涡轮增压器和内燃发动机制造技术

一种涡轮增压器和内燃发动机，涡轮增压器的涡轮机壳体包括气体入口通道和布置在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。轴承壳体连接到涡轮机壳体。喷嘴环设置在涡轮机叶轮周围，且护罩布置成与涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系。护罩连接到喷嘴环，且喷嘴环和护罩连接到隔热罩。隔热罩通过多个十字键销固定到轴承壳体，每一个十字键销插入到隔热罩中径向延伸的第一通道和轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中。第一通道和第二通道围绕涡轮机的旋转轴线以圆形图案对称地布置。本实用新型专利技术的技术方案，保证了涡轮增压器工作的可靠性，降低故障率。

【技术实现步骤摘要】

本技术总体涉及用于与内燃发动机一起使用的涡轮增压器，且更具体地涉及一种用于涡轮增压器的涡轮机组件。
技术介绍
内燃发动机被供应有空气和燃料的混合物，用于在产生机械动力的发动机内燃烧。为了这种燃烧过程最大化地转化成动力，发动机通常配备有涡轮增压进气系统。涡轮增压进气系统包括涡轮增压器，其使用来自发动机的排气以压缩流入发动机中的空气，从而促使发动机比自然进气吸入更多空气进入发动机的燃烧室中。这种增加的空气量供应使燃料量增加，从而导致发动机动力输出功率增加。涡轮增压器通常包括压缩机壳体中安装于单个轴的一端上的压缩机叶轮和涡轮机壳体中安装于轴的另一端上的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体单独形成。轴承壳体连接在涡轮机与压缩机壳体之间，用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体接收来自发动机的排气并且将其引导到由排气驱动的涡轮机叶轮。涡轮机组件因此从排气中获取动力并且驱动压缩机。涡轮机以极高的转速旋转。常规的涡轮机组件使用径向销以保持壳体相对于涡轮增压器的中线对称地热膨胀，以使涡轮机组件的高速旋转涡轮机叶轮与静止壳体部件之间实现均匀尖端空隙。然而，当壳体由于受热而膨胀和收缩时，销会受到磨损。另外，如果销上的负载太高或不均匀，则销也会变形。
技术实现思路
在一方面，本技术描述了一种涡轮增压器，其包括具有气体入口通道的涡轮机壳体以及具有多个叶片并且被布置在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。轴承壳体连接到涡轮机壳体。轴可旋转地支撑在轴承壳体中并且连接到涡轮机叶轮。涡轮增压器还包括隔热罩和围绕涡轮机叶轮设置并且包括具有流动通道的多个轮叶的喷嘴环，所述流动通道被限定在所述轮叶之间，所述轮叶与气体入口通道和涡轮机叶轮流体连通。护罩被布置成与涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系。护罩连接到喷嘴环且喷嘴环和护罩连接到隔热罩。隔热罩由多个十字键销固定到轴承壳体。每一个十字键销插入到隔热罩中径向延伸的第一通道和在轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中。第一通道和第二通道围绕涡轮机叶轮的旋转轴线以圆形图案对称地布置，以使得在涡轮增压器的工作期间十字键销促使隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀。所述护罩与所述喷嘴环整体形成，以使得所述多个轮叶远离所述护罩延伸。所述护罩、所述喷嘴环和所述隔热罩由相同的材料制成。由所述轮叶限定的所述流动通道配置成朝所述涡轮机叶轮的内部直径切向和径向向内引导气体，且所述护罩配置成限定与所述气体入口通道和所述流动通道连通的流动路径，所述流动路径在基本上平行于所述涡轮机叶轮的旋转轴线的方向上延伸。所述护罩包括在所述涡轮机叶轮的径向方向上延伸的第一支腿和在基本上平行于所述涡轮机叶轮的所述旋转轴线的方向上延伸的第二支腿。所述轮叶从所述护罩的所述第一支腿延伸。进一步包括布置在所述护罩的所述第二支腿和所述涡轮机壳体的内壁之间的第一气体密封件。进一步包括布置在所述隔热罩和所述轴承壳体之间的第二气体密封件。所述第二密封件包括多个刀刃密封件，所述多个刀刃密封件从所述隔热罩的表面延伸与所述轴承壳体接合。在另一方面，本技术描述了一种提供涡轮增压器的部件的对称热膨胀的方法，所述涡轮增压器包括涡轮机壳体和布置在涡轮机壳体中并且连接到可旋转地支撑在轴承壳体中的轴的涡轮机叶轮。该方法包括提供喷嘴环的步骤，所述喷嘴环围绕涡轮机叶轮设置并且包括具有流动通道的多个轮叶，流动通道被限定在轮叶之间，所述轮叶与气体入口通道和涡轮机叶轮流体连通。与涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系布置的护罩连接到喷嘴环。护罩和喷嘴环连接到隔热罩。隔热罩用多个十字键销连接到轴承壳体，每一个十字键销插入到隔热罩中径向延伸的第一通道和轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中。第一通道和第二通道围绕涡轮机叶轮的旋转轴线以圆形图案对称地布置，以使得在涡轮增压器的工作期间十字键销促使隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀。在又一方面，本技术描述了一种内燃发动机，其具有形成在气缸体中的多个燃烧室、被设置成将空气或空气与排气的混合物提供给燃烧室的进气歧管，以及被设置成从燃烧室接收排气的排气歧管。发动机进一步包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机壳体包括气体入口通道，涡轮机叶轮具有多个叶片并且布置在涡轮机壳体中。轴承壳体连接到涡轮机壳体和可旋转地支撑在轴承壳体中并且连接到涡轮机叶轮的轴。内燃发动机还包括隔热罩和喷嘴环，该喷嘴环围绕涡轮机叶轮设置并且包括具有流动通道的多个轮叶，流动通道被限定在轮叶之间，所述轮叶与气体入口通道和涡轮机叶轮流体连通。护罩布置成与涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系。护罩连接到喷嘴环，且喷嘴环和护罩连接到隔热罩。隔热罩由多个十字键销固定到轴承壳体，每一个十字键销插入到隔热罩中径向延伸的第一通道和轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中。第一通道和第二通道围绕涡轮机叶轮的旋转轴线以圆形图案对称地布置，以使得在涡轮增压器的工作期间十字键销促使隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀。可见，在涡轮增压器的工作期间，尽管在轴承壳体与隔热罩之间存在温度差，所述十字键销能够使所述隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀，保证了工作的可靠性，降低故障率。附图说明图1是根据本技术的内燃发动机的框图。图2是根据本技术从涡轮增压器的侧面透视的概括视图。图3是穿过图2中所示的涡轮增压器的中心的局部视图。图4是图2中所示的涡轮增压器的涡轮机组件的截面详图。图5是图2中所示的涡轮增压器的涡轮机组件的另一个截面详图。图6是图2中所示的已移除涡轮机壳体的涡轮增压器的涡轮机组件的截面的透视图。图7是图2中所示的涡轮增压器的涡轮机组件的喷嘴环和涡轮机叶轮的截面图。图8是图2中所示的通过径向十字键销截取的涡轮增压器的涡轮机组件的截面图。具体实施方式本技术涉及一种改进的涡轮增压器，其结合内燃发动机使用，以促进发动机的有效工作以及涡轮增压器坚固和可靠的工作。图1示出了发动机100的简化框图。发动机100包括容纳多个燃烧气缸106的气缸箱体104。在所示实施例中，六个燃烧气缸以直线式或“I”型配置示出，但是可以使用布置成不同配置，诸如“V”型配置的任何其它数量的气缸。多个气缸106经由排气阀（未示出）流体连接至第一排气管道108和第二排气管道110。第一排气管道108和第二排气管道110中的每一个都连接至涡轮增压器119的涡轮机组件120。在所示实施例中，涡轮机组件120包括具有气体入口124的壳体122，其流体连接至第一排气管道108和第二排气管道110并布置成接收来自它们的排气。提供给涡轮机组件120的排气使连接至轴126的涡轮机叶轮（未在图1中示出）旋转。排气通过出口128排出涡轮机组件120的壳体122。在出口128处的排气在通过排烟管或尾管134排放至环境之前，可选地经过其它排气后处理部件和系统，诸如机械地和化学地从排气流除去燃烧副产物的后处理装置130，和/或减弱发动机噪声的消声器132。轴126的旋转使压缩机组件136的压缩机叶轮（未在图1中示出）旋转。如图1所示，压缩机组件136可以是配置成通过压缩机入口140接收来自空气过滤器138的新鲜、过滤空气流的径向式、混合流式或轴向式压缩机。在压缩机组件136的出口142的加压空气在提供给发动机100的进气歧管148之前，经由增压空气导管144引导到增压空气冷却器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器，其特征在于包括：涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括气体入口通道；涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮具有多个叶片并且布置在所述涡轮机壳体中；轴承壳体，所述轴承壳体连接到所述涡轮机壳体；轴，所述轴可旋转地支撑在所述轴承壳体中并且连接到所述涡轮机叶轮；隔热罩；喷嘴环，所述喷嘴环围绕所述涡轮机叶轮设置并且包括具有流动通道的多个轮叶，所述流动通道被限定在所述轮叶之间，所述轮叶与所述气体入口通道和所述涡轮机叶轮流体连通；以及护罩，所述护罩布置成与所述涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系，所述护罩连接到所述喷嘴环，所述喷嘴环和护罩连接到所述隔热罩；其中所述隔热罩通过多个十字键销固定到所述轴承壳体，每一个十字键销插入到所述隔热罩中径向延伸的第一通道和所述轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中，所述第一通道和所述第二通道围绕所述涡轮机叶轮的旋转轴线以圆形图案对称地布置，以使得在所述涡轮增压器的工作期间所述十字键销促使所述隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀。

【技术特征摘要】
2015.03.09 US 14/6421331.一种涡轮增压器，其特征在于包括：涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括气体入口通道；涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮具有多个叶片并且布置在所述涡轮机壳体中；轴承壳体，所述轴承壳体连接到所述涡轮机壳体；轴，所述轴可旋转地支撑在所述轴承壳体中并且连接到所述涡轮机叶轮；隔热罩；喷嘴环，所述喷嘴环围绕所述涡轮机叶轮设置并且包括具有流动通道的多个轮叶，所述流动通道被限定在所述轮叶之间，所述轮叶与所述气体入口通道和所述涡轮机叶轮流体连通；以及护罩，所述护罩布置成与所述涡轮机叶轮的至少一部分成围绕关系，所述护罩连接到所述喷嘴环，所述喷嘴环和护罩连接到所述隔热罩；其中所述隔热罩通过多个十字键销固定到所述轴承壳体，每一个十字键销插入到所述隔热罩中径向延伸的第一通道和所述轴承壳体中互补径向延伸的第二通道中，所述第一通道和所述第二通道围绕所述涡轮机叶轮的旋转轴线以圆形图案对称地布置，以使得在所述涡轮增压器的工作期间所述十字键销促使所述隔热罩、喷嘴环和护罩对称地热膨胀。2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述护罩与所述喷嘴环整体形成，以使得所述多个轮叶远离所述护罩延伸。3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述护罩、所述喷嘴环和所述隔热罩由相同的材料制成。4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，由所述轮叶限定的所述流动通道配置成朝所述涡轮机叶轮的内部直径切向和径向向内引导气体，且所述护罩配置成限定与所述气体入口通道和所述流动通道连通的流动路径，所述流动路径在基本上平行于所述涡轮机叶轮的旋转轴线的方向上延伸。5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，所述护罩包括在所述涡轮机叶轮的径向方向上延伸的第一支腿和在基本上平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·安娜缇，M·J·弗里克，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：新型
国别省市：美国;US