[实用新型]一种涡轮增压器、喷嘴环及发动机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种系统，更具体地说，是涉及一种应用在发动机系统中的具有轴流涡轮级双螺旋涡轮增压器。

背景技术

通过将空气和燃料的混合物在发动机的汽缸内燃烧，使发动机产生机械动力输出。为了最大限度地利用该燃烧过程中产生的动力输出，发动机通常配备有涡轮增压进气系统。涡轮增压进气系统通过迫使比实际能进入的空气更多的空气进入汽缸来增加发动机的动力。这些增加的空气量可以增大燃料供应，其可进一步增加发动机产生的动力输出。

对于一些多汽缸发动机，由不同的汽缸生成的排气压力脉冲彼此会产生负面相互影响和降低相关的涡轮增压器的性能。尤其是，当发动机的不同汽缸彼此起火不同相，从汽缸内排出的高压和高温废气的脉冲，在为涡轮增压器供料的共同歧管内彼此衰减。当排气脉冲衰减时，所述涡轮增压器接收具有较低的平均压力和温度下的排气流。这些较低的压力和温度给予涡轮增压器较少的能量。

在某些应用中，独立排气歧管可以与双螺旋涡轮增压器一起使用，以帮助保持排气脉冲能量。独立排气歧管将排气脉冲从混烧缸引导到涡轮增压器内独立的螺旋。这样做抑制了排气脉冲的衰减，导致排气在较高的平均压力和温度下通过涡轮增压器。较高的压力和温度给予涡轮增压器更多的能量。

具有单独的排气歧管和双螺旋涡轮增压器的示例性发动机系统在美国专利No.3383092（于1968年5月14日授予Cazier，简称“'092专利”）中公开。具体来说，'092专利公开了一种六缸发动机，其具有两个独立的排气歧管连接在共烧汽缸的两个分组和无叶片的轴流式涡轮增压器的两个独立的螺旋之间。

虽然由于排气脉冲能量的保存，在'092专利中的该系统可具有改善的性能，但它仍然可能达不到最佳。具体而言，由于'092专利的发动机系统只提供单级涡轮增压，它可能是只适用于低升压应用。此外，在特定应用中，由于涡轮机叶片与流量偏差（大迎角），从两个螺旋流出并进入对应的涡轮增压器的无叶片通道的流量不能被充分引导，因此'092专利的轴流式涡轮增压器具有低效率。此外，'092专利所述的发动机系统在柴油发动机的应用中可能具有较差的废气排放。

发明内容

本实用新型所公开的涡轮增压器及发动机系统旨在克服上面提出的一个或多个问题。

一方面，本实用新型提出了一种涡轮增压器的喷嘴环，包括内环形带、外环形带以及径向位于内环形带和外环形带之间的中间环形带；所述喷嘴环还包括在内环形带和中间环状带之间延伸的第一叶片组，以及在中间环形带和外环状带之间延伸的第二叶片组。

其中，所述第一叶片组与第二叶片组的数量不同，并且第一叶片组的气动设计和构造不同于第二叶片组的气动设计和构造。

进一步的，喷嘴环还包括至少一个从所述内环形带径向向内延伸的凸片，以及从所述外环形带的外周径向向外延伸的凸缘。

另一方面，本实用新型还提出了一种涡轮增压器，包括：外壳，其至少部分地限定了压缩机护罩和涡轮机护罩；所述涡轮机护罩形成第一螺旋和第二螺旋，每一个螺旋均具有被设置为从发动机在切线方向的排气歧管接收排气的入口，和设置在所述入口下游的轴向通道；所述涡轮增压器还包括设置在涡轮机护罩内的涡轮机叶轮，其被设置为接收第一螺旋和第二螺旋的轴向通道的排气，设置在所述压缩机护罩内的压缩机叶轮，以及连接涡轮机叶轮与压缩机叶轮的轴；所述涡轮增压器还包括与所述第一螺旋和第二螺旋的涡轮机叶轮上游的某一位置的轴向通道流体连通的喷嘴环。

进一步的，所述第一螺旋还具有环形内壁与所述环形内壁同轴向外布置的舌状物，所述第一螺旋的轴向通道在环形内壁和所述舌状物之间形成；所述第二螺旋还具有环形内壁，所述第二螺旋的轴向通道在第二螺旋的环形内壁和所述第一螺旋的环形内壁之间形成。

进一步的，所述压缩机护罩还包括位于所述涡轮增压器的第一轴向端部的入口和位于所述涡轮增压器的第二轴向端部的出口；所述第一螺旋和第二螺旋的入口位于涡轮增压器的第一轴向端部和第二轴向端部之间。

进一步的，所述压缩机护罩还包括出口螺旋，其位于压缩机护罩的入口和所述第一螺旋和第二螺旋的入口之间。

又进一步的，所述涡轮机叶轮还包括环形轮毂和多个从与所述第一螺旋和第二螺旋的轴向通道的喷嘴环流体连通的环形轮毂向外延伸的叶片。

其中，所述喷嘴环包括内环形带、外环形带、径向位于内环形带和外环形带之间的中间环形带、在内环形带和中间环形带之间延伸并只与第一螺旋关联的第一叶片组以及在中间环形带和外环形带之间延伸并只与第二螺旋关联的第二叶片组。