[发明专利]用于可变涡轮几何形状的导向叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压器的可变涡轮几何形状的导向叶片(Leitschaufel)。

背景技术

涡轮增压器通常由废气流中的废气涡轮组成，该废气涡轮通过轴与吸气管道中的压缩机连接。在此，涡轮由发动机的废气流而置于旋转中并且由此驱动压缩机。在此，通过压缩机提高发动机的吸气管道中的压力，从而在吸气冲程期间相比于在自然吸气发动机中更大量的空气到达气缸中。通过这种方式提供更多的氧气供燃烧相应更大量的燃料使用。

在常见的涡轮增压器中，如果需要通过以下方式限制增压压力，即，利用排气阀或旁路或废气门(Wastegate)使热废气部分地旁经涡轮并由此降低涡轮的功率。为此，使涡轮设计得如此大，即，使得其已经远在发动机的额定工作点以下良好地工作。

由现有技术还已知这样的涡轮增压器，即，其设有可变涡轮几何形状VTG，用于使功率输出(Leistungsangabe)和响应特性可更好匹配于不同的运行条件，如负载变化。为了实现这一点，使可调整的、不旋转的导向叶片位于涡轮入口中或涡轮罩壳中。在此，在封闭的导向叶片位置中流速的大的周向分量和高的焓降引起大的涡轮功率并由此引起高的增压压力。在导向叶片的完全敞开的位置中，在流动速度矢量的大向心分量的情况下又推断出最大的涡轮通过量。这种功率调节与旁路调节相比的优点是，总是全部废气流被导引通过涡轮并用于功率转换。

对于可变涡轮几何形状，叶片轮廓的形状是关于热力学效率、调节特性以及必需的径向结构空间的主要影响因素。

在现有技术中，对于调整叶片(Verstellschaufel)的轮廓存在不同形状。一般适用的是，结合效率、调节特性以及尽可能小的分度圆(Teilkreis)(结构空间)方面的最佳化。一般通过在调整叶片的顶半径(Kopfradius)中点和底半径(Endradius)中点之间延伸的曲率线(Krümmungslinie)描述形状。通过在轮廓内假设与上侧和底侧相切的圆，产生该曲率线。在此，圆中心点的连接线描述该曲率线。

在此，存在纯笔直的、弯曲的或由两种可能性组合的方案。所有这些方案共同点是，曲率线具有连续的走向(Verlauf)，即，各个曲率线段都相切地相互过渡。换言之，曲率线没有拐点。

发明内容

因此，本发明的目的是，对于带有可变涡轮几何形状的涡轮增压器提供改进的导向叶片几何形状。

该目的通过带有权利要求1特征的导向叶片得以实现。

因此，按照本发明提供一种尤其用于涡轮增压器的导向叶片，其中，该导向叶片的曲率线具有至少一个或多个带有非连续走向的区域。

导向叶片在流动剖面的设计方案方面尤其有利。在此，可在不改变调节特性和结构空间需求的情况下改进效率。

由从属权利要求以及借助于附图的描述中得到本发明的有利设计方案和改进方案。

在按照本发明的实施形式中，曲率线具有至少一个带有两个区段的区域，这两个区段相互连接，其中，这两个区段在其连接点处非连续地或不相切地相互过渡。换言之，区段在其连接点处构造拐点。这具有的优点是，通过导向叶片的这种设计、例如在可变涡轮几何形状下可改进涡轮增压器的效率。

在另一按照本发明的实施形式中，除了至少一个在两个区段之间带有拐点或带有不相切的过渡的区域之外，导向叶片的曲率线还具有至少一个这样的区域，即，该区域的两个区段在其连接点处连续地或者相切地相互过渡。通过这种方式，根据应实现哪种流动剖面，可使导向叶片的曲率线任意适合地以连续和非连续地伸延的区域而改变。

根据另一按照本发明的实施形式，曲率线的至少一个、多个或所有区段例如在其形状、位置和/或尺寸方面是一致或不同的。相应地也适用于通过这些区段形成的曲率线的区域。因此，可实现导向叶片的最不同的结构形状，其都具有至少一个具有非连续走向的区域。

在另一按照本发明的实施形式中，导向叶片例如由四个区段组成，其中，第一和第二区段形成带有连续的走向的第一区域。第二区域通过第二区段和第三区段形成，其中，第二和第三区段在其连接点处非连续地相互过渡或形成拐点。由第三区段和第四区段形成的第三区域又具有连续的走向。这种导向叶片表示这样的示例，即，在其中，曲率线具有拐点。在此，第一或第三区域的区段例如两个都向上或向下成拱形或者其中的至少一个向上或向下成拱形。