CN1880739A - 用于内燃机的废气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的废气涡轮增压器，其具有一个用于将离开内燃机的发动机的废气流降低压力的涡轮机以及一个用于将待供给内燃机的发动机的燃烧用空气流进行压缩的压缩机，其中该涡轮机具有一个流入壳体(11)，用于将在涡轮机中降压的废气流输入涡轮转子，并且其中涡轮转子具有一个转子盘和多个转子叶片。根据本发明在流入壳体(10)中集成了一个用于冷却空气的管道(16)，用于将冷却空气引到涡轮转子的转子盘上。

Description

用于内燃机的废气涡轮增压器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于内燃机的废气涡轮增压器。
背景技术
为了提高内燃机的效率由现有技术已知，为内燃机配置废气涡轮增压器。在废气增压或者涡轮增压时将来自发动机的废气在废气涡轮增压器的涡轮机中降低压力，其中该涡轮机驱动废气涡轮增压器的压缩机，在该压缩机中将待输入发动机的燃烧用空气进行压缩。在废气涡轮增压器的压缩机和发动机之间连接废气涡轮增压器的增压空气冷却器，以将压缩的燃烧用空气冷却至确定的温度。通过这种废气增压或者涡轮增压可以提高内燃机的效率。
废气涡轮增压器的涡轮机具有一个流入壳体，用于将发动机的在涡轮机中降低压力的废气流输入涡轮转子。涡轮转子包括转子盘以及多个固定在转子盘上的与转子盘一起旋转的转子叶片。在涡轮机中降低压力的废气流通过流出壳体从涡轮机中排出。特别的是，废气涡轮增压器的涡轮机的涡轮转子是承受高负荷的构件，其必须经受住高温和高离心力。根据现有技术为提高涡轮转子的承载性使用越来越高级的材料，但是这些高级的材料是昂贵的，并且要求复杂的加工处理。由此提高了废气涡轮增压器的成本。
发明内容
根据背景技术，本发明的任务是提供一种用于内燃机的新型废气涡轮增压器。
该任务通过按权利要求1所述的用于内燃机的废气涡轮增压器解决。根据本发明在流入壳体中集成一个用于冷却空气的管道，以便将冷却空气引到涡轮转子的转子盘上。
在本发明中提出，在涡轮机的流入壳体中集成一个用于冷却空气的管道，以便将冷却空气引到涡轮转子的转子盘上。通过主动冷却涡轮转子的转子盘可以降低到涡轮转子的热输入。这使得在涡轮转子的领域中使用越来越高级的材料变得多余，由此可以省去复杂的加工处理。由此对于废气涡轮增压器节省了成本。
附图说明
本发明的优选的改进方案在从属权利要求以及下面的说明中给出。下面根据附图来详细说明本发明的一种实施例，但是本发明并不限于此。
附图示出：
图1示出了按本发明的用于内燃机的废气涡轮增压器的涡轮机的流入壳体的示意横截面；
图2示出了图1的细节II；
图3示出了图1的细节III。
具体实施方式
下面根据附图1至3来详细地描述本发明。
图1至3示出了按本发明的废气涡轮增压器的涡轮机的流入壳体10的横截面图。流入壳体10具有一个流入口11，用于将在废气涡轮增压器的涡轮机中降低压力的废气流按箭头12的方向引入涡轮机。在图1所示的实施例中，流入壳体11包括所谓的流入梨状体13，其中流入梨状体13使引入涡轮机中的待降压的废气流径向向外转向，并且通过所谓的喷管环14引到未示出的涡轮转子的转子叶片上。未示出的涡轮转子除了转子叶片还有转子盘，转子盘在转子盘的上游侧由流入梨状体13相对于待降压的废气流盖住或者隔开。流入梨状体13在面向涡轮转子的一侧围住一个空腔15。在流入壳体10上连接着废气涡轮增压器的涡轮机的未示出的流出壳体，该流出壳体用于将在涡轮机中降压的废气流从涡轮机中排出。
在本发明中，在按本发明的废气涡轮增压器的涡轮机的流入壳体10中集成了用于冷却空气的管道16。管道16具有引入段17以及排气段18，其相互之间成大约90°的夹角。引入段17用于将冷却空气引入流入壳体10，相反排气段18将引入流入壳体10的冷却空气对准未示出的涡轮转子的转子盘，用于冷却转子盘。管道16的排气段18按图1大致平行于流入壳体11的纵向中轴线19延伸，其中纵向中轴线19与未示出的涡轮转子的旋转轴线重合。根据图1，排气段18同心地布置在流入壳体10的纵向中轴线19上。通过排气段18可以将冷却空气对准涡轮转子的转子盘的热侧或者说上游侧。引入段17大致垂直于排气段18沿流入壳体10的径向方向延伸。
如从图1可以看到，用于冷却空气的管道16的排气段18以部段20引入或者支承在流入梨状体13中。另外排气段18的位于下游的端部21引入或支承在支承板22中，由此建立了管道16的排气段18相对于未示出的涡轮转子的待冷却的转子盘的稳定固定以及同心定向。为了将排气段18的位于下游的端部21固定在支承板22上，为排气段18的位于下游的端部附设固定元件23，支承板22根据图2通过螺纹件24固定在固定元件上。
根据图3，支承板22通过其它的螺纹件25径向外部地固定在流入梨状体13上，由此由流入梨状体包围的空腔15相对于待冷却越的涡轮转子的转子盘隔开。由此减少了由冷却空气冷却的区域，也就是大部分位于涡轮转子的转子盘的热侧或者上游侧和支承板22之间的空间中。
特别优选按本发明的废气涡轮增压器的这种结构方案，其中用于冷却空气的管道16的引入段17连接在废气涡轮增压器的增压空气冷却器上。在这种情况下，将在增压空气冷却器中冷却的输入内燃机的发动机中的压缩的燃烧用空气的一部分作为冷却空气进行分支，并且为了冷却涡轮转子通过管道16的排气段18对准涡轮转子的转子盘。作为替代方案也可以使用其它的压缩空气来冷却涡轮转子。
优选为用于冷却空气的管道16附设一个传感器，以用于测量管道16内冷却空气的压力。如果管道16内的压力低于限定的极限值，那么根据本发明通过同样未示出的调节装置降低内燃机负荷。在低于给定压力时不再能保证涡轮转子充分冷却，因此必须降低内燃机的负荷。
根据本发明中提出了一种用于内燃机的废气涡轮增压器，其中按本发明的废气涡轮增压器的涡轮机的涡轮转子进行主动冷却。为此在涡轮机的流入壳体中集成一个用于冷却空气的管道，其将冷却空气引到涡轮转子的转子盘上。优选作为冷却空气由废气涡轮增压器的增压空气冷却器将一部分压缩的输入发动机的燃烧用空气进行分支。由此实现了涡轮转子的自给自足的冷却。涡轮转子按本发明的冷却在运转时无需维护地进行工作。
按本发明的废气涡轮增压器最好用于四冲程柴油内燃机，其中存在非常高的废气温度。
                  附图标记列表
10    流入壳体
11    流入口
12    箭头
13    流入梨状体
14    喷管环
15    空腔
16    管道
17    引入段
18    排气段
19    纵向中轴线
20    部段
21    端部
22    支承板
23    固定元件
24    螺纹件
25    螺纹件

Claims (8)

1.用于内燃机的废气涡轮增压器，其具有一个用于将离开内燃机的发动机的废气流降低压力的涡轮机以及一个用于将待供给内燃机的发动机的燃烧用空气流进行压缩的压缩机，其中该涡轮机具有一个流入壳体(11)，用于将在涡轮机中待降压的废气流输入涡轮转子，并且其中涡轮转子具有一个转子盘和多个转子叶片，其特征在于：在流入壳体(10)中集成了一个用于冷却空气的管道(16)，用于将冷却空气引到涡轮转子的转子盘上。
2.按权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述管道(16)具有一个引入段(17)和一个排气段(18)，其中排气段(18)大致平行于流入壳体(10)的纵向中轴线(19)或者大致平行于涡轮转子的旋转轴线延伸。
3.按权利要求1或者2所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述管道(16)将冷却流对准涡轮转子的转子盘的热侧或者上游侧。
4.按权利要求1至3中一项或者多项所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述管道(16)的排气段(18)引入支承板(22)中。
5.按权利要求1至4中一项或者多项所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述涡轮转子的转子盘相对于待降压的废气流通过流入梨状体(13)隔开，其中流入梨状体(13)将待降压的废气流引到涡轮转子的转子叶片上。
6.按权利要求5所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述管道(16)的排气段(18)一侧引入流入梨状体(13)，另一侧引入支承板(22)，其中支承板(22)在流入梨状体(13)的下游的端部上与流入梨状体连接，并且将由流入梨状体围住的空腔(15)相对于涡轮转子的转子盘隔开。
7.按权利要求1至6中一项或者多项所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述管道(16)与增压空气冷却器连接，用于将由增压空气冷却器冷却的输入发动机的燃烧用空气的一部分为了冷却引到涡轮转子的转子盘上。
8.按权利要求1至7中一项或者多项所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述用于冷却空气的管道(16)中的压力由传感器测量，其中在低于压力极限值时调节装置降低内燃机的负荷。
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