渦輪增壓機、渦輪噴嘴及船舶的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及例如與船用內燃機或發電用內燃機等大型內燃機組合使用的渦輪增壓機、渦輪噴嘴及船舶。
【背景技術】
[0002]近年來，船舶的低負載運轉日益盛行，在船用內燃機中，在低負載時，要求更高的性能。
[0003]因此，作為與船用內燃機或發電用內燃機等大型內燃機組合使用的渦輪增壓機，已知有如下的渦輪增壓機:形成在內側殼體與外側殼體之間的空間構成為用于將從內燃機排出的廢氣向渦輪噴嘴的外周側引導的第一廢氣流路，在內側殼體的內周側形成有用于將在第一廢氣流路的中途分支出的廢氣向渦輪噴嘴的內周側引導的第二廢氣流路(例如參照專利文獻I)。
[0004]由此，能夠根據發動機負載而使向渦輪噴嘴流入的廢氣流入面積呈兩階段(僅第一廢氣流路、或者第一廢氣流路及第二廢氣流路這兩方)地變化。
[0005]然而，在上述這樣的渦輪增壓機中，在僅從第一廢氣流路將廢氣向渦輪噴嘴引導的情況下，廢氣沿著為了將第一廢氣流路與第二廢氣流路隔開而設于渦輪噴嘴的分隔構件(內側殼體)向渦輪噴嘴的下游側流動。因此，從渦輪噴嘴導出的廢氣不會被導向渦輪動葉片的整體，與在渦輪噴嘴未設置分隔構件的渦輪增壓機相比，存在渦輪效率降低的問題。
[0006]因此，在專利文獻2中，公開了如下的渦輪增壓機:在引導從內燃機排出的廢氣的渦輪壓縮機的渦輪噴嘴上，在其半徑方向的中途位置設置分隔構件，該分隔構件的外周側從導向渦輪噴嘴的廢氣的上游側朝向下游側而向渦輪噴嘴的內周側傾斜。
[0007]根據這樣的渦輪增壓機，在比分隔構件靠半徑方向外側的渦輪噴嘴中流動的廢氣沿著分隔構件的外周側的傾斜而被導向渦輪噴嘴的內周側。由此，能夠將從渦輪噴嘴導出的廢氣導向渦輪動葉片的整體。因而，與未使分隔構件的外周側傾斜的情況相比，能夠提高渦輪效率。
[0008]【在先技術文獻】
[0009]【專利文獻】
[0010]【專利文獻I】日本專利第5222274號公報
[0011]【專利文獻2】日本特開2012-215129號公報
【發明內容】
[0012]【發明要解決的課題】
[0013]如上所述，基于將從渦輪噴嘴導出的廢氣導向渦輪動葉片的整體這樣的觀點，優選不僅使分隔構件的外周側傾斜，并且將分隔構件自身盡可能地設置在半徑方向內側。
[0014]另外，在低負載時，基于獲得更高性能的觀點，也優選將分隔構件盡量設置在半徑方向內側。
[0015]然而，若使分隔構件自身向半徑方向內側移動，則比分隔構件靠半徑方向內側的第二廢氣流路的寬度變窄。于是，在比分隔構件靠內側的噴嘴葉片部分成為僅是比分隔構件靠外側的噴嘴葉片部分延長而成的結構時，第二廢氣流路的面積減小。其結果是，在使從內燃機排出的廢氣僅流向第一廢氣流路的情況下、以及使從內燃機排出的廢氣流向第一廢氣流路和第二廢氣流路這兩方的情況下，向渦輪噴嘴流入的廢氣流入面積的變化量減小。于是，根據發動機負載而使向渦輪噴嘴流入的廢氣流入面積呈兩階段性變化所帶來的效果會減小。
[0016]本發明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種提高廢氣流入面積減小的情況下的渦輪效率、由此能夠改善在發動機低負載時切換成最佳的廢氣流入面積的狀態下的發動機性能的渦輪增壓機、渦輪噴嘴及船舶。
[0017]【用于解決課題的方案】
[0018]本發明的第一方案涉及的渦輪增壓機對內燃機的燃燒用空氣進行壓縮并向所述內燃機的燃燒室內送入，其特征在于，在所述渦輪增壓機設置的渦輪具備:由從所述內燃機排出的廢氣驅動而旋轉的渦輪動葉片；將所述廢氣向該渦輪動葉片引導的多個渦輪噴嘴；無論所述內燃機的輸出如何都向所述渦輪噴嘴引導廢氣的第一廢氣通路；僅在所述內燃機的輸出為特定的輸出以上時向所述渦輪噴嘴引導廢氣的第二廢氣通路，所述渦輪噴嘴具備:將從所述第一廢氣通路引導的廢氣與從所述第二廢氣通路引導的廢氣分隔開的分隔構件；供從所述第一廢氣通路引導的廢氣通過的第一廢氣通路側葉片部；供從所述第二廢氣通路引導的廢氣通過的第二廢氣通路側葉片部，周向上相鄰的第二廢氣通路側葉片部彼此之間的喉部寬度設定得比周向上相鄰的所述第一廢氣通路側葉片部彼此之間的喉部寬度大。
[0019]本發明的第二方案涉及的渦輪增壓機對內燃機的燃燒用空氣進行壓縮并向所述內燃機的燃燒室內送入，其特征在于，在所述渦輪增壓機設置的渦輪具備:由從所述內燃機排出的廢氣驅動而旋轉的渦輪動葉片；將所述廢氣向該渦輪動葉片引導的渦輪噴嘴，所述渦輪噴嘴具備:圓筒狀的內周側構件；具有比所述內周側構件大的內徑、且在所述內周側構件的外周側呈同心狀地配置的外周側構件；設置在所述內周側構件與所述外周側構件之間的分隔構件；在所述外周側構件與所述分隔構件之間沿周向隔開間隔地設置的多片外周葉片部；在所述內周側構件與所述分隔構件之間沿周向隔開間隔地設置的多片內周葉片部，周向上相鄰的所述內周葉片部彼此之間的喉部寬度設定得比周向上相鄰的所述外周葉片部彼此之間的喉部寬度大。
[0020]這里，喉部寬度是指在相鄰的外周葉片部彼此、內周葉片部彼此之間形成的廢氣流路中，外周葉片部彼此、內周葉片部彼此之間的間隔最小的部分的間隔尺寸。
[0021]外周葉片部和內周葉片部以相同的截面形狀在隔著分隔構件的內周側和外周側沿徑向連續地形成的情況下，渦輪噴嘴的周向上相鄰的外周葉片部彼此、內周葉片部彼此之間的間隔隨著向渦輪噴嘴的徑向內側行進而變小。于是，形成在相鄰的外周翼彼此之間、內周翼彼此之間的廢氣流路的喉部寬度也隨著向徑向內側行進而變小。
[0022]相對于此，根據本發明的第一方案及第二方案涉及的渦輪增壓機，通過使相鄰的內周葉片部彼此之間的喉部寬度比外周葉片部彼此之間的喉部寬度大，由此能夠增大在內周側構件與分隔構件之間流動的廢氣的流路面積。于是，即使向半徑方向內側移動而設置分隔構件，也能夠抑制在內周側構件與分隔構件之間流動的廢氣的流量減小的情況。
[0023]在隔著所述分隔構件的內周側和外周側，所述外周葉片部的葉片表面形狀與所述內周葉片部的葉片表面形狀連續地形成，所述內周葉片部的后緣部形成在比所述外周葉片部的后緣部靠所述廢氣的流動方向上游側的位置。
[0024]將外周葉片部和內周葉片部最初形成為相同的截面形狀，在隔著分隔構件的內周側和外周側沿徑向連續地形成，之后，對內周葉片部的后緣進行切削。于是，內周葉片部的后緣部位于比外周葉片部的后緣部靠廢氣的流動方向上游側的位置。由此，內周葉片部彼此之間的喉部寬度大于外周葉片部彼此之間的喉部寬度。
[0025]本發明的第三方案涉及的渦輪增壓機對內燃機的燃燒用空氣進行壓縮并向所述內燃機的燃燒室內送入，其特征在于，在所述渦輪增壓機設置的渦輪具備:由從所述內燃機排出的廢氣驅動而旋轉的渦輪動葉片；將所述廢氣向該渦輪動葉片引導的渦輪噴嘴，所述渦輪噴嘴具備:圓筒狀的內周側構件；具有比所述內周側構件大的內徑、且在所述內周側構件的外周側呈同心狀地配置的外周側構件；設置在所述內周側構件與所述外周側構件之間的分隔構件；在所述外周側構件與所述分隔構件之間沿周向隔開間隔地設置的多片外周葉片部；在所述內周側構件與所述分隔構件之間沿周向隔開間隔地設置的多片內周葉片部，在隔著所述分隔構件的內周側和外周側，所述外周葉片部的葉片表面形狀與所述內周葉片部的葉片表面形狀連續地形成，所述內周葉片部的后緣部形成在比所述外周葉片部的后緣部靠所述廢氣的流動方向上游側的位置。
[0026]就這樣的渦輪增壓機而言，只要形成為內周葉片部的后緣部位于比外周葉片部的后緣部靠廢氣的流動方向上游側的位置即可，也可以不將內周葉片部彼此之間的喉部寬度設定得大于外周葉片部彼此之間的喉部寬度。即使內周葉片部彼此之間的喉部寬度比外周葉片部彼此之間的喉部寬度小，與外周葉片部和內周葉片部以相同的截面形狀在隔著分隔構件的內周側外周側沿徑向連續地形成的情況相比，也能夠通過上述結構來獲得充分的作用效果。
[0027]另外，沿著所述周向的所述內周葉片部的片數比沿著所述周向的所述外周葉片部的片數少。
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