专利名称：带有渐增横截面排气壳体的涡轮增压器以及用于涡轮增压的方法
技术领域：
本发明公开总体涉及用于改善压缩点火发动机用的涡轮增压器的性能的系统和方法，且更具体地说，涉及用于调整涡轮增压器构件的位置和参数的系统和方法。
背景技术：
涡轮增压器包括可由轴连接的涡轮和压缩机。涡轮定位在涡轮增压器的涡轮级部分中，并且涡轮级中的构件是涡轮增压器效率和性能方面重要的因素。具体地说，影响排气流的构件，例如涡轮壳体和扩散器如果没有正确设计则可能容许来自排气流的不期望的能
量损失。
发明内容
在某些实施例中，涡轮增压器系统包括压缩机、涡轮、将压缩机联接到涡轮上的轴、以及构造成改善压力恢复的涡轮壳体，其中涡轮壳体包括构造成改善(或更一般地说来，改变)朝向排气口的流量的非对称的几何形状。另一实施例包括一种方法，其包括使排气流过具有喇叭口的排气扩散器，排气扩散器构造成改善涡轮机内的压力恢复，以及使排气流过涡轮壳体的圆环形室，其具有在圆周方向上朝着排气口扩展的横截面积。
当参照附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本发明公开的这些以及其它特征、方面和优势，其中在所有附图中相似的标号表示相似的部件，其中图1是具有联接到带有改善的涡轮级的涡轮增压器上的发动机的系统的一个实施例的方框图；图2是具有改善的涡轮级的涡轮增压器的一个实施例的侧剖面图；图3是如图2中所示的改善的涡轮级的一个实施例的详细的侧剖面图；图4是具有改善的涡轮级的涡轮增压器的一个实施例的剖切端视图；图5A是沿着图4的线5A-5A截取的改善的涡轮增压器的涡轮壳体的一个实施例的详细的侧剖面图；图5B是沿着图4的线5B-5B截取的改善的涡轮增压器的涡轮壳体的一个实施例的详细的侧剖面图；图5C是沿着图4的线5C-5C截取的改善的涡轮增压器的涡轮壳体的一个实施例的详细的侧剖面图；图6A是改善的涡轮增压器的涡轮壳体的一个实施例的详细的侧剖面图，显示了排气扩散器和涡轮壳体的横截面积；图6B是具有改善的涡轮级的涡轮增压器的一个实施例的剖切端视图；图7是依据如图6A和6B中所示的涡轮壳体对排气扩散器的横截面积比而绘制的两个涡轮增压器内的圆周位置的曲线图；且
图8是依据针对两个涡轮增压器设计的标准化的涡轮效率而绘制的膨胀比的曲线图。
具体实施例方式以下将描述本发明公开的一个或多个特定实施例。为了致力于提供这些实施例的简明描述，在本说明书中可能没有描述实际实施方式的所有特征。应该懂得，在任何此类实际实施方式的研究中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多实施方式特定的决策，以实现研究者的特定目的，例如与涉及系统及涉及商业约束相关的适应性，其可能根据实施方式而变化。此外，应该懂得这种研究工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本发明公开的普通技术人员仍然是其承担设计、生产和制造的日常事务。当介绍本发明公开的各种实施例的元件时，用词“一”、“一个”、“该”和“所述”都意图表示具有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都意图为包含性的，且意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。操作参数和/或环境条件的任何示例都不排斥所公开的实施例的其它参数/条件。如以下详细论述的那样，可采用各种涡轮级构件的构造，以便减少由于受限制的排气流的能量损耗并改善涡轮增压器的性能。具体地说，带有喇叭口部分的排气扩散器可与转子的重新定位一起而添加到涡轮级上，从而避免当改变扩散器时可能发生背压的增加。例如，可添加喇叭口而非直边以延伸扩散器，以及使转子盘重新定位成更靠近涡轮增压器的入口和过渡段，从而改善当排气流出涡轮级时的压力恢复。另外，可改进涡轮壳体， 以与排气扩散器协作，从而改善压力恢复，由此提高涡轮增压器效率。以下讨论的实施例通过在涡轮级和排气路径中改变并将构件重新定位而改善了涡轮增压器性能和效率。这些实施例和压力恢复的改善可应用于涡轮增压器、涡轮机、涡轮膨胀机、涡轮以及其它涡轮机械中。图1是根据本技术的某些实施例的系统10的方框图，其具有联接在发动机14上的涡轮增压器12。系统10可包括交通工具，例如机车、汽车、公共汽车或船只。备选地，系统10可包括固定系统，例如具有联接在发电机上的发动机14的发电系统。所示的发动机 14是压缩点火发动机，例如柴油发动机。然而，发动机14的其它实施例包括火花点火发动机，例如汽油动力内燃机。如图所示，系统10包括排气再循环(EGR)系统16、中间冷却器18、燃料喷射系统 20、进气歧管22和排气歧管M。所示的涡轮增压器12包括经由传动轴30联接在涡轮观上的压缩机26。排气再循环系统16可包括设置在排气歧管M下游和压缩机沈上游的EGR 阀门32。另外，系统10包括控制器34，例如电子控制单元(E⑶)，其联接在遍及系统10的各种传感器和装置上。例如，所示的控制器34联接在EGR阀门32和燃料喷射系统20上。 然而，控制器34尤其可联接到系统10的各个所示构件的传感器和控制特征上。如图1中所示，系统10将空气如箭头36所示吸进压缩机沈。另外，如以下进一步讨论的那样，压缩机26可通过控制EGR阀门32如箭头38所示从排气歧管M吸进一部分排气。压缩机沈又压缩吸进的空气和一部分发动机排气，并通过导管40将压缩气体输出给中间冷却器18。中间冷却器18用作热交换器，以便从压缩气体除去由于压缩过程产生的热量。应该懂得，压缩过程典型地加热吸进的空气，并因而在吸进到进气歧管22中之前被冷却。如进一步所示，被压缩和冷却的空气通过导管42从中间冷却器18传送至进气歧管 22。进气歧管22然后将压缩气体传送到发动机14中。发动机14然后在各种活塞气缸组件，例如4，6，8，10，12或16个活塞气缸组件内压缩该气体。来自燃料喷射系统20的燃料被直接喷射到发动机气缸中。控制器34可控制燃料喷射系统20的燃料喷射定时，使得燃料在合适的时间被喷射到发动机14中。当各个活塞在其相对应的气缸内压缩一定体积的空气时，压缩空气的热量点燃燃料。发动机14又通过排气歧管M从各种活塞气缸组件排出燃烧产物。来自发动机14 的排气然后通过导管44而从排气歧管M传送至涡轮观。另外，一部分排气可如箭头46所示从导管44传送至EGR阀门32。这时，如上面提到的那样，一部分排气如箭头38所示传送至压缩机沈的进气口。控制器34控制EGR阀门32，使得合适部分的排气根据系统10的各种操作参数和/或环境条件而传送至压缩机26。如图所示，排气驱动涡轮观，使得涡轮促成轴30旋转并驱动压缩机26。然后如箭头48所示，从系统10且尤其从涡轮观传送出排气。当压缩机沈被驱动时，发生额外的空气吸进，从而通过为燃烧过程提供额外的空气而改善发动机的性能、功率密度和效率。如以下将详细论述的那样，涡轮增压器的涡轮级部分中的某些构件的优化和改变可减少能量损耗，并改善涡轮增压器系统的性能。例如，公开的实施例可包括改变的涡轮壳体的结构，以减少排气流分离，从而改善通向回气管的排气流，并改善涡轮增压器的效率。 另外，排气扩散器的布置和设计以及涡轮级的轴向位置改善了系统内的压力恢复，进一步通过减少发动机上的背压而增强了排气流和系统效率。所公开的实施例还改善了跨越各种条件(包括在高速和低速操作期间)的涡轮增压器的性能。这些增强改善了涡轮增压器系统和发动机的性能和燃料效率。图2是改善的涡轮增压器12的一个实施例的侧截面图。在该实施例中，涡轮级部分50包括若干个构件和改进，其改善了涡轮增压器12的效率和性能。如图所示，压缩机末端52包括压缩机沈(例如压缩机叶片)，其附接在轴30和涡轮观(例如涡轮叶片)上。在该布置中，涡轮观的旋转造成压缩机26旋转，从而在涡轮增压器12内压缩空气，以增加用于进气歧管22的空气密度。在该实施例中，涡轮壳体56包含可被描述为环形的空腔，并容许排气如箭头48所示流动和离开。涡轮增压器排气可流入涡轮壳体56的内部，并从下面部分58引向上面部分60中的排气口。排气可通过排气扩散器62传送到涡轮壳体56中， 排气扩散器62的特征是喇叭口或弯曲状的横截面64，从而增强排气流动，并改善涡轮增压器12中的压力恢复。例如，来来自扩散器62的排气流在流向排气口和上面部分60时可能遭遇较少的阻力，从而改善了性能和效率。涡轮轮叶66可径向定位在涡轮观上，从而在排气流过涡轮轮叶66时使涡轮28旋转。排气在流向涡轮叶片66和涡轮壳体56的途中可流过喷嘴环70。排气可通过过渡段72进入涡轮增压器12的一部分，过渡段可进行优化以增强改善的涡轮增压器设计12的排气流动。例如，涡轮增压器排气可流过优化的过渡段72、 喷嘴环70、涡轮轮叶66、排气扩散器62和涡轮壳体56，从而驱动涡轮转子观的旋转，并使排气流过改善的排气扩散器62和涡轮壳体56。简图还包括截面线4，其显示了图4中使用的截面平面。在一个示例性实施例中，过渡段72可具有构造成减少进入涡轮增压器12的流的流分离的曲率。例如，过渡段72可具有两个入口，入口具有逐渐向内弯曲而非成陡峭角度的壁71，从而减少流分离的可能性。图3是图2中所示的涡轮增压器12的一个实施例的详细的侧截面图。如图所示， 涡轮级部分50具有若干改善，其设计成改善涡轮增压器性能，并增强穿过排气扩散器62和涡轮壳体56的排气流动。在该实施例中，被涡轮壳体56封闭的空腔可包括位于壳体壁74 和75之间的轴向或横向距离73，其可依赖于环形涡轮壳体56内的圆周位置而变化。具体地说，由于涡轮壳体横截面几何形状76的原因，下面部分58中的距离73可小于上面部分 60中的距离78。如图所示，内壳体壁74在排气流的方向上从下面壳体部分58扩展至上面壳体部分60。此外，包括下面部分58的涡轮壳体下半部分的内壁74的角度相对于穿过轴 30的轴线为大约75至80度。另外，上壳体横截面几何形状80显示了与下壳体几何形状 76相比在壳体几何形状上的变化。在一个实施例中，喇叭口 64的边缘可离涡轮28有距离 81。例如，距离81可为大约3至7英寸。涡轮增压器排气可如箭头82所示通过涡轮轮叶 66和排气扩散器62而流入涡轮壳体56。在下面部分58中，排气流可如箭头84所示向上朝向排气口 83传送。排气可从方向84流向朝向排气口 83的方向86，其中距离78以及其它涡轮壳体构件使得实现了改善的排气流动和减少的流附着，从而改善了涡轮增压器效率。在示例性实施例中，排气扩散器62的喇叭口 64可成形并定位成改善涡轮增压器 12中的压力恢复。例如，喇叭口 64可离涡轮壳体的壁具有轴向距离85和径向距离87，这些距离可配置成改善压力恢复。在一个实施例中，喇叭口 64轴向地(在轴30的轴线方向) 延伸大约30-50%而进入涡轮壳体56的空腔。具体地说，距离78减去距离85可为距离78 的大约30-50%，因此喇叭口 64延伸大约30-50%而进入空腔。此外，在第一底部部分58 中，喇叭口 64延伸大约50%而进入空腔。在排气口 83及相对的部分58附近第二部分中， 喇叭口 64延伸大约30%而进入空腔。简图还包括虚线，其描绘了备选的排气扩散器轮廓88，该轮廓与喇叭形扩散器62 的弯曲的横截面64相比可被描述为平坦的扩散器轮廓，其增加了涡轮增压器效率。涡轮级部分50中所示的改善包括朝着排气流口扩展的涡轮壳体56的横截面积以及喇叭形的排气扩散器62，这些改善导致改善的涡轮增压器效率和性能，从而减少燃料消耗和排放。另外， 涡轮转子28可轴向向外沿方向89移动，从而使轴30的长度增加大约15-20%，以便进一步增强排气扩散器62和涡轮壳体56的改善。另外，距离81对涡轮轮叶高度或距离87的比率为大约1. 4至大约3. 4。图4是如图2中所示的改善的涡轮增压器12的一个实施例的截面端视图。在该实施例中，涡轮壳体56构造成将排气流引向排气口 83。在该实施例中，涡轮壳体56具有内部几何形状，其从下面部分58至上面部分60是不同的，例如涡轮壳体56内的空腔的横截面的面积安排。距离90是在涡轮壳体56内靠近环形涡轮壳体56的下面部分58径向测量的距离。距离90小于距离92，距离92在涡轮壳体空腔内以相对于环形涡轮壳体56内的距离90大约90度沿径向方向进行测量。另外，在测量距离90的位置处的横截面积可至少比测量距离92的位置处的横截面积小大约30-50%。因此，涡轮壳体空腔内的容积朝着定位在上面部分60附近的排气口 83扩展，从而改善和增强了涡轮增压器12的性能和效率。如图所示，涡轮壳体壁94的几何形状上的变化显示了涡轮壳体56的横截面积上的变化。另外，排气可从排气扩散器62向下流入涡轮壳体56，如箭头96所示。涡轮壳体56然后可在圆周方向98上朝着上面部分60传送排气流，其中涡轮壳体56内的容积在排气流动的方向上扩展。最后，排气可流过上面部分60，如箭头100所示，其中涡轮壳体56内的容积比下面部分58附近的涡轮壳体56的容积大得多。横截面线5A-5A、5B-5B和5C-5C显示了用于形成涡轮壳体56的截面图的平面，以描绘涡轮增压器12内的几何形状的周向视图。具体地说，线5A-5A可被描述为相对基准线101处于180度的角度处，线5B-5B可被描述为处于 135度的角度处，而线5C-5C可被描述为处于90度的角度处。图5A是沿着图4的线5A-5A截取的改善的涡轮增压器12的涡轮壳体56的一个实施例的详细的侧剖面图。在该实施例中，涡轮壳体56在下面部分58中具有同涡轮增压器12的上面部分60相比较小的横截面积。因此，壳体壁之间的距离73可小于定位在排气口 83附近的涡轮壳体56的部分中的距离。另外，涡轮壳体几何形状76也随着涡轮壳体朝着排气口变化而不同于涡轮壳体56的上面部分。此外，如之前所述，排气可在涡轮壳体56 内从排气扩散器62向外和向下流动，并且可通过几何形状76而重新引向排气口 83。图5B是沿着图4的线5B-5B截取的改善的涡轮增压器12的涡轮壳体56的一个实施例的详细的侧剖面图。如图所示，该截面图是在相对于图5A的截面平面图大约45度的平面处截取的视图。在该实施例中，涡轮壳体56具有比下面部分58中的横截面更大的横截面积。在壳体壁之间的距离102可大于下面部分58中的相似距离73。涡轮壳体56内的空腔的面积安排部分地通过改善了排气流的壁的几何形状103来实现。图5C是沿着图4的线5C-5C截取的改善的涡轮增压器12的涡轮壳体56的一个实施例的详细的侧剖面图。如图所示，该截面图是在相对图5A的截面平面图大约90度，即定向上垂直的平面处截取的视图。在该实施例中，涡轮壳体几何形状104可构造成通过使排气流的涡轮壳体空腔朝着排气口 83扩展，从而增强穿过涡轮壳体56的改善的排气流。因此，涡轮壁74和75之间的距离105可以是比距离102和73 (图5B和5A)更大的距离。涡轮壳体56和改善的涡轮级部分50的实施例包括改善的几何形状和构件定向，从而实现增强的涡轮增压器12的性能，改善的效率，改善的排气流，以及涡轮增压器系统12中减少的背压。图6A是改善的涡轮增压器12的涡轮壳体56的一个实施例的详细的侧截面图。 图6B是改善的涡轮增压器12的一个实施例的截面端视图。图6A和6B中所示的面积显示了包括在排气罩或涡轮壳体面积对扩散器入口环面面积的比率中的面积。在图6A中所示的实施例中，截面图在距基准线101为180度处截取。这样，涡轮壳体56可包含横截面空腔面积108，其可被称为涡轮壳体面积。线110与涡轮壳体56 —起包围涡轮壳体面积108。 在图6B中，显示了扩散器入口环面面积112，其中面积112是从叶片66到扩散器62的入口面积的底下一半。如图所示，面积112是在线113以下的入口环面面积，线113处于入口环面的中心。面积108和112可用于显示改善涡轮级部分50内的排气流的面积安排。涡轮壳体56的几何形状和横截面积(108)通过环形空腔的圆周而变化。此外，在一个示例性实施例中，由所示截面图形成的扩散器62的几何形状和面积(11 在整个环形空腔的圆周上是一致的。因此，在整个涡轮增压器12的圆周上所取的涡轮壳体面积108对扩散器入口环面面积112的比率可用于说明涡轮壳体设计12的改善的效率和流动特征。在排气流方向上朝着出口 83的涡轮壳体面积108的递增可被描述为涡轮壳体56的一种非对称的几何形状，导致以下所述的改善。在图7中以曲线图形式显示了在整个涡轮增压器12的圆周上的面积比。
具体地说，图7是显示上述面积比(例如面积108对面积112)的曲线图，它们与截面平面在改善的涡轮增压器12内所处的圆周位置相关。如图所示，曲线图114绘制了在如图4中所示穿过涡轮增压器12的各种截面平面上所取涡轮壳体56的横截面积108的圆周位置。此外，沿着轴线118显示了排气扩散器面积对扩散器入口环面面积的比率。在曲线图114中所绘制的比率是在沿着涡轮增压器12的圆周的各个横截面上的涡轮壳体面积108 除以恒定的扩散器入口环面面积112的比值。线120是来自涡轮增压器级部分的一个实施例的面积比数据曲线，其没有体现改善的涡轮壳体设计的特征，并因此在横截面积(图6A 中的108)上具有较少的逐步变化，这可能造成极大的流损失。线122显示了依据涡轮增压器12内相对于基准线101的位置而绘制的对于排气涡轮壳体的面积比(例如108对112) 和其横截面积的逐步变化。另外，面积112对于线120和122两者是恒定值。如图所示，圆周位置116 (例如水平轴线)是在相对于穿过基准线101 (图4)的平面60度的平面和300度的平面之间所取的数据点。在曲线图114中，60度数据点是穿过相对于穿过线101的平面沿顺时针方向成60度的平面所取的面积测量值的比率。90度数据点是穿过相对于穿过线101的平面顺时针方向大约90度的平面所取的面积测量值的比率。另外，300度的数据点是相对于穿过线101的平面沿顺时针方向在300度处所取的面积测量值。如图所示，线122显示了在涡轮壳体56内面积比(例如108对112)的逐步变化， 其容许逐步的容积扩展并从而容许排气穿过涡轮壳体更平滑的流动，从而改善流动和涡轮增压器性能。相反，线120显示了一种备选涡轮设计，其如图所示在90和270度数据点附近具有面积比上的突然变化，导致较低的效率和较不平滑的排气流动。对于线122所示的逐步变化，面积比118的特征可为在顺时针方向上180至300度的圆周位置之间每30度大约8%至30%的面积比变化。此外，相对于穿过涡轮壳体56的线101的竖直平面而言，在逆时针方向上60至300度之间的圆周位置116处所取的面积比118的曲线122可在大约 0. 42至大约1. 15之间变化。在所描绘的布置中，涡轮壳体56设置在排气扩散器62的下游，其中涡轮壳体包括通向排气口 83的环形室。另外，环形室具有在朝着排气口 53的环形方向上从大约180度的位置至大约270度的位置逐渐增加至少大约40%的横截面积。此外，面积比曲线122代表了在相对于居中穿过线101的竖直平面大约60至大约300度之间非对称的环形室的横截面积的递增，其中面积比曲线122在大约0. 42至大约1. 15之间变化。图8是依据用于涡轮增压器系统的膨胀比而绘制的标准化的涡轮效率的曲线图。 膨胀比可被描述为涡轮入口压力除以涡轮出口压力的绝对项。膨胀比测量值可在过渡段 72 (涡轮入口压力)和排气口 83 (涡轮出口压力)处取得。膨胀比是图8的输入，其可用于识别涡轮的操作，其好处显示于利用标准化的涡轮效率的垂直轴线上。在曲线图1 中，标准化的涡轮效率1 是依据膨胀比1 而绘制的，从而显示了上述涡轮增压器12的性能改善。标准化的涡轮效率1 是通过将该涡轮设计的实际涡轮效率除以改善涡轮的峰值涡轮效率，从而在各种膨胀比下将实际的涡轮性能水平与峰值涡轮性能进行比较的一种方法。 因此，数据曲线130显示了一种涡轮增压器12的设计，其具有不包括针对排气流已经进行了优化的改善的构件的排气扩散器和涡轮壳体。相反，数据曲线132显示了由之前所示的优化的涡轮壳体设计和排气扩散器以及其它涡轮级50的构件所实现的改善的涡轮增压器效率。
如图所示，改善的涡轮132的峰值涡轮效率发生在大约2. 7的膨胀比下，其是标准化的涡轮效率1。数据曲线130和132的对比显示了上述改善的涡轮增压器12的构件可导致最佳且改善的涡轮增压器效率。具体说，涡轮壳体56中的逐步几何形状变化和喇叭状排气扩散器62中的改善通过涡轮增压器12内的面积安排而提供了改善的排气流动和效率。 如曲线图124中所示，在低膨胀比(例如1.5)下，改善的涡轮132产生大约3%的改善，并且在较高的膨胀比(例如幻下，改善的涡轮132产生了大约8%的改善。虽然本文仅显示和描述了本发明公开的某些特征，但是本领域技术人员将会想到许多改型和变体。因此应该懂得，所附权利要求意图覆盖所有这些落在本发明公开的真实精神范围内的改型和变体。
权利要求
1.一种涡轮增压器，包括 压缩机，其包括压缩机叶片； 涡轮，其包括涡轮叶片；轴，其将所述压缩机联接到所述涡轮上；和设置在所述涡轮叶片下游的排气扩散器，其中所述排气扩散器包括喇叭口 ； 设置在所述排气扩散器下游的涡轮壳体，其中所述涡轮壳体包括环形室，所述环形室通向设置在与第一侧面相对的第二侧面上并在与第一侧面相对的第二侧面上居中的排气口，所述环形室具有横截面积，所述横截面积从大约第一 90度上的第一侧面的中心沿环形方向朝着所述第二侧面中的所述排气口而逐渐增加至少大约40 %。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述横截面积上的递增由所述环形室的横截面积除以所述喇叭口的扩散器面积的面积比来表示，并且所述面积比通过在相对于居中穿过所述第二侧面中的排气口的竖直平面沿逆时针环形方向在大约60至大约 300度之间的圆周位置处的平面而取得，其中所述面积比在大约0. 42至大约1. 15之间变化。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述喇叭口在轴向方向上的长度相对于总体横跨所述喇叭口长度的方向上的涡轮轮叶高度的比率为大约1. 4至大约3. 4。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮壳体在容积上沿流动的圆周方向通过环形室至排气口而扩展。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮壳体的所述第二侧面的内壁的角度定向在相对于穿过所述轴的轴线大约75至80度处。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述喇叭口在平行于所述轴的轴线的方向上延伸所述涡轮壳体的宽度的距离的大约30-50%。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器包括联接在所述涡轮增压器系统上的发动机。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮构造成在所述涡轮壳体内产生具有非对称几何形状的空腔。
9.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮壳体包括环形空腔。
10.一种涡轮增压器，包括 压缩机；涡轮；轴，其将所述压缩机联接在所述涡轮上；和涡轮壳体，其中所述涡轮壳体包括构造成改变流向排气口的流量的非对称的几何形状。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮壳体包括环形空腔， 其中所述环形空腔的横截面积在排气流的方向上朝着所述排气口而增加，从而减少了分离。
12.根据权利要求11所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮壳体的内壁的角度定向在相对于穿过所述轴的轴线大约75至80度处。
13.根据权利要求10所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述涡轮增压器系统包括排气扩散器，所述排气扩散器包括喇叭口。
14.根据权利要求13所述的涡轮增压器，其特征在于，所述喇叭口在轴向轴方向上的长度相对于总体横跨所述喇叭口长度的方向上的涡轮轮叶高度的比率为大约1.4至大约 3. 4。
15.根据权利要求13所述的涡轮增压器，其特征在于，所述喇叭口在平行于所述轴的轴线的方向上延伸所述涡轮壳体的宽度的距离的大约30-50%。
16.一种方法，包括使排气流过具有喇叭口的排气扩散器；且使所述排气流过涡轮壳体的圆环形室，所述圆环形室具有在圆周方向上朝着排气口扩展的横截面积。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，使所述排气流过圆环形室包括使所述排气流过所述涡轮壳体的非对称的几何形状。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，使所述排气流过圆环形室包括使所述排气流过所述室，其中与所述排气口相对的所述室的部分处的第一面积比比相对于所述第一横截面积大约90度的圆周位置处的所述室的第二面积比小大约30-50%。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，使所述排气流过圆环形室包括使所述排气流过所述室，其中所述环形室的内壁的角度定向在相对于穿过涡轮轴的轴线大约75 至80度处。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述喇叭口在平行于所述涡轮轴的轴线的方向上延伸所述涡轮壳体的宽度的距离的大约30-50%。
全文摘要
一种涡轮增压器系统(10)包括压缩机(26)、涡轮(28)、将压缩机联接到涡轮上的轴(30)、以及构造成改善压力恢复的涡轮壳体，其中涡轮壳体(56)包括构造成改善流向排气口(53)的流动的非对称的几何形状。
文档编号F01D9/02GK102282345SQ201080004961
公开日2011年12月14日 申请日期2010年1月11日 优先权日2009年1月15日
发明者A·H·富尔曼, D·E·罗林格, D·W·拉杜恩, K·R·斯文森 申请人:通用电气公司