渦輪增壓器系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及用于輸送流體流的設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)渦輪增壓器系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及用于輸送流體流的設(shè)備。在一實(shí)例中，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括：第一渦輪機(jī)(304)，其具有排氣流出口(316)；和第二渦輪機(jī)(308)，其具有排氣流入口(340)。所述渦輪增壓器系統(tǒng)進(jìn)一步包括：將所述第一渦輪機(jī)的所述出口與所述第二渦輪機(jī)的所述入口流體連通的過(guò)渡導(dǎo)管(310)，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括第一彎管(322)上游的膨脹區(qū)域(320)；和輸送所述第一渦輪機(jī)周?chē)艢饬鞯呐月?330)，所述旁路具有與所述膨脹區(qū)域下游的所述過(guò)渡導(dǎo)管流體連通的排氣流出口。
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦輪增壓器系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及用于輸送流體流的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)主題的實(shí)施例涉及用于在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各部分之間輸送流體流的系統(tǒng)和設(shè)備。其他實(shí)施例涉及渦輪增壓器系統(tǒng)內(nèi)的流體流。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]渦輪增壓器可與熱交換器結(jié)合使用以便將更高的空氣密度和/或壓力傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)例中，渦輪增壓器包括定位在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)至少部分地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)來(lái)增加進(jìn)氣壓力。在一些實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括用于進(jìn)一步增加進(jìn)氣壓力的兩個(gè)或更多個(gè)渦輪增壓器，如兩級(jí)渦輪增壓器，所述兩級(jí)渦輪增壓器包括與低壓渦輪增壓器流體連通的高壓渦輪增壓器。在這種實(shí)例中，可將廢氣從高壓渦輪機(jī)傳送到低壓渦輪機(jī)。在這種配置的一些實(shí)例中，來(lái)自高壓渦輪機(jī)的廢氣流由于可用的封裝空間或所需的渦輪增壓器布置而可轉(zhuǎn)向例如達(dá)180度。以此方式將排氣流轉(zhuǎn)向可能導(dǎo)致流焓損失、邊界層分離、壓力損失和/或不均勻的排氣流進(jìn)入低壓渦輪機(jī)中。
[0004]實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪增壓器系統(tǒng)包括:第一渦輪機(jī)，其具有排氣流出口 ；和第二渦輪機(jī)，其具有排氣流入口。所述渦輪增壓器系統(tǒng)進(jìn)一步包括將第一渦輪機(jī)的出口與第二渦輪機(jī)的入口流體連通的過(guò)渡導(dǎo)管，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括第一彎管(bend)上游的膨脹區(qū)域。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括輸送第一渦輪增壓器周?chē)呐艢饬鞯呐月罚雠月肪哂信c膨脹區(qū)域下游的過(guò)渡導(dǎo)管流體連通的排氣流出口。
[0006]其中，所述旁路的所述排氣流出口將排氣流垂直于排氣流離開(kāi)所述第一渦輪機(jī)的所述排氣流出口的方向引導(dǎo)到所述過(guò)渡導(dǎo)管中。
[0007]其中，所述第一渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述第二渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列。
[0008]其中，所述渦輪增壓器系統(tǒng)為兩級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)，并且所述第一渦輪機(jī)為高壓渦輪機(jī)且所述第二渦輪機(jī)為低壓渦輪機(jī)。
[0009]其中，所述第一渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述第二渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列，所述渦輪增壓器系統(tǒng)為兩級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)，所述膨脹區(qū)域具有介于10度與15度之間的錐形發(fā)散角，并且所述第一彎管具有介于165mm與200mm之間的彎曲半徑。
[0010]其中，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括所述第一彎管下游的第二彎管，所述第一彎管和所述第二彎管將排氣流轉(zhuǎn)向總計(jì)180度。
[0011]其中，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括設(shè)置在所述第一彎管下游和所述第二彎管上游的波紋管。
[0012]其中，所述過(guò)渡導(dǎo)管進(jìn)一步包括設(shè)置在所述過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)的內(nèi)體，所述內(nèi)體的形狀使得當(dāng)所述過(guò)渡導(dǎo)管的直徑在所述第二彎管處增加時(shí)，所述過(guò)渡導(dǎo)管的流動(dòng)截面得到保持。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，用于輸送流體流的設(shè)備包括:第一導(dǎo)管部分，其包括流體入口并且限定第一流體流通道，其中沿所述第一流體流通道的長(zhǎng)度的至少一部分，所述第一流體流通道的截面在從所述流體入口開(kāi)始并沿所述第一流體流通道延伸的流體流方向上增力口；第二導(dǎo)管部分，其限定與所述第一流體流通道流體地連接的第二流體流通道，其中所述第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，以使得從所述第一導(dǎo)管部分流過(guò)所述第二導(dǎo)管部分的流體相對(duì)于所述第一流體流通道的流體流方向成一個(gè)角度，并且其中所述第二導(dǎo)管部分包括輔助流入口，所述輔助流入口定位在所述第一彎管中并且配置成使得穿過(guò)所述輔助流入口進(jìn)入所述第二流體流通道的輔助流至少在最初時(shí)垂直于所述第一流體流通道的流體流方向；以及第三導(dǎo)管部分，其限定與所述第二流體流通道流體連通的第三流體流通道并且包括流體出口，其中所述第三導(dǎo)管部分包括第二彎管，以使得從所述第二導(dǎo)管部分穿過(guò)所述第三導(dǎo)管部分流動(dòng)到所述流體出口的流體與所述第一導(dǎo)管部分的流體流方向平行且相反地轉(zhuǎn)向。
[0014]其中，所述第一導(dǎo)管部分的不斷增加的截面對(duì)應(yīng)于介于10度與15度之間的錐形發(fā)散角。
[0015]所述的設(shè)備進(jìn)一步包括連接在所述第二導(dǎo)管部分與所述第三導(dǎo)管部分之間的波紋管。
[0016]其中，所述第二導(dǎo)管部分定位在所述第一導(dǎo)管部分的下游，并且所述第三導(dǎo)管部分定位在所述第二導(dǎo)管部分的下游。
[0017]所述的設(shè)備進(jìn)一步包括內(nèi)體，所述內(nèi)體定位在所述第三導(dǎo)管部分內(nèi)并且其形狀使得在所述第三導(dǎo)管部分的直徑增加時(shí)，所述第三導(dǎo)管部分的流動(dòng)截面得到保持。
[0018]其中，所述流體入口與第一渦輪增壓器的第一渦輪機(jī)的出口流體連通，并且所述流體出口與第二渦輪增壓器的第二渦輪機(jī)的入口流體連通。
[0019]在又一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括:高壓渦輪增壓器的高壓渦輪機(jī)，所述高壓渦輪機(jī)定位在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中；低壓渦輪增壓器的低壓渦輪機(jī)，其中所述低壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述高壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列，并且其中所述低壓渦輪機(jī)定位在所述排氣通道中的所述高壓渦輪機(jī)的下游；以及過(guò)渡導(dǎo)管，其將所述高壓渦輪機(jī)的出口與所述低壓渦輪機(jī)的入口流體連通。所述過(guò)渡導(dǎo)管包括:膨脹區(qū)域，其在第一彎管的上游；高壓渦輪機(jī)旁路，其具有定位在所述膨脹區(qū)域下游的旁路出口；以及內(nèi)體，其定位在所述過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)，所述內(nèi)體的形狀使得在所述過(guò)渡導(dǎo)管的外徑擴(kuò)大時(shí)保持第二彎管下游的流動(dòng)截面。
[0020]其中，所述膨脹區(qū)域的截面沿流體流方向增加。
[0021]其中，所述高壓渦輪機(jī)旁路的所述旁路出口定位在所述第一彎管中，以便將排氣流垂直于排氣流離開(kāi)所述高壓渦輪機(jī)的所述出口的方向引導(dǎo)到所述過(guò)渡導(dǎo)管中。
[0022]其中，所述過(guò)渡導(dǎo)管將來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流從所述高壓渦輪機(jī)的所述出口轉(zhuǎn)向180度到所述低壓渦輪機(jī)的所述入口。
[0023]其中，所述第二彎管定位在所述第一彎管的下游。
[0024]通過(guò)包括具有膨脹區(qū)域的過(guò)渡導(dǎo)管，排氣流可擴(kuò)散到第一彎管的上游。此外，通過(guò)將繞過(guò)第一渦輪增壓器的廢氣引導(dǎo)到膨脹區(qū)域下游，穿過(guò)過(guò)渡導(dǎo)管的廢氣流可在第一彎管之后重構(gòu)。以此方式，可降低第一彎管周?chē)膲航狄员惚４媪黛?，并且可將更均勻的廢氣流傳送到第二渦輪機(jī)。同樣，可提高渦輪增壓器系統(tǒng)的效率并且可降低比燃料消耗率(specific fuel consumpt1n),從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0025]應(yīng)了解:提供以上簡(jiǎn)述以便以簡(jiǎn)化形式來(lái)介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的精選的概念。這并不意味著確定所提出權(quán)利要求的主題的關(guān)鍵或必要特征，所提出權(quán)利要求的主題的范圍唯一由【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。此外，所提出權(quán)利要求的主題并不限于解決以上或本實(shí)用新型的任何部分中指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]參考附圖閱讀以下非限定性實(shí)施例的描述將會(huì)更好地理解本實(shí)用新型，在附圖中:
[0027]圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例包括兩級(jí)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0028]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例用于輸送流體流的設(shè)備的透視圖。
[0029]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例流體地連接在兩個(gè)渦輪增壓器之間的過(guò)渡導(dǎo)管的截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]以下描述涉及用于具有兩級(jí)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和設(shè)備的各種實(shí)施例。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，渦輪增壓器系統(tǒng)包括:第一渦輪機(jī)，其具有排氣流出口 ；和第二渦輪機(jī)，其具有排氣流入口。渦輪增壓器系統(tǒng)進(jìn)一步包括:過(guò)渡導(dǎo)管，其將第一渦輪機(jī)的出口與第二渦輪機(jī)的入口流體連通，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括第一彎管上游的膨脹區(qū)域；和旁路，其輸送第一渦輪增壓器周?chē)呐艢饬?。旁路具有與膨脹區(qū)域下游的過(guò)渡導(dǎo)管流體連通的排氣流出口。在這種配置中，膨脹區(qū)域?qū)U氣流擴(kuò)散到過(guò)渡導(dǎo)管中的第一彎管的上游，并且旁路將廢氣流引導(dǎo)到膨脹區(qū)域的下游，以便減少?gòu)U氣流轉(zhuǎn)向穿過(guò)第一彎管時(shí)的能量損失。此外，在一些實(shí)施例中，過(guò)渡導(dǎo)管進(jìn)一步包括定位在所述過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)的內(nèi)體，所述內(nèi)體的形狀使得當(dāng)過(guò)渡導(dǎo)管的外徑在第二彎管處擴(kuò)大時(shí)保持廢氣流截面。通過(guò)將內(nèi)體包括在過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)，可減少?gòu)U氣流轉(zhuǎn)向穿過(guò)第二彎管時(shí)的能量損失。以此方式，可將廢氣流從第一渦輪機(jī)的出口到第二渦輪機(jī)的入口轉(zhuǎn)向180度同時(shí)保持流焓。
[0031]圖1描繪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的示例性實(shí)施例。如所示，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括例如為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)104。發(fā)動(dòng)機(jī)104可以是通過(guò)壓縮點(diǎn)火來(lái)燃燒空氣和柴油燃料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在其他非限制性實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)104可通過(guò)壓縮點(diǎn)火(和/或火花點(diǎn)火)來(lái)燃燒燃料，所述燃料包括汽油、天然氣、氫、煤油、生物柴油或其他具有類(lèi)似密度的石油餾出物。發(fā)動(dòng)機(jī)104可被包括例如在船舶、軌道車(chē)輛或其他非公路車(chē)輛的推進(jìn)系統(tǒng)中；在其他實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)104可以是固定式發(fā)動(dòng)機(jī)，例如在發(fā)電廠應(yīng)用中。
[0032]發(fā)動(dòng)機(jī)104從進(jìn)氣通道114接收用于燃燒的進(jìn)氣。進(jìn)氣通道114可從過(guò)濾空氣的空氣過(guò)濾器(未示出)接收周?chē)諝?。發(fā)動(dòng)機(jī)104中由燃燒產(chǎn)生的廢氣被供應(yīng)到例如為排氣通道116的排氣裝置。
[0033]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)一步包括具有第一渦輪增壓器(TURBO) 122和第二渦流增壓器124的兩級(jí)渦輪增壓器120。第一渦輪增壓器122和第二渦輪增壓器124串聯(lián)配置并且布置在進(jìn)氣通道114與排氣通道116之間。第一渦輪增壓器122和第二渦輪增壓器124增加吸入進(jìn)氣通道114中的周?chē)諝獾目諝獬淞?air charge)，以便在燃燒過(guò)程中提供更大的充量密度，從而增加功率輸出和/或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率。在一個(gè)實(shí)例中，第一渦輪增壓器122是對(duì)具有相對(duì)較高輸入壓力的空氣做功的相對(duì)較小的“高壓”渦輪增壓器。此外，在此實(shí)例中，第二渦輪增壓器124是對(duì)具有相對(duì)較低輸入壓力的空氣做功的相對(duì)較大的“低壓”渦輪增壓器124?？蓪⒏邏簻u輪增壓器的壓力比乘以低壓渦輪增壓器的壓力比以提供總壓力比。例如，當(dāng)僅采用單級(jí)渦輪增壓器時(shí)，效率可能會(huì)隨著單級(jí)壓力比的增加而降低。然而，當(dāng)采用兩級(jí)渦輪增壓器時(shí)，使用兩個(gè)較小的壓力比級(jí)可更有效地實(shí)現(xiàn)較高的壓力比。此外，在一些實(shí)例中，例如中冷器的熱交換器可設(shè)置在壓縮機(jī)級(jí)之間，從而增加空氣密度并進(jìn)一步提高壓縮過(guò)程的效率。如以下更詳細(xì)地描述，并且如圖1中所示，例如為過(guò)渡導(dǎo)管130的設(shè)備連接在第一渦輪增壓器的出口(在圖1中未示出)與第二渦輪增壓器124的入口(在圖1中未示出)之間，以便將來(lái)自第一渦輪增壓器122的廢氣流傳送到第二渦輪增壓器124。雖然在這種情況下包括兩個(gè)串聯(lián)的渦輪增壓器，但所述系統(tǒng)可包括額外的渦輪機(jī)和/或壓縮機(jī)級(jí)。此外，在其他非限制性實(shí)施例中，第一渦輪增壓器122和第二渦輪增壓器124可具有大體相等的壓縮機(jī)壓力比。
[0034]如圖1中所描繪，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括旁路132，所述旁路132根據(jù)需要將第一渦輪增壓器122周?chē)膹U氣流輸送到第二渦輪增壓器124。旁路132包括旁路閥134 (廢氣門(mén))或其他流動(dòng)控制元件。旁路閥134可以是由控制器148控制的開(kāi)/關(guān)閥，或者控制器148可控制例如第一渦輪增壓器122周?chē)勺兞康膹U氣流。如以下更詳細(xì)地描述，旁路132的出口與過(guò)渡導(dǎo)管130流體連通。
[0035]控制器148是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的一部分，并且配置用于控制與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100相關(guān)的各種部件。在一個(gè)實(shí)例中，控制器148包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。控制器148進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(未示出)，其包括用于允許進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的車(chē)載監(jiān)測(cè)和控制的代碼?？刂破?48在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的控制和管理進(jìn)行監(jiān)督的同時(shí)，可配置用于接收來(lái)自各種發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器150的信號(hào)，以便確定運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行條件，并且相應(yīng)地調(diào)整各種發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器152來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的運(yùn)行。例如，控制器148可接收來(lái)自各種發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信號(hào)，所述信號(hào)包括(但不限于)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、增壓壓力、排氣壓力、周?chē)鷫毫?、排氣溫度等。相?yīng)地，控制器148可通過(guò)將命令發(fā)送到例如汽缸閥、節(jié)流閥、渦輪增壓器旁路閥134等各種部件來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100。
[0036]本實(shí)用新型的各種實(shí)施例涉及用于輸送流體流的設(shè)備，例如，所述設(shè)備可用作過(guò)渡導(dǎo)管130。在一個(gè)實(shí)例中，用于輸送流體流的設(shè)備包括第一導(dǎo)管部分、第二導(dǎo)管部分和第三導(dǎo)管部分。第一導(dǎo)管部分包括流體入口，并且截面沿流體流方向增加(例如，流體流方向起源于入口處并且沿所述設(shè)備的主體延伸)。第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，所述第一彎管將流體流(例如，在流體流方向上流動(dòng)的流體)轉(zhuǎn)向，以使得它相對(duì)于第一導(dǎo)管部分中的流體流方向成一個(gè)角度流動(dòng)。第三導(dǎo)管部分包括流體出口和第二彎管，所述第二彎管將流體流轉(zhuǎn)向，以使得流體與第一導(dǎo)管部分中的流體流方向平行且相反地流動(dòng)。所述設(shè)備進(jìn)一步包括輔助流入口。輔助流入口定位在第二導(dǎo)管部分的第一彎管中，以使得穿過(guò)輔助流入口進(jìn)入第二導(dǎo)管部分的輔助流垂直于第一導(dǎo)管部分的流體流方向流動(dòng)。
[0037]圖2示出用于輸送流體流的設(shè)備200的示例性實(shí)施例的透視圖，所述設(shè)備例如用作圖1中所描繪的過(guò)渡導(dǎo)管130。在本說(shuō)明書(shū)所述的實(shí)例中，流體是來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。在其他實(shí)例中，流體可以是另一種合適的氣體或液體。
[0038]如圖2中所描繪，設(shè)備200包括第一導(dǎo)管部分202、第二導(dǎo)管部分204和第三導(dǎo)管部分206，其中所述第二導(dǎo)管部分204定位在第一導(dǎo)管部分202的下游并且所述第三導(dǎo)管部分206定位在第二導(dǎo)管部分204的下游。第一導(dǎo)管部分、第二導(dǎo)管部分和第三導(dǎo)管部分彼此連接(直接地或間接地)，并且一起來(lái)限定用于廢氣流或另一種流體的流動(dòng)的內(nèi)部通道。例如，第一導(dǎo)管可限定所述通道的第一部分，第二導(dǎo)管可限定所述通道的第二部分(其與所述通道的第一部分流體連通)，并且第三導(dǎo)管可限定所述通道的第三部分(其與所述通道的第二部分流體連通)。
[0039]第一導(dǎo)管部分202包括:流體入口 216，流體穿過(guò)所述流體入口 216進(jìn)入設(shè)備200 ；和膨脹區(qū)域218，所述膨脹區(qū)域218的直徑沿流體流方向增加(流體流方向從流體入口 216處開(kāi)始，延伸穿過(guò)第一導(dǎo)管部分，然后是第二導(dǎo)管部分，且隨后延伸穿過(guò)第三導(dǎo)管部分)。當(dāng)流體流過(guò)第一導(dǎo)管部分202時(shí)，所述流體在膨脹區(qū)域218中擴(kuò)散，以使得流體流在轉(zhuǎn)向前變慢并且流分離(flow s印arat1n)減少。以下參考圖3對(duì)膨脹區(qū)域218進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0040]第二導(dǎo)管部分204包括第一彎管212和輔助流入口 210。第一彎管212將流體流轉(zhuǎn)向例如I度與179度之間的一個(gè)角度(在圖2中所示的示例性實(shí)施例中，第一彎管212將流體流轉(zhuǎn)向約90度)。如所描繪的，第一彎管212是流體入口 216下游的第一彎管。輔助流經(jīng)過(guò)的導(dǎo)管208示出為連接到設(shè)備200的第二導(dǎo)管部分204。在一個(gè)實(shí)例中，如以上參考圖1及以下參考圖3所描述，輔助流可以是已繞過(guò)第一渦輪增壓器的第一渦輪機(jī)的廢氣流。如所描繪的，輔助流入口 210定位在設(shè)備200的第一彎管212中，以使得所述輔助流垂直于第一導(dǎo)管部分202的流體流方向進(jìn)入第二導(dǎo)管部分204。在這種配置中，例如，輔助流可促進(jìn)在轉(zhuǎn)向穿過(guò)第一彎管212時(shí)已分離的流的重構(gòu)。此外，輔助流可在所述流中產(chǎn)生渦流，這改善了下游的流動(dòng)條件。
[0041]第三導(dǎo)管部分206包括第二彎管220和流體出口 222。第二彎管220可將流體流轉(zhuǎn)向I度與179度之間的一個(gè)角度。在圖2中所示的示例性實(shí)施例中，第二彎管220將流體流轉(zhuǎn)向約90度。第一彎管212和第二彎管220可一起將流轉(zhuǎn)向180度，以使得所述流與進(jìn)入流體入口 216的流體流方向平行且相反地通過(guò)流體出口 222離開(kāi)設(shè)備200。在一些實(shí)施例中，如以下參考圖3將更詳細(xì)地描述，第三導(dǎo)管部分206可包括內(nèi)體。所述內(nèi)體可設(shè)置在設(shè)備200的第三導(dǎo)管部分206內(nèi)，以使得如果設(shè)備200的直徑隨著所述流轉(zhuǎn)向穿過(guò)第二彎管200而增加，則保持設(shè)備200的流動(dòng)截面面積。以此方式，可減少由于第二彎管206將所述流轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生的能量損失。
[0042]在一些實(shí)施例中，如圖2中所描繪，波紋管214連接在第二導(dǎo)管部分204與第三導(dǎo)管部分206之間。波紋管214例如可補(bǔ)償熱膨脹。在其他實(shí)施例中，根據(jù)需要，所述設(shè)備可不包括波紋管或所述設(shè)備可包括超過(guò)一個(gè)波紋管。
[0043]在一些實(shí)施例中，如在圖2中所示的示例性設(shè)備200中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括第二輔助流入口 224。在一個(gè)實(shí)例中，第二輔助流可以是發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸旁路流。在這種實(shí)例中，通過(guò)使用發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸旁路，渦輪增壓器的壓縮機(jī)可以在更有效的點(diǎn)上運(yùn)行同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。此外，當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速瞬變過(guò)程中需要渦輪增壓器喘振回避時(shí)，可利用發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸旁路。
[0044]因此，所述設(shè)備可輸送流體流以使得所述流體流轉(zhuǎn)向180度，同時(shí)減少由于將所述流轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生的能量損失。例如，如以下參考圖3所述，這種設(shè)備可流體地連接在高壓渦輪增壓器的出口與低壓渦輪增壓器的入口之間。
[0045]轉(zhuǎn)向圖3，示出渦輪增壓器系統(tǒng)300，例如以上參考圖1所述的兩級(jí)渦輪增壓器120。渦輪增壓器系統(tǒng)300包括通過(guò)過(guò)渡導(dǎo)管310流體地連接的第一渦輪增壓器302和第二渦輪增壓器306，例如以上參考圖2所述的用于輸送流體流的設(shè)備200。在圖3中示出第一渦輪增壓器302和第二渦輪增壓器306的俯視圖，同時(shí)示出過(guò)渡導(dǎo)管310的截面視圖。
[0046]第一渦輪增壓器302包括第一渦輪機(jī)304并且第二渦輪增壓器306包括第二渦輪機(jī)308。在一些實(shí)施例中，第一渦輪機(jī)304和第二渦輪機(jī)308可大體相似。在其他實(shí)施例中，第一渦輪機(jī)304和第二渦輪機(jī)308可不同。例如，具有第一渦輪機(jī)304的第一渦輪增壓器302可以是具有高壓渦輪機(jī)的高壓渦輪增壓器，并且具有第二渦輪機(jī)308的第二渦輪增壓器306可以是具有低壓渦輪機(jī)的低壓渦輪增壓器。例如，可將第一渦輪增壓器302和第二渦輪增壓器306設(shè)計(jì)用于為特定的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供所需的壓力比。如所示的，在一個(gè)實(shí)施例中，第一渦輪機(jī)304的旋轉(zhuǎn)軸312與第二渦輪機(jī)308的旋轉(zhuǎn)軸314平行排列。如本說(shuō)明書(shū)所使用，“旋轉(zhuǎn)軸”描述渦輪機(jī)的葉片繞其旋轉(zhuǎn)的軸。如圖3中所描繪，第一渦輪增壓器302和第二渦輪增壓器306彼此相鄰定位。在這種配置中，第一渦輪機(jī)304與第二渦輪機(jī)308之間的過(guò)渡導(dǎo)管310可相對(duì)較短，從而減少渦輪增壓器系統(tǒng)所需的填充空間的量。
[0047]廢氣在流體流第一方向上從第一渦輪機(jī)304穿過(guò)所述第一渦輪機(jī)304的出口 316流動(dòng)到第一導(dǎo)管部分318。如所描繪，第一渦輪機(jī)304的出口 316圍繞所述第一渦輪機(jī)304的旋轉(zhuǎn)軸312居中。第一導(dǎo)管部分318包括膨脹區(qū)域320，所述膨脹區(qū)域320的截面沿來(lái)自第一渦輪機(jī)304的流體流的第一方向增加。例如，過(guò)渡導(dǎo)管310的直徑(例如，由導(dǎo)管部分318所限定的內(nèi)部通道的直徑)沿膨脹區(qū)域320中的流體流方向增加，從而導(dǎo)致過(guò)渡導(dǎo)管310的截面面積沿膨脹區(qū)域320中的流體流方向增加。以此方式，廢氣流可擴(kuò)散到過(guò)渡導(dǎo)管310中的彎管322的上游并減速。在一些實(shí)例中，如圖3中所描繪的實(shí)施例，膨脹區(qū)域具有10度與15度之間的錐形發(fā)散角324。在其他實(shí)例中，取決于所述配置的幾何形狀，膨脹區(qū)域可具有小于10度或大于15度的錐形發(fā)散角。
[0048]一旦廢氣流在膨脹區(qū)域320中擴(kuò)散，所述廢氣即流動(dòng)到過(guò)渡導(dǎo)管310的第二導(dǎo)管部分326中的第一彎管322。如圖3中所描繪，第一彎管322是第一渦輪機(jī)304的出口 316下游的過(guò)渡導(dǎo)管310中第一彎管和第二渦輪機(jī)308的入口 340上游的第一彎管。例如，第一彎管322的上游不存在其他任何彎管。第一彎管322將廢氣流轉(zhuǎn)向以使得它相對(duì)于第一導(dǎo)管部分318中的廢氣流第一方向成一個(gè)角度流動(dòng)。在圖3中所示的實(shí)施例中，第一彎管322將廢氣流轉(zhuǎn)向約90度的角度。在其他實(shí)施例中，第一彎管322可將廢氣流轉(zhuǎn)向I度與179度之間的一個(gè)角度，連同定位在第一彎管322下游的第二彎管328 —起，使得所述廢氣流在其進(jìn)入第二渦輪機(jī)308之前轉(zhuǎn)向總計(jì)180度。在一些實(shí)施例中，第一彎管322具有介于165mm與200mm之間的彎曲半徑344。彎曲半徑344可取決于膨脹區(qū)域320將多少?gòu)U氣流擴(kuò)散到第一彎管322的上游。例如，所述流動(dòng)越擴(kuò)散，彎曲半徑越小。因此，在其他實(shí)例中，取決于膨脹區(qū)域的流動(dòng)擴(kuò)散，彎曲半徑可大于200_或小于165_。
[0049]在經(jīng)過(guò)第一彎管322時(shí)，廢氣流可因所述流的速度變得不均勻而分離。因此，輸送第一渦輪機(jī)304周?chē)膹U氣流的旁路330配置成使得旁路330的出口 332在第一彎管322中的膨脹區(qū)域320下游與過(guò)渡導(dǎo)管310流體連通。如圖3中所描繪，廢氣進(jìn)入第一彎管322中的第二導(dǎo)管部分326，以使得廢氣流垂直于膨脹區(qū)域320中的流動(dòng)方向。已繞過(guò)第一渦輪機(jī)304的廢氣流可具有比經(jīng)過(guò)第一渦輪機(jī)304的廢氣流更高的溫度和/或壓力。在這種配置中，從旁路330引導(dǎo)到過(guò)渡導(dǎo)管310中的廢氣流可有助于廢氣流在第一彎管322下游的過(guò)渡導(dǎo)管310內(nèi)重構(gòu)，從而減少能量損失。此外，來(lái)自旁路330的廢氣流可在穿過(guò)過(guò)渡導(dǎo)管310的廢氣流中產(chǎn)生渦流，這可改善下游的流動(dòng)條件。旁路出口 332在第一彎管內(nèi)的位置例如可基于過(guò)渡導(dǎo)管的幾何形狀而改變。
[0050]在一些實(shí)施例中，如圖3中所示，過(guò)渡導(dǎo)管進(jìn)一步包括連接在第二導(dǎo)管部分326與第三導(dǎo)管部分336之間的波紋管334。波紋管334例如可補(bǔ)償過(guò)渡導(dǎo)管310中的熱膨脹。
[0051]一旦包含已經(jīng)通過(guò)第一渦輪機(jī)304和/或旁路330的廢氣的廢氣流流過(guò)波紋管334，所述廢氣流即接近過(guò)渡導(dǎo)管310中的第二彎管328。在圖3中所示的實(shí)施例中，第二彎管328將廢氣流轉(zhuǎn)向約90度的角度。在其他實(shí)施例中，第二彎管328可將廢氣流轉(zhuǎn)向I度與179度之間的一個(gè)角度，連同定位在第二彎管328上游的第一彎管322 —起，使得所述廢氣流在其進(jìn)入所述第二渦輪機(jī)308之前轉(zhuǎn)向總計(jì)180度。
[0052]如圖3中所描繪，第二彎管328的截面沿廢氣流的方向增加。例如，過(guò)渡導(dǎo)管310的直徑以及因此截面面積沿廢氣流穿過(guò)第二彎管328的方向增加。作為一個(gè)實(shí)例，過(guò)渡導(dǎo)管310的直徑可增加以使得所述過(guò)渡導(dǎo)管的出口的截面匹配第二渦輪機(jī)的入口的截面。為了減少穿過(guò)第二彎管328的流的擴(kuò)散和分離，在一個(gè)實(shí)施例中，將內(nèi)體338設(shè)置在過(guò)渡導(dǎo)管310內(nèi)。內(nèi)體338可為實(shí)心體或空心體，其例如用螺栓固定到渦輪增壓器306以使得內(nèi)體338懸置在過(guò)渡導(dǎo)管310內(nèi)。內(nèi)體338可成形來(lái)保持過(guò)渡導(dǎo)管的流動(dòng)截面。例如，內(nèi)體338的直徑可沿廢氣流在第三導(dǎo)管部分336中的方向增加，以使得當(dāng)過(guò)渡導(dǎo)管310的直徑增加時(shí)，廢氣可流過(guò)的截面面積不增加。在圖3的實(shí)例中，內(nèi)體338延伸到過(guò)渡導(dǎo)管310中，以使得內(nèi)體338的第一末端342定位在第二彎管328內(nèi)。在其他實(shí)施例中，例如，取決于過(guò)渡導(dǎo)管310的幾何形狀，內(nèi)體可更長(zhǎng)或更短。通過(guò)將內(nèi)體包括在其中過(guò)渡導(dǎo)管的截面不斷增加的第三導(dǎo)管部分內(nèi)，可減少穿過(guò)第二彎管328的廢氣流的分離并且可保持流焓。
[0053]第二彎管328將廢氣流轉(zhuǎn)向以使得它平行于廢氣流在第一導(dǎo)管部分318的膨脹區(qū)域320中的方向、但在相反方向上流動(dòng)。同樣，過(guò)渡導(dǎo)管310將廢氣流從第一渦輪機(jī)304的出口 316到第二渦輪機(jī)308的入口 340轉(zhuǎn)向約180度。如圖3中所示，第二渦輪機(jī)308的入口 340圍繞第二渦輪機(jī)308的旋轉(zhuǎn)軸314居中，所述旋轉(zhuǎn)軸314平行于第一渦輪機(jī)304的旋轉(zhuǎn)軸312。
[0054]在圖3中所描繪的示例性實(shí)施例中，不存在定位于第一渦輪機(jī)304的出口 316與第二渦輪機(jī)308的入口 340之間的中間裝置(例如，中冷器等)。此外，過(guò)渡導(dǎo)管310轉(zhuǎn)向180度。例如，第一流動(dòng)方向僅轉(zhuǎn)向90度到第二流動(dòng)方向，所述第二流動(dòng)方向僅轉(zhuǎn)向90度到第三方向。換句話說(shuō)，在過(guò)渡導(dǎo)管310中，除了第一彎管322和第二彎管328之外不存在其他轉(zhuǎn)向。以此方式，可在相對(duì)緊湊的空間中將廢氣流從第一渦輪機(jī)304有效地輸送到第二渦輪機(jī)308。
[0055]因此，如上所述的過(guò)渡導(dǎo)管將第一渦輪機(jī)的出口與第二渦輪機(jī)的入口流體連通。在來(lái)自第一渦輪機(jī)的廢氣流到達(dá)第二渦輪機(jī)之前，過(guò)渡導(dǎo)管通過(guò)第一彎管和第二彎管將它轉(zhuǎn)向180度。通過(guò)經(jīng)由膨脹區(qū)域擴(kuò)散廢氣流并且將已繞過(guò)第一渦輪機(jī)的廢氣流引導(dǎo)到膨脹區(qū)域的下游，可減少穿過(guò)過(guò)渡導(dǎo)管中的第一彎管的能量損失。此外，通過(guò)將內(nèi)體包括在過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)，可減少穿過(guò)過(guò)渡導(dǎo)管中第二彎管的廢氣流的能量損失。以此方式，可保持過(guò)渡導(dǎo)管中的流焓，以使得過(guò)渡導(dǎo)管中的壓降降低并且具有均勻速度分布的廢氣流被傳送到第二渦輪機(jī)。同樣，可提高第二渦輪增壓器的效率，從而降低比燃料消耗率，以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提聞。
[0056]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于輸送流體流的設(shè)備。所述設(shè)備包括:第一導(dǎo)管部分，其具有流體入口 ；第二導(dǎo)管部分；和第三導(dǎo)管部分，其具有流體出口。第一導(dǎo)管部分、第二導(dǎo)管部分和第三導(dǎo)管部分彼此連接(直接地或間接地)，并且一起限定流體流通道和流體流方向，所述流體流從流體入口延伸，穿過(guò)第一導(dǎo)管部分，然后穿過(guò)第二導(dǎo)管部分，且隨后穿過(guò)第三導(dǎo)管部分到達(dá)流體出口(例如，在流體流方向上推動(dòng)穿過(guò)流體入口的流體將穿過(guò)流體流通道、沿第一導(dǎo)管部分、然后沿第二導(dǎo)管部分、然后沿第三導(dǎo)管部分行進(jìn)，用于通過(guò)流體出口離開(kāi)所述設(shè)備。)。在第一導(dǎo)管部分中，沿第一導(dǎo)管部分的長(zhǎng)度的至少一部分，流體流通道的截面在流體流方向上增加(例如，如果第一導(dǎo)管部分具有一個(gè)長(zhǎng)度，那么在第一點(diǎn)處，流動(dòng)通道具有最大尺寸“A”，并且在第二點(diǎn)處，流動(dòng)通道具有最大尺寸“B”，B大于A (B>A),并且其中在流體流方向上，第二點(diǎn)比第一點(diǎn)沿所述長(zhǎng)度更遠(yuǎn)。)。第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，所述第一彎管以相對(duì)于流體流在第一導(dǎo)管部分中的方向的一個(gè)角度轉(zhuǎn)動(dòng)流體流在第二導(dǎo)管部分中的方向。第三導(dǎo)管部分包括第二彎管，所述第二彎管平行于且與流體流在第一導(dǎo)管部分中的方向相反而轉(zhuǎn)動(dòng)流體流在第三導(dǎo)管部分中的方向，例如，在第一方向上穿過(guò)第一導(dǎo)管部分、然后穿過(guò)第二導(dǎo)管部分、并且然后穿過(guò)第三導(dǎo)管部分行進(jìn)的流體將被第三導(dǎo)管部分在平行于且與第一方向相反的方向上轉(zhuǎn)向。第二導(dǎo)管部分包括輔助流入口。所述輔助流入口定位在第一彎管中并且配置用于垂直于第一導(dǎo)管部分的流體流方向排出輔助流。例如，穿過(guò)輔助流入口進(jìn)入第二導(dǎo)管部分的輔助流將垂直于第一導(dǎo)管部分的流體流方向流動(dòng)。
[0057]在用于輸送流體流的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備包括:第一導(dǎo)管部分，其包括流體入口 ；第二導(dǎo)管部分，其與所述第一導(dǎo)管部分連接；和第三導(dǎo)管部分，其包括流體出口并且與第二導(dǎo)管部分連接。沿從流體入口延伸、穿過(guò)第一導(dǎo)管部分、然后穿過(guò)第二導(dǎo)管部分、且隨后穿過(guò)第三導(dǎo)管部分到達(dá)流體出口的流體流方向上，第一導(dǎo)管部分的截面沿其長(zhǎng)度的至少一部分增加。第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，所述第一彎管以相對(duì)于第一導(dǎo)管部分中流體流方向的一個(gè)角度轉(zhuǎn)動(dòng)第二導(dǎo)管部分的流體流方向。第三導(dǎo)管部分包括第二彎管，所述第二彎管平行于且與第一導(dǎo)管部分的流體流方向相反而轉(zhuǎn)動(dòng)第三導(dǎo)管部分的流體流方向。所述設(shè)備進(jìn)一步包括定位在第一彎管中的輔助流入口，以使得穿過(guò)輔助流入口進(jìn)入第二導(dǎo)管部分的輔助流垂直于(至少在初始階段)第一導(dǎo)管部分的流體流方向流動(dòng)。
[0058]在用于輸送流體流的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備包括第一導(dǎo)管部分，所述第一導(dǎo)管部分包括流體入口并且限定第一流體流通道。沿第一流體流通道的長(zhǎng)度的至少一部分，所述第一流體流通道的截面在從流體入口開(kāi)始并且沿第一流體流通道延伸的流體流方向上增加。所述設(shè)備進(jìn)一步包括第二導(dǎo)管部分，所述第二導(dǎo)管部分限定與第一流體流通道流體地連接的第二流體流通道。第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，以使得從第一導(dǎo)管部分穿過(guò)第二導(dǎo)管部分流動(dòng)到第三導(dǎo)管部分的流體相對(duì)于第一流體流通道的流體流方向成一個(gè)角度。第二導(dǎo)管部分包括輔助流入口，所述輔助流入口定位在第一彎管中并且配置成使得穿過(guò)輔助流入口進(jìn)入第二流體流通道的輔助流垂直于(至少在初始階段)第一流體流通道的流體流方向。所述設(shè)備還包括第三導(dǎo)管部分，所述第三導(dǎo)管部分限定與第二流體流通道流體連通的第三流體流通道并且包括流體出口。第三導(dǎo)管部分包括第二彎管，以使得從第二導(dǎo)管部分穿過(guò)第三導(dǎo)管部分流動(dòng)到流體出口的流體平行于且與第一導(dǎo)管部分的流體流方向相反而轉(zhuǎn)向。
[0059]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器系統(tǒng)。所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器。第一渦輪增壓器為高壓渦輪增壓器，并且第二渦輪增壓器為低壓渦輪增壓器。第一渦輪增壓器具有第一高壓渦輪機(jī)，并且第二渦輪增壓器具有第二低壓渦輪機(jī)。第一渦輪機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出口流體連通；第一渦輪機(jī)在所述排氣出口的下游。第二渦輪機(jī)定位在第一渦輪機(jī)的下游；因此，第一渦輪機(jī)在第二渦輪機(jī)的上游并且發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出口在第一渦輪機(jī)和第二渦輪機(jī)的上游。第一渦輪機(jī)的出口與第二渦輪機(jī)的入口流體連通，以使得從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出口流出并且穿過(guò)第一渦輪機(jī)的排氣被輸送到第二渦輪機(jī)。對(duì)于流體連通來(lái)說(shuō)，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括用于在第一渦輪機(jī)與第二渦輪機(jī)之間輸送流體(例如，廢氣)的設(shè)備。所述設(shè)備包括第一導(dǎo)管部分，所述第一導(dǎo)管部分具有限定第一通道的第一導(dǎo)管主體(例如，金屬主體)和進(jìn)入所述第一通道中的流體入口。流體入口連接到第一渦輪機(jī)的出口，以使得第一通道和第一渦輪機(jī)的出口借助于流體入口流體地連接。因此，離開(kāi)第一渦輪機(jī)的出口的廢氣經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)管部分的流體入口，并且進(jìn)入并穿過(guò)第一通道。第一通道包括膨脹區(qū)域，其中第一通道隨著所述膨脹區(qū)域從流體入口開(kāi)始并且沿廢氣從第一渦輪機(jī)行進(jìn)到第二渦輪機(jī)時(shí)的流動(dòng)方向過(guò)渡而向外加寬。因此，第一通道具有在膨脹區(qū)域起始處的第一橫向面積(垂直于第一通道中的流動(dòng)方向軸的面積)和在膨脹區(qū)域末端處的更大的第二橫向面積。例如，膨脹區(qū)域可包括第一導(dǎo)管部分的主體的一部分，所述部分將流體通道的膨脹區(qū)域限定為錐形形狀。
[0060]所述設(shè)備還包括與第一導(dǎo)管部分連接的第二導(dǎo)管部分。(所述連接可以是直接的或間接的，所述間接指的是兩個(gè)部分通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間部件連接)。第二導(dǎo)管部分具有限定第二通道的第二導(dǎo)管主體(例如，金屬主體)；所述第二通道與第一導(dǎo)管主體的第一通道在膨脹區(qū)域的下游流體地連接。第二導(dǎo)管部分包括第二通道中的第一彎管，以使得第二通道的中心線長(zhǎng)度的一部分相對(duì)于第一導(dǎo)管部分的第一通道的中心線(和排氣流的方向)成一個(gè)角度(I度到179度，例如，90度)定位。因此，在從第一渦輪機(jī)開(kāi)始、在第一方向上穿過(guò)第一導(dǎo)管部分且隨后穿過(guò)第二導(dǎo)管部分的廢氣運(yùn)行中，第二導(dǎo)管部分將排氣流相對(duì)于第一方向成一個(gè)角度(例如，90度)轉(zhuǎn)向。
[0061]所述設(shè)備還包括在第一彎管的下游與第二導(dǎo)管部分直接地或間接地連接的第三導(dǎo)管部分。第三導(dǎo)管部分具有限定第三通道的第三導(dǎo)管主體(例如，金屬主體)和流體出口 ；所述第三通道與第二通道以及由此與第一通道流體地連接。第三導(dǎo)管部分連接到第二渦輪增壓器的第二渦輪機(jī)的與第三導(dǎo)管部分的流體出口對(duì)準(zhǔn)的入口 ；因此，存在從第三通道開(kāi)始、穿過(guò)流體出口、穿過(guò)第二渦輪機(jī)的流體入口并且進(jìn)入第二渦輪機(jī)中的流體流路徑。第三導(dǎo)管部分包括在第三通道中的第二彎管，以使得第三通道的中心線長(zhǎng)度的一部分相對(duì)于第二通道的中心線成一個(gè)角度(I度到179度，例如，90度)定位。因此，在流過(guò)第二導(dǎo)管部分并且隨后流過(guò)第三導(dǎo)管部分的廢氣運(yùn)行中，在第三通道中將廢氣相對(duì)于其流過(guò)第二通道的方向成一個(gè)角度轉(zhuǎn)向。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，第一渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行于第二渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，并且第一渦輪機(jī)的出口與第二渦輪機(jī)的入口朝向相同的方向。在運(yùn)行中，第一彎管和第二彎管致使離開(kāi)第一渦輪機(jī)的排氣流轉(zhuǎn)向180度并且以相反的方向進(jìn)入第二渦輪機(jī)中。
[0063]在另一個(gè)實(shí)施例中，用于輸送流體的設(shè)備還包括連接到第二導(dǎo)管部分并且定位在第一彎管中的輔助流入口。輔助流入口在第二通道與第二導(dǎo)管部分外部之間限定流體流路徑。輔助流入口可連接到第一渦輪機(jī)的旁路路徑。在運(yùn)行中，經(jīng)過(guò)旁路路徑的輔助流穿過(guò)輔助流入口進(jìn)入第二通道。輔助流入口配置(例如，設(shè)定尺寸并定向)成使得穿過(guò)輔助流入口傳遞到第二通道中的輔助流垂直于流體(例如，排氣)流穿過(guò)第一導(dǎo)管部分的方向流動(dòng)。
[0064]因此，在運(yùn)行中，在一個(gè)實(shí)施例中，廢氣離開(kāi)第一渦輪機(jī)并且在第一方向上經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)管部分。所述廢氣在第一導(dǎo)管部分的膨脹區(qū)域中膨脹。所述廢氣進(jìn)入第二導(dǎo)管部分并且被轉(zhuǎn)向例如90度。與此同時(shí)，輔助流(例如，繞過(guò)第一渦輪機(jī)的廢氣的輔助流)在第二方向上穿過(guò)輔助流入口傳遞到第二導(dǎo)管中，所述第二方向可垂直于第一方向。輔助流與來(lái)自第一渦輪機(jī)的廢氣混合。所述混合流進(jìn)入第三導(dǎo)管部分，其中所述流被轉(zhuǎn)向例如90度(在與第一方向平行且相反的方向上)，并且經(jīng)過(guò)第三導(dǎo)管部分的流體出口并進(jìn)入第二渦輪增壓器的第二渦輪機(jī)的入口中。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谌龑?dǎo)管從第二導(dǎo)管部分過(guò)渡到第二渦輪機(jī)的入口時(shí)，第三導(dǎo)管部分的第三通道的直徑增加。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在第三通道中的內(nèi)體。流在內(nèi)體周?chē)南?，并且所述?nèi)體的尺寸設(shè)定為使得第三通道的流動(dòng)面積在直徑增加的情況下沿第二通道的長(zhǎng)度保持恒定。
[0066]如本說(shuō)明書(shū)所使用，被稱(chēng)為兩個(gè)數(shù)字端點(diǎn)“之間”的值包括兩個(gè)端點(diǎn)和兩個(gè)端點(diǎn)之間的范圍。
[0067]如本說(shuō)明書(shū)中所使用，以單數(shù)形式列舉并通過(guò)字詞“一”或“一個(gè)”引出的元素或步驟應(yīng)理解為不排除多個(gè)所述元素或步驟，除非明確指出此類(lèi)排除情況。此外，對(duì)本實(shí)用新型的“一個(gè)實(shí)施例”的參考并不旨在解釋為排除同樣包含所述特征的其他實(shí)施例的存在。此夕卜，除非明確指出相反情況，否則“包括”、“包含”或“擁有”具有特定性質(zhì)的某個(gè)元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有所述性質(zhì)的其他此類(lèi)元件。術(shù)語(yǔ)“包括(including)”和“其中(in which)”用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的簡(jiǎn)明語(yǔ)言等效物。另外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標(biāo)簽，并且并不旨在對(duì)它們的對(duì)象強(qiáng)加數(shù)字要求或特定位置順序。
[0068]本說(shuō)明書(shū)使用實(shí)例來(lái)揭示本實(shí)用新型(包括最佳模式)，并且還使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實(shí)用新型，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及實(shí)施所涵蓋的任何方法。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實(shí)例。如果其他此類(lèi)實(shí)例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書(shū)的字面意義相同，或如果此類(lèi)實(shí)例包括的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書(shū)的字面意義無(wú)實(shí)質(zhì)差別，則此類(lèi)實(shí)例也屬于權(quán)利要求書(shū)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪增壓器系統(tǒng)，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括: 第一渦輪機(jī)，其具有排氣流出口 ； 第二渦輪機(jī)，其具有排氣流入口 ；以及 過(guò)渡導(dǎo)管，其將所述第一渦輪機(jī)的所述出口與所述第二渦輪機(jī)的所述入口流體連通，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括第一彎管上游的膨脹區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括輸送所述第一渦輪機(jī)周?chē)艢饬鞯呐月?，所述旁路具有與所述膨脹區(qū)域下游的所述過(guò)渡導(dǎo)管流體連通的排氣流出口。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述旁路的所述排氣流出口將排氣流垂直于排氣流離開(kāi)所述第一渦輪機(jī)的所述排氣流出口的方向引導(dǎo)到所述過(guò)渡導(dǎo)管中。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述第一渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述第二渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述渦輪增壓器系統(tǒng)為兩級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)，并且所述第一渦輪機(jī)為高壓渦輪機(jī)且所述第二渦輪機(jī)為低壓渦輪機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述第一渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述第二渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列，所述渦輪增壓器系統(tǒng)為兩級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)，所述膨脹區(qū)域具有介于10度與15度之間的錐形發(fā)散角，并且所述第一彎管具有介于165mm與200mm之間的彎曲半徑。
7.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡導(dǎo)管包括所述第一彎管下游的第二彎管，所述第一彎管和所述第二彎管將排氣流轉(zhuǎn)向總計(jì)180度。
8.如權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡導(dǎo)管包括設(shè)置在所述第一彎管下游和所述第二彎管上游的波紋管。
9.如權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡導(dǎo)管進(jìn)一步包括設(shè)置在所述過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)的內(nèi)體，所述內(nèi)體的形狀使得當(dāng)所述過(guò)渡導(dǎo)管的直徑在所述第二彎管處增加時(shí)，所述過(guò)渡導(dǎo)管的流動(dòng)截面得到保持。
10.一種用于輸送流體流的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 第一導(dǎo)管部分，其包括流體入口并且限定第一流體流通道，其中沿所述第一流體流通道的長(zhǎng)度的至少一部分，所述第一流體流通道的截面在從所述流體入口開(kāi)始并沿所述第一流體流通道延伸的流體流方向上增加； 第二導(dǎo)管部分，其限定與所述第一流體流通道流體地連接的第二流體流通道，其中所述第二導(dǎo)管部分包括第一彎管，以使得從所述第一導(dǎo)管部分流過(guò)所述第二導(dǎo)管部分的流體相對(duì)于所述第一流體流通道的流體流方向成一個(gè)角度，并且其中所述第二導(dǎo)管部分包括輔助流入口，所述輔助流入口定位在所述第一彎管中并且配置成使得穿過(guò)所述輔助流入口進(jìn)入所述第二流體流通道的輔助流至少在最初時(shí)垂直于所述第一流體流通道的流體流方向；以及 第三導(dǎo)管部分，其限定與所述第二流體流通道流體連通的第三流體流通道并且包括流體出口，其中所述第三導(dǎo)管部分包括第二彎管，以使得從所述第二導(dǎo)管部分穿過(guò)所述第三導(dǎo)管部分流動(dòng)到所述流體出口的流體與所述第一導(dǎo)管部分的流體流方向平行且相反地轉(zhuǎn)向。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第一導(dǎo)管部分的不斷增加的截面對(duì)應(yīng)于介于10度與15度之間的錐形發(fā)散角。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括連接在所述第二導(dǎo)管部分與所述第三導(dǎo)管部分之間的波紋管。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第二導(dǎo)管部分定位在所述第一導(dǎo)管部分的下游，并且所述第三導(dǎo)管部分定位在所述第二導(dǎo)管部分的下游。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括內(nèi)體，所述內(nèi)體定位在所述第三導(dǎo)管部分內(nèi)并且其形狀使得在所述第三導(dǎo)管部分的直徑增加時(shí)，所述第三導(dǎo)管部分的流動(dòng)截面得到保持。
15.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述流體入口與第一渦輪增壓器的第一渦輪機(jī)的出口流體連通，并且所述流體出口與第二渦輪增壓器的第二渦輪機(jī)的入口流體連通。
16.—種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其包括: 高壓渦輪增壓器的高壓渦輪機(jī)，所述高壓渦輪機(jī)定位在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中； 低壓渦輪增壓器的低壓渦輪機(jī)，其中所述低壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與所述高壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸平行排列，并且其中所述低壓渦輪機(jī)定位在所述排氣通道中的所述高壓渦輪機(jī)的下游；以及 過(guò)渡導(dǎo)管，其將所述高壓渦輪機(jī)的出口與所述低壓渦輪機(jī)的入口流體連通，所述過(guò)渡導(dǎo)管包括: 膨脹區(qū)域，其在第一彎管的上游； 高壓渦輪機(jī)旁路，其具有定位在所述膨脹區(qū)域下游的旁路出口 ；以及 內(nèi)體，其定位在所述過(guò)渡導(dǎo)管內(nèi)，所述內(nèi)體的形狀使得在所述過(guò)渡導(dǎo)管的外徑擴(kuò)大時(shí)保持第二彎管下游的流動(dòng)截面。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述膨脹區(qū)域的截面沿流體流方向增加。
18.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述高壓渦輪機(jī)旁路的所述旁路出口定位在所述第一彎管中，以便將排氣流垂直于排氣流離開(kāi)所述高壓渦輪機(jī)的所述出口的方向引導(dǎo)到所述過(guò)渡導(dǎo)管中。
19.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡導(dǎo)管將來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流從所述高壓渦輪機(jī)的所述出口轉(zhuǎn)向180度到所述低壓渦輪機(jī)的所述入口。
20.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述第二彎管定位在所述第一彎管的下游。
【文檔編號(hào)】F17D1/04GK204003079SQ201290000816
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月15日
【發(fā)明者】J.納古爾尼, D.羅林格爾, K.斯溫森, L.約翰遜, R.R.埃爾德蒙格, A.沙馬, S.戈帕拉克里什南 申請(qǐng)人:通用電氣公司