轮的圆柱形缩径部分内轴向对齐并向其径向延伸。

在本公开的又一方面，向外表面垂直于阶梯圆柱形内孔延伸，并且内径垂直于向外表面和向内表面延伸。向外表面和阶梯圆柱形内孔在圆角部分处结合。圆角部分具有预定半径，该半径防止压缩机叶轮束缚在环形背板上。

在本公开的又一方面，涡轮增压器包括压缩机壳体、涡轮壳体和轴向设置在压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体。中心壳体包括限定腔的周向延伸壁。腔具有分别面向压缩机壳体和涡轮壳体的相对端。面向压缩机壳体的一端是开口端。轴承设置在腔内，并由周向延伸壁支撑。轴从靠近压缩机壳体的压缩机端延伸到靠近涡轮壳体的涡轮端。涡轮轴由轴承可旋转地支撑。环形背板与压缩机壳体、涡轮壳体和中心壳体中的每一个分离。环形背板设置在开口端中，并通过紧固件夹持在压缩机壳体上。压缩机叶轮安装在涡轮轴的压缩机端。压缩机叶轮具有圆柱形外径部分和缩径部分。圆柱形缩径部分的直径小于圆柱形外径。涡轮叶轮安装在涡轮轴的涡轮端。环形背板限定阶梯圆柱形内孔，该阶梯圆柱形内孔包括一个或多个最小直径部分，该一个或多个最小直径部分从一个或多个最大直径部分朝向压缩机叶轮和涡轮轴径向向内延伸。压缩机叶轮包括具有一个或多个圆柱形外径部分和一个或多个缩径部分的柄部。压缩机叶轮的圆柱形外径大于或等于环形背板的一个或多个最小直径部分。阶梯圆柱形内孔和该一个或多个缩径部分限定了迂回窜气路径。

在本公开的又一方面，该一个或多个圆柱形外径部分同心地设置在阶梯圆柱形内孔内。

在本公开的又一方面，涡轮增压器还包括设置在环形背板的最小直径部分上的环形活塞密封环。环形活塞密封环位于柄部的一个或多个缩径部分内并与之可旋转地密封接合。该一个或多个缩径部分在环形活塞密封环和阶梯圆柱形内孔之间形成密封区域。

在本公开的又一方面，环形活塞密封环具有轴向环宽度，并且该一个或多个最小直径部分具有轴向阶梯宽度。轴向环宽度大于轴向阶梯宽度，其中轴向缩径部分宽度大于轴向环宽度。

在本公开的又一方面，该一个或多个最小直径部分通过从该一个或多个最大直径部分朝向涡轮轴径向向内延伸的向外表面连接至该一个或多个最大直径部分。该一个或多个最小直径部分朝向中心壳体轴向延伸至向内表面，该向内表面径向向外并远离涡轮轴延伸。

在本公开的又一方面，环形背板的一个或多个最小直径部分在压缩机叶轮的柄部的圆柱形缩径部分内轴向对齐并朝向圆柱形缩径部分径向延伸。

在本公开的又一方面，向外表面垂直于阶梯圆柱形内孔延伸，并且该一个或多个最小直径部分垂直于向外表面和向内表面延伸。

在本公开的又一方面，向外表面和阶梯圆柱形内孔在圆角部分处结合，并且圆角部分具有预定半径，以防止压缩机叶轮束缚在环形背板上。

在本公开的又一方面，迂回窜气路径的形状和路径长度选择成减少或基本消除从压缩机壳体中的高压区通过中心壳体到涡轮壳体中的低压区的窜气。迂回窜气路径的一部分由环形活塞密封环和阶梯圆柱形内孔之间的密封区域限定。

在本公开的又一方面，涡轮增压器包括压缩机壳体、涡轮壳体和轴向设置在压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体。中心壳体包括限定腔的周向延伸壁，腔具有分别面向压缩机壳体和涡轮壳体的相对端。面向压缩机壳体的一端是开口端。轴承设置在腔内，并由周向延伸壁支撑。轴从靠近压缩机壳体的压缩机端延伸到靠近涡轮壳体的涡轮端。涡轮轴由轴承可旋转地支撑。压缩机叶轮安装在涡轮轴的压缩机端。压缩机叶轮具有圆柱形外径部分和缩径部分。圆柱形缩径部分的直径小于圆柱形外径。涡轮叶轮安装在涡轮轴的涡轮端。环形背板与压缩机壳体、涡轮壳体和中心壳体中的每一个分离。环形背板设置在开口端内并夹持在压缩机壳体上。环形背板限定阶梯圆柱形内孔，该阶梯圆柱形内孔具有从阶梯圆柱形内孔的一个或多个最大直径部分径向向内延伸的一个或多个最小直径部分。一个或多个环形活塞密封环设置在一个或多个最小直径部分内并与之接触。该一个或多个最小直径部分的直径等于或小于压缩机叶轮的圆柱形外径部分。该一个或多个最小直径部分和该一个或多个环形活塞密封环与压缩机叶轮形成一个或多个密封区域。阶梯圆柱形内孔和该一个或多个缩径部分限定了具有预定形状和预定路径长度的迂回窜气路径。该预定形状和预定路径长度基本上消除了从压缩机壳体中的高压区通过中心壳体到涡轮壳体中的低压区的窜气，其中高压区的气压比低压区的气压高。迂回窜气路径的一部分由环形活塞密封环和阶梯圆柱形内孔之间的密封区域限定。

根据本文提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。应当理解的是，该描述和具体实例仅用于说明目的，而非用于限制本公开的范围。

附图说明

文中的附图仅用于说明目的，而非用于以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据一示例性实施例的涡轮增压器的透视图；

图2是根据一示例性实施例的沿着直线2-2从图1截取的涡轮增压器的剖视图；

图3A是图2的示例性涡轮增压器的一部分的放大剖视图，并且示出了根据一个示例性实施例的具有最小直径部分的背板；以及

图3B是图3A的示例性涡轮增压器的一部分的进一步放大剖视图，并示出了根据一个示例性实施例的环形背板的最小直径部分的细节。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，而非用于限制本公开、应用或用途。

参考图1和图2，根据本公开的一个示例性实施例的涡轮增压器总体上以10示出。在不脱离本公开的范围或意图的前提下，涡轮增压器10可以是多种不同涡轮增压器类型中的任何一种。例如，涡轮增压器10可以是单涡旋涡轮增压器、双涡旋涡轮增压器、可变几何涡轮增压器、电动涡轮增压器等。在一个方面，涡轮增压器10包括带有背板14的压缩机壳体12。涡轮增压器10还包括中心壳体16。在一些实例中，中心壳体16具有大致为圆柱形的形状，并限定了腔15。腔15具有分别面向压缩机壳体12和涡轮壳体18的相对端17、19。相对端17、19中的一端是开口端19。开口端19面向压缩机壳体12，并适于容纳环形背板14。在进一步的实例中，中心壳体16的包括开口端19的部分可以与压缩机壳体12一体形成。

现在参考图3A和3B并继续参考图1和2，压缩机壳体12限定了压缩机腔20。压缩机叶轮22设置在压缩机腔20内。涡轮壳体18限定了涡轮腔24。涡轮叶轮26设置在涡轮腔24中。在一些实例中，环形背板14直接连接至压缩机壳体12。更具体地，环形背板14通过一个或多个紧固件21连接至压缩机壳体12。在不脱离本公开的范围或意图的情况下，紧固件21可以采取多种不同形式中的任何一种。即，紧固件21可以是弹性挡圈、e形夹、卡环或其他类似的紧固件21。在一个可选实施例中，一些实例中的环形背板14插入中心壳体16的开口端19中，并由一个或多个紧固件21保持或夹持在其中。

轴承30夹在环形背板14和中心壳体16之间。中心壳体16和环形背板14各自分别包括轴承座区域16A、14A，轴承座区域16A、14A将轴承30容纳在其中。轴32可旋转地容纳在轴承30中并由其支撑。一个或多个环形垫圈34夹在轴承30和环形背板14之间。一个或多个环形垫圈34也夹在轴承30和压缩机叶轮22之间。涡轮轴32可绕轴线A旋转。环形垫圈34由提供所需表面摩擦和压缩特性的金属材料形成。在一些实例中，环形垫圈34由钢、黄铜等制成。环形垫圈34是基本平坦的圆片，其具有孔口(未具体示出)，涡轮轴32延伸穿过该孔口。在不脱离本公开的范围或意图的前提下，轴承30可以是多种类型中的任何一种，包括但不限于止推轴承、滚珠轴承、滚针轴承、套筒轴承等。轴承30由轴环35围绕涡轮轴32分开或支撑。轴环35是围绕涡轮轴32安装在轴承30内的圆柱形套筒。在若干方面，轴环35有助于在轴向和径向方向上将轴承30定位在涡轮轴32上。轴环35可以由多种材料中的任何一种形成，例如陶瓷、复合材料、金属、金属合金等。

环形背板14具有阶梯圆柱形内孔36。更具体地，环形背板14包括最大直径部分38和最小直径部分40。最大直径部分38和最小直径部分40中的每一个都围绕涡轮轴32的轴线A定向。最大直径部分38的直径大于最小直径部分40的直径。在若干方面，最小直径部分40从最大直径部分38径向向内延伸。最大直径部分38从压缩机腔20向中心壳体16轴向延伸。向外表面42将最大直径部分38连接至最小直径部分40。更具体地，向外表面42从最大直径部分38径向向内延伸，并终止于最小直径部分40，从而形成环形阶梯或凸缘。

向外表面42以角度α’连接至最大直径部分38，并且向外表面42以角度β’连接至最小直径部分40。应当理解的是，在不偏离本公开的范围或意图的前提下，角度α’和β’可以变化。在若干方面，角度α’和β’选择成减小或基本上消除压缩机叶轮22束缚(binding)或以其他方式物理干扰环形背板14的可能性。此外，特别参照角度α’，向外表面42和最大直径部分38在圆角部分44A处结合。圆角部分44A具有选择成防止压缩机叶轮22束缚在环形背板14上的预定半径。圆角部分44A的精确尺寸可以根据涡轮增压器10的总体尺寸以及涡轮增压器10的用途而实质性地变化。例如，在用于大型卡车、半挂车等中的相对较大的涡轮增压器10中，圆角部分44A的半径相应地可以比用于摩托车、小型汽车等的小型涡轮增压器10的圆角部分44A的半径更大。

在一个实例中，角度α和β都大约为90°。即，向外表面42垂直于最大直径部分38延伸，而向外表面42垂直于最小直径部分38延伸。因此，最大直径部分38和最小直径部分40平行或基本上彼此同心同轴。最大直径部分38具有始终一致的直径，并限定了环形背板14的圆柱形区域。最小直径部分40也限定了环形背板14的圆柱形区域，该圆柱形区域具有始终一致的直径。

最小直径部分40从向外表面42轴向延伸到向内表面45。向内表面45靠近中心壳体16，并且径向向外远离涡轮轴32延伸。即，向内表面45基本上垂直于最小直径部分40。因此，向内表面45和向外表面42基本上彼此平行。最小直径部分40具有轴向阶梯宽度46。轴向阶梯宽度46小于最大直径部分38延伸的轴向距离。

压缩机叶轮22从鼻部48延伸到柄部50，其间形成有多个径向延伸的三维成形的压缩机叶片52。在不脱离本公开的范围或意图的前提下，压缩机叶片52可以采取多种形式中的任何一种。例如，压缩机叶片52可以是分开的叶片，使得交替的压缩机叶片52延伸的轴向和/或径向距离不同于相邻的压缩机叶片52。在另一个实例中，压缩机叶片52可以是向前或向后弯曲的。在另一实例中，压缩机叶片52可具有笔直的径向结构，使得每个压缩机叶片52在垂直于涡轮轴32的轴线A的直线上延伸或发散。压缩机叶片52也可以是倒锥形，或者其径向范围从鼻部48朝向柄部50增大。圆柱形孔54穿过压缩机叶轮22的至少一部分形成。在若干方面，压缩机叶轮22包括大致为圆盘形的后板56。柄部50基本垂直于圆盘形后板56并朝向涡轮增压器10的中心壳体16延伸。柄部50面向涡轮增压器10的中心壳体16，而鼻部48沿着轴线A远离中心壳体16延伸。

压缩机叶轮22的柄部50的至少一部分设置在环形背板14的最大直径部分38内。更具体地，压缩机叶轮22的柄部50包括圆柱形外径部分58和圆柱形缩径部分60。压缩机叶轮22的柄部50的外径部分58设置在环形背板14的最大直径部分38内并同心地装配在其中。同样地，圆柱形缩径部分60容纳在环形背板14的最小直径部分40内并同心地装配在其中。径向表面62以角度β”连接至外径部分58。径向表面62还以角度α”连接至圆柱形缩径部分60。如同角度α’和β’一样，应该理解的是，在不脱离本公开的范围或意图的前提下，角度α”和β”可以变化。在若干方面，角度α”和β”选择成减少或基本上消除压缩机叶轮22束缚或以其他方式物理干扰环形背板14的可能性。此外，特别参照角度α”，径向表面62和外径部分58在圆角部分44B处结合。圆角部分44B具有预定半径，该预定半径选择成防止压缩机叶轮22束缚在环形活塞密封环64上。压缩机叶轮22的圆角部分44B的精确尺寸可以根据涡轮增压器10的总体尺寸以及涡轮增压器10的用途而实质性地变化。

径向表面62基本上平行于并面向环形背板14的向外表面42。圆柱形缩径部分60延伸轴向宽度(以下称为轴向缩径部分宽度63)。在若干方面，轴向缩径部分宽度63大于轴向阶梯宽度46。轴向缩径部分宽度63大于轴向阶梯宽度46，以便允许涡轮轴32和压缩机叶轮22在压缩机壳体12和环形背板14内进行预定量的轴向运动，而不与压缩机壳体12或背板14物理接触。此外，压缩机叶轮22的圆柱形外径部分58大于或等于最小直径部分40。

在涡轮增压器10的组装期间，柄部50被插入环形背板14中。柄部50基本上与环形背板14同心并间隔间隙D。间隙D是从最大直径部分38到外径部分58以及从最小直径部分40到圆柱形缩径部分60测量的。在若干方面，间隙D具有针对特定涡轮增压器10应用选择的预定宽度或尺寸。例如，与设计用于小容量发动机的小型涡轮增压器中的较小间隙相比，用于大容量发动机的大型涡轮增压器中的间隙D相对较大。同样地，涡轮增压器的数量、发动机类型(汽油发动机、柴油发动机等)等可以作为特定涡轮增压器10应用的预定间隙D的因素。间隙D也可以沿着柄部50和环形背板14的轴向范围变化。在若干方面，间隙D选择成将柄部50和环形背板14分开，并降低柄部50和环形背板14之间的物理接触的可能性。

环形活塞密封环64设置在阶梯圆柱形内孔36的最小直径部分40内并与之接触。环形活塞密封环64与压缩机叶轮22的柄部50的圆柱形缩径部分60密封接合。因为环形背板14的最小直径部分40的直径小于柄部50的圆柱形外径部分58的直径，所以环形活塞密封环64设置在柄部50内并与柄部50旋转密封接合。环形活塞密封环64还具有轴向环宽度66。轴向环宽度66是环形活塞密封环64延伸的轴向距离。在若干方面，轴向环宽度66大于轴向阶梯宽度46，而轴向缩径部分宽度63大于轴向环宽度66。因为轴向缩径部分宽度63大于轴向环宽度66，所以环形活塞密封环64装配在轴向缩径部分宽度63内，而不会干扰柄部50在环形背板14内的旋转运动。同样地，因为柄部50在某些运行条件下可能发生轴向位移，所以通过提供大于轴向阶梯宽度46的轴向环宽度66，环形活塞密封环64降低了环形背板的最小直径部分40物理接触柄部50的可能性。

与阶梯圆柱形内孔36相结合，环形活塞密封环64与压缩机叶轮22的柄部50的圆柱形缩径部分60一起形成一个密封区域68。更一般地，迂回窜气路径70具有预定形状和预定路径长度，该预定形状和预定路径长度选择成基本上消除从压缩机壳体12中的高压区通过中心壳体16到涡轮壳体18中的低压区的窜气。密封区域68限定了迂回窜气路径70的一部分，在涡轮增压器10的某些运行条件下，加压空气或其他气体可以通过迂回窜气路径70。

具体地，在运行中和增压情况下，涡轮增压器10的压缩机壳体12产生高气压区。相比之下，流经涡轮壳体18的排气产生低于压缩机壳体12中的高气压的低气压区。由于高压趋向于与低压平衡，因此涡轮增压器10上的压差导致压缩机壳体12中的高压空气试图向涡轮壳体18中的低压排气移动。

由于允许来自压缩机壳体12的高压空气通过中心壳体16排放到涡轮壳体18，因此产生了几个潜在的问题。例如，涡轮增压器10可能会失去效率，这是因为原本将进入发动机的高压空气会流失到排气或通风中，所以涡轮增压器10可能无法发挥其潜力。在第二个实例中，涡轮增压器10的适当润滑可能由于空气被引入涡轮增压器10的中心壳体16、轴承30、轴32等而受到损害。即，高压空气可能取代原本会润滑轴承30、轴32等并降低轴承30、轴32等上的摩擦应力的油或其他润滑剂。在第三个实例中，与第二个实例有所关联，进入中心壳体16的空气也可以迫使润滑剂离开原本基本上封闭的系统并进入发动机的进气口或排气口。因此，如果涡轮增压器10不包括足够的密封区域68来克服这些问题，则润滑剂(例如，油)可能直接或通过在发动机中的燃烧流失到排气中。

迂回窜气路径70更一般地由柄部50和环形背板14彼此具有旋转界面的整个轴向和径向距离上的间隙D以及由环形活塞密封环64和柄部50的圆柱形缩径部分60之间的界面限定。即，在某些情况下，来自压缩机壳体12的高压空气可以移动到压缩机叶轮22的圆盘形后板56的后面，并进入柄部50和环形背板14之间的间隙D。当该高压空气沿着最大直径部分38和圆柱形外径部分58之间的间隙D朝着中心壳体16继续前进时，由于柄部50的圆柱形缩径部分60以及最小直径部分40的存在，空气的运动会受到阻碍。此外，因为环形活塞密封环64设置在环形背板14的最小直径部分40上以及在柄部50的圆柱形缩径部分60内，所以空气从压缩机壳体12朝向涡轮壳体18的流动被进一步阻碍。具体地，因为压缩机叶轮22的柄部50的圆柱形外径部分58大于或等于最小直径部分40，所以环形活塞密封环64设置在柄部50内并与柄部50可旋转地密封接合。因此，密封区域68由环形活塞密封环64的径向和轴向尺寸限定，其中环形活塞密封环64设置在柄部50内并与柄部50可旋转地密封接合。

应当理解的是，间隙D可以沿着外径部分58和最大直径部分38之间以及最小直径部分40和圆柱形缩径部分60之间的轴向和/或径向距离具有相同或不同的物理尺寸。此外，尽管在前面的描述中，环形背板14的阶梯圆柱形内孔36和压缩机叶轮22的柄部50已经被描述为各自仅具有限定两个直径的单个阶梯，但是在不脱离本公开的范围或意图的情况下，阶梯圆柱形内孔36和柄部50可以各具有两个以上的限定两个或更多个直径的台阶。例如，柄部50可以具有多个外径部分58和缩径部分60，并且阶梯圆柱形内孔36可以具有多个最大直径部分38和最小直径部分40。在柄部50具有多个缩径部分60并且阶梯圆柱形内孔36具有多个最小直径部分40的实例中，阶梯圆柱形内孔36还配备有多个环形活塞密封环64。每个环形活塞密封环64安装到最小直径部分40中的一个上，并与柄部50的同心定位且轴向对齐的圆柱形缩径部分60形成密封区域68。

本公开的描述实质上仅为示例性的，并且未脱离本公开要旨的改变都包括在本公开的范围内。这些改变不应被视为脱离了本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器，包括：

压缩机壳体，限定压缩机腔；

涡轮壳体，限定涡轮腔；

中心壳体，轴向设置在所述压缩机壳体和所述涡轮壳体之间；

涡轮叶轮，设置在所述涡轮腔内；

涡轮轴，连接至所述涡轮叶轮；

压缩机叶轮，设置在所述压缩机腔内并连接至与所述涡轮叶轮相对的涡轮轴，所述压缩机叶轮设有具有圆柱形外径部分和圆柱形缩径部分的柄部，所述圆柱形缩径部分的直径小于所述圆柱形外径部分的直径；以及

背板，所述背板为环形背板，所述环形背板安装至所述压缩机壳体，与所述压缩机叶轮相邻，其中所述环形背板限定具有最大直径部分和最小直径部分的阶梯圆柱形内孔，所述最小直径部分从所述最大直径部分径向向内延伸，且其直径小于所述最大直径部分，所述圆柱形外径部分设置在所述最大直径部分内，并且所述圆柱形缩径部分设置在所述最小直径部分内，其中所述压缩机叶轮的圆柱形外径大于或等于所述环形背板的最小直径部分，并且

其中所述阶梯圆柱形内孔和所述柄部限定了具有可变宽度的间隙。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述压缩机叶轮的所述圆柱形外径部分和圆柱形缩径部分之间的间隙与所述环形背板的所述最大直径部分和最小直径部分限定了迂回窜气路径。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，还包括设置在所述环形背板和所述压缩机壳体之间的轴承，所述轴承可旋转地支撑所述涡轮轴，并通过环形垫圈与所述压缩机叶轮分离。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，还包括：

环形活塞密封环，设置在所述阶梯圆柱形内孔的所述最小直径部分内并与之接触，其中所述阶梯圆柱形内孔在所述环形活塞密封环和所述压缩机叶轮的所述圆柱形缩径部分之间形成密封区域。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中所述密封区域限定了所述迂回窜气路径的一部分，所述迂回窜气路径具有预定形状和预定路径长度，所述预定形状和预定路径长度选择成基本上消除从所述压缩机壳体中的高压区通过所述中心壳体到所述涡轮壳体中的低压区的窜气，其中所述高压区的气压比所述低压区的气压高。

6.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中所述压缩机叶轮的所述圆柱形缩径部分具有轴向缩径部分宽度。

7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中所述环形活塞密封环具有轴向环宽度，所述最小直径部分具有轴向阶梯宽度，其中所述轴向环宽度大于所述轴向阶梯宽度，并且其中所述轴向缩径部分宽度大于所述轴向环宽度。

8.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中所述阶梯圆柱形内孔还包括向外表面，所述向外表面朝向所述涡轮轴从所述阶梯圆柱形内孔的所述最大直径部分径向向内延伸至所述最小直径部分，并且所述最小直径部分朝向所述中心壳体轴向延伸至向内表面，所述向内表面远离所述涡轮轴径向延伸。

9.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中所述环形背板的所述阶梯圆柱形内孔在所述压缩机叶轮的所述圆柱形缩径部分内轴向对齐，并且朝向所述圆柱形缩径部分径向延伸。

10.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中向外表面垂直于所述阶梯圆柱形内孔延伸，所述最小直径部分垂直于所述向外表面和所述向内表面延伸，其中所述向外表面和所述阶梯圆柱形内孔在圆角部分处结合连接，其中所述圆角部分具有防止所述压缩机叶轮束缚在所述环形背板上的预定半径。

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