Turbine housing

Abstract

A turbine housing is disclosed, which defines: an inlet; an outlet; first and second volutes; and an axis of the housing. The first and second volutes respectively define first and second flow passages between the inlet and the outlet which respectively define first and second volute exits distal the inlet. The first and second volutes are defined around the axis. Each of the first and second volutes defines a critical plane. The first and second volutes are separated by a dividing wall. A thickness of the dividing wall varies with distance from the inlet. A thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater. A method for designing a turbine housing of this type is also disclosed, the method comprising selecting a thickness distribution of the dividing wall upstream of critical planes of the first and second volutes in dependence on a thermomechanical performance of the turbine housing.

Description

Turbine housingField of the invention

[0001] The present invention relates to a new design of turbine housing. In particular, it relates to a new design of a turbine housing which defines two volutes. The turbine housing may have particular application as part of a turbocharger. The present invention also relates to an assembly comprising the new design of turbine housing. The assembly may comprise at least one wastegate valve. Additionally or alternatively, the assembly may comprise a turbine wheel, a shaft supporting the turbine wheel and a bearing housing supporting the shaft. The present invention also relates to a turbocharger comprising the new design of turbine housing. The present invention also relates to a new method for designing a turbine housing.Background of the invention

[0002] Turbomachines are machines that transfer energy between a rotor and a fluid. For example, a turbomachine may transfer energy from a fluid to a rotor or may transfer energy from a rotor to a fluid. Two examples of turbomachines are a power turbine, which uses the rotational energy of a rotor driven by a fluid to do useful work, for example, generating electrical power; and a compressor which uses the rotational energy of the rotor to compress a fluid.

[0003] Turbochargers are known turbomachines for supplying air to an inlet of an internal combustion engine at pressures above atmospheric pressure (boost pressures) . A conventional turbocharger comprises an exhaust gas driven turbine wheel mounted on a rotatable shaft within a turbine housing connected downstream of an engine outlet manifold. Rotation of the turbine wheel rotates a compressor wheel mounted on the other end of the shaft within a compressor housing. The compressor wheel delivers compressed air to an engine inlet manifold.

[0004] The turbocharger shaft is conventionally supported by journal and thrust bearings, including appropriate lubricating systems, located within a central bearing housing connected between the turbine and compressor wheel housings. After driving the turbine wheel the exhaust gas exists the turbine through a gas outlet which is at the opposite end of the rotational axis of the turbine wheel from the bearing housing.

[0005] It is known for the multiple cylinders of an internal combustion engine to be portioned into two groups of cylinders, and for the exhaust gas emitted by the respective groups of cylinders to be transmitted into two respective gas inlets of a turbocharger. The gas inlets are in fluid communication with a chamber of the housing containing the turbine wheel via respective volutes. The volutes may be spaced from each other along the rotational axis of the turbine wheel, such that a first of the volutes is closer to the bearing housing (the “bearing housing side volute” ) , and the other is closer to the turbine outlet side (the “turbine outlet side volute” ) .

[0006] It may be desirable to provide a new turbine housing and / or a new method for designing a turbine housing for turbochargers that at least partially addresses one or more problems associated with prior art methods, whether identified here on not.Summary of the invention

[0007] According to a first aspect of the present disclosure there is provided a turbine housing, the turbine housing defining: an inlet; an outlet; first and second volutes which respectively define first and second flow passages between the inlet and the outlet which respectively define first and second volute exits distal the inlet; and an axis of the housing, the first and second volutes being defined around the axis; wherein each of the first and second volutes defines a critical plane; wherein the first and second volutes are separated by a dividing wall; and wherein a thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.

[0008] A thickness of the dividing wall may be dependent on a distance from the inlet. A thickness of the dividing wall may vary with a distance from the inlet. The thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet describes this dependence / variation in the thickness of the dividing wall.

[0009] The turbine housing according to the first aspect of the present disclosure is advantageous, as now discussed.

[0010] In use, the turbine housing may form part of a turbocharger and a turbine wheel may be disposed at least partially within the housing, downstream of the first and second volute exits. As stated above, a turbocharger is a known device for extracting energy from the exhaust gas from an engine and using this energy to deliver air at increased pressure to the inlet of the engine (so as to increase the power of the engine) . Exhaust gas admitted into the inlet is accelerated as it passes through the volutes. This increase in gas velocity imparts more momentum to the turbine wheel thus increasing the power generated by the turbine wheel. However, one known drawback of turbochargers in general is that the turbocharger creates backpressure, which can negatively impact the efficiency of the engine to which it is connected. Furthermore, the performance of fixed geometry turbochargers is strongly dependent on the flow conditions, which in turn is dependent on operating conditions of the engine to which it is connected. Fixed geometry turbochargers are typically designed so as to be optimized for a particular set point of engine running conditions.

[0011] The critical plane of the volute is a plane that contains the axis of the housing and which intersects a tip of a tongue that partially defines that volute. Put differently, the critical plane is the plane at which the known A / R ratio of a turbocharger comprising the turbine housing would be calculated. In general, the critical plane of a volute is a plane that contains the axis of the housing where the cross-sectional area of that volute is at a local minimum. That is, in general, as a function of distance through the volute the area decreases between the inlet and the critical area and then increases immediately downstream of the critical area (as the gas flow clears the tongue of the volute) . Further downstream still, the area then typically decreases down to the exit of the volute.

[0012] The flow characteristics through the turbine stage of a turbocharger are dependent on: the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) ; and the radius of the turbine wheel. Therefore, for a given turbine wheel the flow characteristics of the turbine stage are dependent on the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) . As explained above, these are selected so as to achieve optimal performance for a particular set point of engine running conditions.

[0013] Typically, the thickness of the dividing wall between the inlet and the critical plane (s) is generally uniform. In particular, there is a prejudice against rapidly increasing the thickness of the dividing wall proximate to (and upstream of) the critical planes as any increase in thickness may result in decrease of the cross sectional areas of the first and second flow passages upstream of the critical planes. However, note that the critical planes are the planes at which the cross-sectional area of the volutes are at a local minimum upstream of an exit of the volute. Therefore, such a change cannot be tolerated since this may change the location and size of the critical plane (s) and, as explained above, this has been carefully selected to match a desired set point of engine conditions.

[0014] However, the inventors have realized that it is possible for the thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet to be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater. For example, this may be achieved by also changing the other walls of the turbine housing that define the volutes so that the critical planes remain unchanged. Furthermore, it has been found that such an arrangement can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing in the vicinity of the dividing wall (typically between the inlet and the critical planes) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall thickness the lifetime of the turbine housing can be improved by at least a factor of two. It is particularly surprising that such a variation in the thickness of the dividing wall can have such an impact on the lifetime of the turbine housing since the turbine housings tend to fail on an outer wall. Therefore, it would seem more obvious to consider varying a thickness of the outer wall (s) of the housing.

[0015] It will be appreciated that upstream of the critical planes of the first and second volutes means a position between the inlet and the critical planes of the first and second volutes.

[0016] A circumferential outlet portion of each of the first and second volutes may be defined by one or more tongues.

[0017] In some embodiments, the first and second volutes may both be partially defined by a common tongue. For such embodiments, the first and second volutes may share a common critical plane. In some embodiments, the first volute may be partially defined by a first tongue and the second volute may be partially defined by a second tongue. The first and second tongues may be circumferentially spaced apart.

[0018] In general, the first factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0019] In some embodiments the first factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.6 or greater. In  some embodiments the first factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.5 or greater.

[0020] In some embodiments, the portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes may be generally linear (in contrast, a portion of each volute downstream of the critical planes may spiral around the axis of the housing) .

[0021] The portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes extend generally in a first direction parallel to the direction of gas flow through the volutes during use. The first direction may be referred to as the z-direction.

[0022] The portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes also extend generally in a second direction (which is generally perpendicular to the direction of gas flow through the volutes during use) . The second direction may be referred to as the y-direction.

[0023] The thickness distribution may be a thickness in a third direction. The third direction may be referred to as the x-direction.

[0024] Note that although, as noted above, the portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes may be generally linear, in general the first, second and third directions may vary with distance from the inlet.

[0025] Note that, in general, if the cross-sectional shape of the volutes changes between the inlet and the critical planes (which it typically does) then the thickness distribution in the third direction (x-direction) will, in general, be different at different positions in the second position (y-direction) .

[0026] As used herein (unless stated otherwise) the thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is the thickness distribution in the first direction (x-direction) at a position in the second direction (y-direction) that corresponds to a midpoint of the first and second volutes in the second direction.

[0027] In general, the increase in thickness of the dividing wall may be occur as close to the critical planes as possible without altering the flow characteristics of the turbine housing (i.e. without changing the position or cross-sectional area of the critical planes) . As discussed above, it may be difficult to increase the thickness of the dividing wall immediately upstream of the critical planes (as it may be difficult to make compensating changes in the other walls of the turbine housing in this region) . Therefore, typically, the thickness of the dividing wall immediately upstream of the critical planes may decrease slightly.

[0028] At least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes and less than a first percentage of the distance between the inlet and the closest critical plane from the closest critical plane may have a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) , wherein the first percentage is less than 30 %.

[0029] It will be appreciated that as used here the closest critical plane is intended to mean the critical plane that is closest to the inlet.

[0030] At least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes and less than a second percentage of the distance between the inlet and the closest critical plane from the closest critical plane may have a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least the first factor, wherein the second percentage is less than 40 %.

[0031] The turbine housing may further define at least one wastegate passage that connects at least one of the first and second volutes, at a position upstream of the critical plane of the volute, to the outlet.

[0032] At least one wastegate passage may connect each of the first and second volutes, at a position upstream of the critical plane of the volute, to the outlet.

[0033] The thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet may be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.

[0034] In some embodiments, the thickness of the dividing wall at the critical plane (s) may be substantially the same as the thickness of the dividing wall at the inlet. For such embodiments, the second factor may be substantially equal to the first factor.

[0035] In general, the second factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0036] In some embodiments the second factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.5 or greater.

[0037] According to a second aspect of the present disclosure there is provided an assembly comprising: the turbine housing according to the first aspect of the present disclosure; and at least one wastegate valve member.

[0038] The at least one wastegate valve may be configurable in at least: a first configuration in which the at least one wastegate passageway is in fluid communication with the at least one volute; and a second configuration in which the at least one wastegate passageway is not in fluid communication with the at least one volute.

[0039] For embodiments wherein a single wastegate passage is defined by the turbine housing that connects only one of the first and second volutes to the outlet, the assembly according to the second aspect may comprise a single wastegate valve member.

[0040] For embodiments wherein two wastegate passages are defined by the turbine housing that connect each of the first and second volutes to the outlet, the assembly according to the second aspect may comprise two wastegate valve members. For example, a first valve member may be associated with a first wastegate passage and a second valve member may be associated with a second wastegate passage. Alternatively, for embodiments wherein two wastegate passages are defined by the turbine housing that connect each of the first and second volutes to the outlet, the assembly according to the second aspect may comprise a single wastegate valve member that can be used to selectively open or close both of the wastegate passages.

[0041] The assembly may further comprise a support for the or each wastegate valve member. The or each support may comprise: a shaft extending through a through a bore in a wall of the turbine housing such that a first portion of the shaft is disposed in a wastegate passageway and a second portion of the shaft is disposed on an exterior of the turbine housing; and a portion extending at least partially radially from the first portion of the shaft. The or each wastegate valve member may be supported by the portion extending at least partially radially from the first portion of the shaft of a corresponding support.

[0042] With such an arrangement the wastegate valve member is supported eccentrically by the shaft. As the shaft rotates the wastegate valve member moves around an axis of the shaft.

[0043] It will be appreciated that the turbine housing may be formed using a casting process. Once so formed one or more through bores may be machined in the casting for receipt of a shaft of a support for a wastegate valve member. A bushing may be inserted into the machined bore. Finally, a shaft of a support for a wastegate valve member may be inserted into the bushing.

[0044] The assembly may further comprise an actuator for the or each support, the actuator being operable to rotate the second portion of the shaft.

[0045] The actuator may be attached to an outer surface of the turbine housing.

[0046] The assembly may further comprise: a turbine wheel; a shaft supporting the turbine wheel; and a bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis. The turbine wheel may be disposed between the exits of each of the first and second volutes and the outlet.

[0047] According to a third aspect of the present disclosure there is provided an assembly comprising: the turbine housing according to the first aspect of the present disclosure; a turbine wheel; a shaft supporting the turbine wheel; and a bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis; wherein the turbine wheel is disposed between the exits of each of the first and second volutes and the outlet.

[0048] The assembly according to the third aspect may further comprise a nozzle member disposed between the exits of each of the first and second volutes and the turbine wheel.

[0049] The nozzle member may define a plurality of vanes, which may be circumferentially spaced around an axis of the assembly. Each pair of adjacent vanes may define between them a vane passage. The vane passages may define a nozzle of the assembly.

[0050] According to a fourth aspect of the present disclosure there is provided a turbocharger comprising the turbine housing according to the first aspect of the present disclosure or the assembly according to the second or third aspects of the present disclosure.

[0051] According to a fifth aspect of the present disclosure there is provided a method for designing a turbine housing, the turbine housing defining: an inlet; an outlet; and first and second volutes separated by a dividing wall, first and second volutes respectively defining first and second flow passages between the inlet and the outlet which respectively define first and second volute exits distal the inlet, the method comprising: selecting a thickness distribution of the dividing wall upstream of critical planes of the first and second volutes in dependence on a thermomechanical performance of the turbine housing.

[0052] The method according to the fifth aspect is advantageous, as now discussed.

[0053] Typically, the thickness of the dividing wall between the inlet and the critical plane (s) is generally uniform. However, the inventors have realized that by optimizing the thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing in the vicinity of the dividing wall (typically between the inlet and the critical planes) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall thickness the lifetime of the turbine housing can be improved by at least a factor of two.

[0054] The turbine housing may define: an axis of the housing and the first and second volutes may be defined around the axis.

[0055] The thickness distribution may be selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing.

[0056] It will be appreciated that as used herein a thickness distribution selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing is not intended to mean a perfect thickness distribution which has the best possible thermomechanical performance. The skilled person will recognize that such a solution is, in practice, not generally achievable. Rather, a thickness distribution selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing is intended to mean a thickness distribution which has a better thermomechanical performance than one or more other thickness distributions. In practice, a finite number of possibilities may be considered and the best one of these may be selected. Such an optimized thickness distribution may be close to, but not exactly at, a region of parameter space occupied by a perfect thickness distribution which has the best possible thermomechanical performance.

[0057] It will be appreciated that this optimization may be performed using various merit functions. In some embodiments, the merit function is based on the thermomechanical performance of at least a portion of the turbine housing. For example, the at least a portion may include an outer circumferential portion of the turbine housing. Furthermore, the optimization may be performed using any type of optimization process (for example to minimize a merit function) as desired or required. Examples of such optimization methods may include, for example, any of the following: trial and error; genetic optimization algorithms; Newton’s method in optimization (also known as the Newton-Raphson method) ; simulated annealing; a least squares method; and / or a quadratic programming active set method.

[0058] The may comprise: generating a plurality of different candidate thickness distributions of the dividing wall; assessing a thermomechanical performance of each of the plurality of different candidate thickness distributions; and selecting the thickness distribution of the dividing wall to be one of the plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.

[0059] A selection of a thickness distribution that optimizes a thermomechanical performance of the turbine housing may be made using finite element analysis.

[0060] Thermomechanical performance may be assessed based on a magnitude of thermally induced stress in the, or a part of, the housing.

[0061] It will be appreciated that, as used here, thermally induced stress is intended to comprise compressive and / or tensile stress.

[0062] Thermomechanical performance may be assessed based on a time of thermomechanical failure of the, or a part of, the housing.

[0063] The method may comprise generating at least one candidate thickness distribution. The generation of the or each candidate thickness distribution may comprise: for each of the first and second volutes: selecting a cross-section of that volute at at least two positions along the dividing wall at or upstream of the critical plane of that volute; and interpolating between the cross-sections at said at least two positions so as to define a shape of that volute for a range of positions corresponding to said at least two positions; and determining the candidate thickness distribution from said defined shapes of the first and second volutes.

[0064] As used here “cross section” is intended to mean the size, shape and position of a cross section of a volute. Such a cross section may be generally perpendicular to a flow direction of gas through the volute in use.

[0065] It will be appreciated that any suitable interpolation method may be used. For example, the interpolation may be performed within a computer-aided drafting (CAD) model or design. For example, the interpolation may comprise a sweeping function within a CAD program.

[0066] It will also be appreciated that the cross-sections of the volute (s) at various positions along the dividing wall can be selected in various ways.

[0067] For example, at least some of the cross sections may be imposed by other considerations (i.e. they may be of the form of boundary conditions) .

[0068] For example, the turbine housing may form part of a turbocharger and, in use, exhaust gas may be provided to the two (exhaust gas inlet) volutes from an exhaust manifold (also referred to as an outlet manifold) of an engine to which the turbocharger is attached. The turbine housing may be designed for use with a specific engine and, therefore, the inlet of the turbine housing may be matched to a corresponding outlet of the exhaust manifold (also referred to as an outlet manifold) of that engine. For example, the turbine housing may define a flange for connection to an engine. At least one of the cross sections of the first and second volutes that is selected (and input into the interpolation) may be a cross section at the inlet of the turbine housing and may be selected (or input into the design method as a boundary condition) so as to match an outlet cross section of an engine.

[0069] As explained above, the flow characteristics of through the turbine stage of a turbocharger are dependent on: the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) ; and the radius of the turbine wheel. Therefore, for a given turbine wheel the flow characteristics of the turbine stage are dependent on the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) . As explained above, these are selected so as to achieve optimal performance for a particular set point of engine running conditions. Therefore, at least one of the cross sections of the first and second volutes that is selected (and input into the interpolation) may be a cross section at each of the critical planes of the first and second volutes so as to achieve optimized performance for a desired set point of engine running conditions.

[0070] Typically, the thickness of the dividing wall between the inlet and the critical plane (s) is generally uniform. In particular, there is a prejudice against rapidly increasing the thickness of the dividing wall proximate to (and upstream of) the critical planes as any increase in thickness may result in decrease of the cross sectional areas of the first and second flow passages upstream of the critical planes. However, note that the critical planes are the planes at which the cross-sectional area of the volutes are at a local minimum upstream of an exit of the volute. Therefore, such a change cannot be tolerated since this may change the location and size of the critical plane (s) and, as explained above, this has been carefully selected to match a desired set point of engine conditions.

[0071] Additionally or alternatively, at least some of the cross sections may be selected, for example manually, by a designer / engineer.

[0072] For the generation of the or each candidate thickness distribution, for each of the first and second volutes, the at least two positions along the dividing wall may comprise: a cross section at the inlet; a cross section at a critical plane of that volute; and a cross section at at least one position intermediate the inlet and the critical plane of that volute.

[0073] A position intermediate the inlet and the critical plane of a volute may be referred to as an intermediate position of that volute. The cross section (s) at the least one intermediate position may be selected, for example manually, by a designer / engineer.

[0074] Such an arrangement is particularly advantageous since it allows an designer or engineer to manipulate the thickness distribution of the dividing wall so as to influence (for example improve or optimize) a thermomechanical performance of the turbine housing. Rather than simply interpolating between just the two boundary conditions, such embodiments allow for additional constraints to be input before the interpolation is performed. This may allow, for example, for a thickness of the dividing wall intermediate the inlet to be increased to improve a thermomechanical performance of the turbine housing.

[0075] The method may comprise generating a plurality of such candidate thickness distributions. Any two of the plurality of candidate thickness distributions may be generated from two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes.

[0076] It will be appreciated that in order for any two of the plurality of candidate thickness distributions to be generated from two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes, at least one member from one of the two sets of selected cross-sections of the first and second volutes should be different from all of the members of the other one of the two sets of selected cross-sections of the first and second volutes. It will also be appreciated that, in general, there may be some cross-sections of the first and second volutes that are common to two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes.

[0077] For example, in some embodiments, each candidate thickness distribution may be generated from a set of cross sections comprising: for each of the first and second volutes: a cross section at the inlet; cross section at a critical plane of that volute; and a cross section at at least one position intermediate the inlet and the critical plane of that volute. Two different candidate thickness distributions may be generated using the same cross sections at the inlet and the same cross sections at the critical planes of that volutes. However, for any two candidate thickness distributions, at least one of different intermediate cross section may be used.

[0078] In some embodiments, the portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes may be generally linear (in contrast, a portion of each volute downstream of the critical planes may spiral around the axis of the housing) .

[0079] The portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes extend generally in a first direction parallel to the direction of gas flow through the volutes during use. The first direction may be referred to as the z-direction.

[0080] The portions of the first and second volutes between the inlet and the respective first and second critical planes also extend generally in a second direction (which is generally perpendicular to the direction of gas flow through the volutes during use) . The second direction may be referred to as the y-direction.

[0081] The thickness distribution may be a thickness in a third direction. The third direction may be referred to as the x-direction.

[0082] In general, the positions of the cross sections used for the interpolation (in a direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other) may vary across different sets of cross sections. A position in a direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other may be referred to as the x-direction herein. A position in a direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other is a position in the third direction (i.e. the direction in which the thickness distribution is defined) and may be referred to as the x-direction herein.

[0083] At least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes, a position of at least one of the selected cross sections in a direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other is different to the position in the direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0084] In general, the different sets of cross sections may vary in position (s) (of at least one of the cross sections) along the dividing wall. Position along the dividing wall may be referred to as the z-direction herein.

[0085] At least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes, a position along the dividing wall of at least one of the selected cross sections is different to the positions of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0086] In general, the sizes of the cross sections may vary across different sets of cross sections.

[0087] At least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes, a size of at least one of the selected cross sections is different to the size of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0088] In general, the shapes of the cross sections may vary across different sets of cross sections.

[0089] At least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes, a shape of at least one of the selected cross sections is different to the shape of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0090] The method may comprise generating a plurality of such candidate thickness distributions and may further comprise selecting the thickness distribution of the dividing wall to be one of said plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.

[0091] Each of the first and second volutes may define a critical plane. At least one candidate thickness distribution may be generated at least partially from a cross section of the first volute and a cross section of the second volute at a position along the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes that correspond to a thickness of the dividing wall that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical planes by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.

[0092] Each of the first and second volutes may define a critical plane. The selected thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet may be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.

[0093] This may, for example, be achieved by appropriate selection of one or more intermediate cross sections (i.e. cross sections between the inlet and the critical plane) of the first and second volutes.

[0094] As explained above, despite prejudice in the art against rapidly increasing the thickness of the dividing wall proximate to (and upstream of) the critical planes, the inventors have realized that it is possible for the thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet to be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater. For example, this may be achieved by also changing the other walls of the turbine housing that define the volutes so that the critical planes remain unchanged. Furthermore, it has been found that such an arrangement can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing in the vicinity of the dividing wall (typically between the inlet and the critical planes) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall thickness the lifetime of the turbine housing can be improved by at least a factor of two. It is particularly surprising that such a variation in the thickness of the dividing wall can have such an impact on the lifetime of the turbine housing since the turbine housings tend to fail on an outer wall. Therefore, it would seem more obvious to consider varying a thickness of the outer wall (s) of the housing.

[0095] In general, the first factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0096] In some embodiments the first factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.5 or greater.

[0097] Each of the first and second volutes may define a critical plane. At least one candidate thickness distribution may be generated at least partially from a cross section of the first volute and a cross section of the second volute at a position along the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes that correspond to a thickness of the dividing wall that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.

[0098] Each of the first and second volutes may define a critical plane. The selected thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet may be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.

[0099] In some embodiments, the thickness of the dividing wall at the critical plane (s) may be substantially the same as the thickness of the dividing wall at the inlet. For such embodiments, the second factor may be substantially equal to the first factor.

[0100] In general, the second factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0101] In some embodiments the second factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.5 or greater.

[0102] The thickness distribution may be selected so as to maximize a lifetime of the turbine housing.

[0103] The method may comprise: parameterizing the thickness distribution; and selecting a set of parameters.Brief description of the drawings

[0104] A non-limiting embodiment of the invention will now be described, for the sake of example only, with reference to the following figures, in which:

[0105] Figure 1 is a cross-sectional drawing of a known turbocharger;

[0106] Figure 2A shows a first different perspective view of a new turbine housing according to an embodiment of the present disclosure;

[0107] Figure 2B shows a second different perspective view of the new turbine housing shown in Figure 2A;

[0108] Figure 2C shows a first cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A and 2B in a first plane that is perpendicular to an axis of the turbine housing and which passes through a first volute of the turbine housing;

[0109] Figure 2D shows a second cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A to 2C in a second plane that is perpendicular to the axis of the turbine housing and which passes through a second volute of the turbine housing;

[0110] Figure 2E shows a third cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A to 2D in a third plane that is parallel to, and offset from, the axis of the turbine housing and which passes through first and second inlet apertures 1 of the turbine housing;

[0111] Figure 2F shows a fourth cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A to 2D in a fourth plane that contains the axis of the turbine housing;

[0112] Figure 2G shows a fifth cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A to 2F in a critical plane of a first volute of the turbine housing;

[0113] Figure 2H shows a sixth cross sectional view of the new turbine housing shown in Figures 2A to 2G in a critical plane of a second volute of the turbine housing;

[0114] Figure 3 shows a gas flow volume defined by the new turbine housing shown in Figures 2A to 2H, the gas flow volume being the void, or region with no material, defined by the housing 100;

[0115] Figure 4 shows a plurality of (eight) cross sections of the turbine housing shown in Figures 2A to 2G, each in a different plane perpendicular to the z-direction, the planes are labelled S2-S9 and are shown in Figure 3;

[0116] Figure 5 shows the thickness distribution of the dividing wall of the turbine housing shown in Figures 2A to 2G as function of distance from the inlet of the volutes;

[0117] Figure 6A shows a gas flow volume defined by a turbine housing having a more typical dividing wall thickness distribution;

[0118] Figure 6B shows a cross sectional view of the gas flow volume as shown in Figure 6A through line A-A.

[0119] Figure 7A shows the gas flow volume defined by the new turbine housing as shown in Figures 2A to 2G;

[0120] Figure 7B shows a cross sectional view of the gas flow volume as shown in Figure 7A through line B-B;

[0121] Figure 8A shows the cross sectional view of the gas flow volume through line B-B that is also shown in Figure 7B.

[0122] Figure 8B shows a cross sectional view of a first modified gas flow volumes through the same line B-B (see Figures 7A and 7B) ;

[0123] Figure 8C shows a cross sectional view of a second modified gas flow volumes through the same line B-B (see Figures 7A and 7B) ;

[0124] Figure 8D shows a cross sectional view of a third modified gas flow volumes through the same line B-B (see Figures 7A and 7B) ;

[0125] Figure 9 shows a gas flow volume defined by a second new turbine housing according to an embodiment of the present disclosure;

[0126] Figure 10 shows a plurality of (six) cross sections of the second turbine housing (cf. Figure 9) each in a different plane perpendicular to the z-direction, the planes are labelled S1-S6 and are shown in Figure 9;

[0127] Figure 11 shows the thickness distribution of the dividing wall of the second turbine housing (cf. Figures 9 and 10) as function of distance from the inlet of the volutes;

[0128] Figure 12 shows a thickness distribution of the dividing wall of a third turbine housing according to an embodiment of the present disclosure as function of distance from the inlet of the volutes;

[0129] Figure 13A shows a partially cut-away perspective view of a new assembly according to the present disclosure, the new assembly comprising the new turbine housing shown in Figures 2A to 2H and a wastegate valve member;

[0130] Figure 13B is a cross sectional view of the new assembly shown in Figure 13A;

[0131] Figure 14 schematically shows an embodiment of a new method for designing a turbine housing in dependence on a thermomechanical performance of the turbine housing; and

[0132] Figure 15 schematically shows an embodiment of a method for generating a candidate thickness distribution which may, for example, form part of the method shown in Figure 14.

[0133] Detailed description of the embodiments

[0134] Figure 1 shows a schematic cross-section through a known turbocharger 1. The turbocharger 1 comprises a turbine 11 joined to a compressor 12 via a central bearing housing 13. The turbine 11 comprises a turbine wheel 14 for rotation within a turbine housing 15. The turbine wheel 14 has a rotational axis 2 (in the plane of the diagram) and blades 9. Similarly, the compressor 12 comprises a compressor wheel 16 (or “impeller” ) which can rotate within a compressor housing 17. The compressor housing 17 defines a compressor chamber 38 which is largely filled by the compressor wheel 16, and within which the compressor wheel 16 can rotate. The turbine wheel 14 and compressor wheel 16 are mounted on opposite ends of a common turbocharger shaft 18 which extends through the central bearing housing 13. The turbocharger shaft 18 is rotatably supported by a bearing assembly in the bearing housing 13 which comprises two journal bearings 34 and 35 housed towards the turbine end and compressor end respectively of the bearing housing 13. The bearing assembly further includes a thrust bearing 36.

[0135] The turbine housing 15 has two exhaust gas inlet volutes 19a, 19b located annularly around the turbine wheel 14, and an axial exhaust gas outlet 10. The axial exhaust gas outlet 10 is defined by a generally cylindrical exit portion 30 of the turbine housing 15. The volutes 19a, 19b are symmetrical with respect to each other in a mirror plane perpendicular to the axial direction (note that in other known turbine housings the volutes are not symmetrical; furthermore in some known turbines the volutes are circumferentially spaced, for example by 180 degrees, about the rotational axis 2 of the turbine) . The compressor housing 17 has an axial air intake passage 31 and a volute 32 arranged annularly around the compressor chamber 38. The volute 32 is in gas flow communication with a compressor outlet 33. The compressor chamber 38 is connected to the volute 32 by a radially-extending diffuser space 39 (also referred to here as a “diffuser” ) which is a gap between a radially-extending shroud surface 25 of the housing 17, and a radially extending hub surface 26 of the bearing housing 13. The diffuser 39 is rotationally symmetric about the rotational axis 2 of the shaft 18.

[0136] In use, exhaust gas is provided to the two exhaust gas inlet volutes 19a, 19b from an exhaust manifold (also referred to as an outlet manifold) of the engine (not shown) to which the turbocharger is attached. The turbine housing 15 defines a flange 40 for connection to an engine. The flange 40 defines an inlet 41 of the turbine housing 15. Gas flows via the inlet 41 into the two exhaust gas inlet volutes 19a, 19b.

[0137] The inlet volutes 19a, 19b are divided by a divider wall 20 which extends radially inwardly from the radially outer wall 21 of the turbine housing 15, to a tip 22. The exhaust gas exits volute 19a through a gap 27a between the divider wall 20 and a first shroud surface 23 of the turbine 11. The exhaust gas exits volute 19b through a gap 27b between the divider wall 20 and a second shroud surface 24 of the turbine 11. In variants, the second shroud 24 surface may be provided as a surface of the bearing housing or some other component, instead of being a surface of the turbine housing 15. Each of the gaps 27a, 27b between the divider wall 20 and the first and second shroud surfaces 23, 24 of the turbine 11 defines an outlet passage of one of the volutes 19a, 19b (also referred to as an exit of the volutes 19a, 19b) .

[0138] The turbine blades 9 extend generally radially outwards from a radially inner hub of the turbine wheel 14. An outer radial edge of the turbine blades 9 comprises a generally flat, first portion, which is adjacent to the bearing housing 13 and which defines a turbine wheel tip 28. A second portion 29 of the outer radial edge of the turbine blades 9, which is distal from the bearing housing 13, is curved and has a shape that is generally complimentary to an inner surface of exit portion of the turbine housing 15. In use, the second portion 29 of the outer radial edge of the turbine blades 9 sweeps across said an inner surface of exit portion of the turbine housing 15 with as small a clearance between these components as possible.

[0139] Exhaust gasses flowing out of the gas inlet volutes 19a, 19b via gaps 27a, 27b flows thought a gap defined between the first shroud surface 23 and the second shroud surface 24 of the turbine 11. In use, the turbine wheel tip 28 sweeps over the gap 37. Thus, the exhaust gas passes from the exhaust gas inlet volutes 19a, 19b, via gaps 27a, 28b and gap onto turbine wheel tip 28. The exhaust gas flows over the turbine wheel 14 (between the blades 9) to the exhaust gas outlet 10. The turbine blades 9 are shaped so that this flow of exhaust gas acts on the turbine wheel 15 and causes it to rotate about rotational axis 2.

[0140] The turbine wheel 14 in turn rotates the compressor wheel 16 which thereby draws intake air through the compressor inlet 31 and delivers boost air to an inlet manifold of the engine via the diffuser 39, the volute 32 and then the outlet 33.

[0141] It will be appreciated that, in use, each of the two volutes 19a, 19b may be connected to a different set of cylinders of an internal combustion engine such that pulses of exhaust gas generated by the internal combustion engine are directed alternately to volute 19a and volute 19b. Depending on the operating conditions of the engine and turbocharger 1, as a pulse of exhaust gas passes through one volute 19a it may affect the flow of gas through the other volute 19b. A range of operating conditions may exist. In one extreme, the pressure differentials across the two volutes 19a, 19b may be such that as a pulse of exhaust gas passes through one volute 19a the flow of gas through the other volute 19b is unaffected. This is known as equal admission. At another extreme, the pressure differentials across the two volutes 19a, 19b may be such that as a pulse of exhaust gas passes through one volute 19a the flow of gas through the other volute 19b ceases until the next pulse passes through the other volute 19b (at which time the flow through volute 19a ceases) . This is known as single admission. In general, the turbine may operate somewhere in between these two extreme conditions.

[0142] As gas passes through the turbine stage it undergoes an expansion process from a first pressure and temperature to a second (lower) pressure and temperature. The efficiency of the turbine stage may be defined as the ratio between the actual power produced by the real machine under given conditions of massflow, temperature and pressure to the power that would be produced by an ideal or perfect machine under the same operating conditions. It will be appreciated that the expansion process for the ideal machine is an isentropic process (i.e. there is no change in entropy) and hence is without losses.

[0143] It will be appreciated that the efficiency of the turbine stage will, in general, be dependent on a wide range of parameters of the turbine wheel 14 and the turbine housing 15, which characterize the size and shape of the turbine wheel 14 and the turbine housing 15. As used here, the term turbine stage is intended to refer to the combination of the turbine housing 15 and the turbine wheel 14.

[0144] It will be further appreciated that many of these parameters may have been selected based upon one or more design constraints. For example, the geometry of the volutes 19a, 19b and the critical area (s) of the volutes 19, 19a may have been selected based upon one or more design constraints or desired set points. As used here, the critical area of one of the volutes 19a, 19b is the cross-sectional area of that volute 19a, 19b measured at a plane that intersects a tip of a tongue that partially defines the volute 19a, 19b. Furthermore, the parameters of the turbine wheel 14 may have been selected, for example using known matching techniques, to achieve a desired set point. These parameters include, for example, the critical area and of the turbine wheel 14 and the width of the turbine wheel tip 28. The critical area and of the turbine wheel 14 is defined as the smallest area along the meridional length of the wheel (that is, along the flow path defined between the blades) transverse to the flow path. This is usually located in the exducer of the wheel. The critical area and of the turbine wheel 14 may alternatively be referred to as the wheel throat area.

[0145] Embodiments of the present disclosure relate to a new design of turbine housing having two volutes (i.e. of the general type shown in Figure 1) .

[0146] Figures 2A to 2H show a new turbine housing 100 according to an embodiment of the present disclosure. The turbine housing 100 is generally of the form of the turbine housing 15 shown in Figure 1 and described above. As described further below, a consistent right-handed set of Cartesian axes are shown used in Figures 2A to 2H.

[0147] Figures 2A and 2B each show a different perspective view of the new turbine housing 100.

[0148] Figure 2C shows a first cross sectional view of the new turbine housing 100 in a first plane that is perpendicular to an axis 108 of the turbine housing 100 and which passes through a first volute 106a of the turbine housing 100. Figure 2D shows a second cross sectional view of the new turbine housing 100 in a second plane that is perpendicular to the axis 108 of the turbine housing 100 and which passes through a second volute 106b of the turbine housing 100.

[0149] Figure 2E shows a third cross sectional view of the new turbine housing 100 in a third plane that is parallel to, and offset from, the axis 108 of the turbine housing 100 and which passes through first and second inlet apertures 102a, 102b of the turbine housing 100. Figure 2F shows a fourth cross sectional view of the new turbine housing 100 in a fourth plane that contains the axis of the turbine housing 100.

[0150] Figure 2G shows a fifth cross sectional view of the new turbine housing 100 in a critical plane 116a of a first volute 106a of the turbine housing 100. Figure 2H shows a sixth cross sectional view of the new turbine housing 100 in a critical plane 116b of a second volute 106b of the turbine housing 100.

[0151] The turbine housing 100 defines: an inlet 102; an outlet 104; a first volute 106a; a second volute 106b; and an axis 108.

[0152] The turbine housing 100 defines a flange 110 for connection to an engine. The flange 110 defines the inlet 102 of the turbine housing 100 as two apertures 102a, 102b. Gas flows via the inlet 102a, 102b into the two exhaust gas inlet volutes 106a, 106b.

[0153] The first volute 106 and the second volute 106b respectively define first and second volute exits 112a, 112b which are distal the inlet 102. The first and second volute exits 112a, 112b are generally equivalent to the gaps 27a, 27b shown in Figure 1.

[0154] The first volute 106 and the second volute 106b respectively define first and second flow passages between the inlet 102 and the outlet 104. As can be seen in Figures 2C and 2D, the first volute 106a and the second volute 106b are respectively partially defined by a tongue 114a, 114b. The first and second volutes 106a, 106b are defined around the axis 108 and generally spiral around the axis 108.

[0155] Again, as can be seen in Figures 2C and 2D, each of the first and second volutes 106a, 106b defines a critical plane 116a, 116b. The critical plane 116a, 116b of the volute 106a, 106b is a plane that contains the axis 108 of the housing 100 and which intersects a tip of the tongue 114a that partially defines that volute 106a, 106b. Put differently, the critical plane 116a, 116b is the plane at which the known A / R ratio of a turbocharger comprising the turbine housing 100 would be calculated. In general, the critical plane 116a, 116b of a volute 106a, 106b is a plane that contains the axis 108 of the housing 100 where the cross-sectional area of that volute 106a, 106b is at a local minimum. That is, in general, as a function of distance through the volute (following a path schematically shown by dashed line 118a, 118b) the area decreases between the inlet 102a, 102b and the critical area 120a, 120b and then increases immediately downstream of the critical area 120a, 120b (as the gas flow clears the tongue 114a, 114b of the volute 106a, 106b) . Further downstream still, the area then typically decreases down to the exit 112a, 112b of the volute 106a, 106b.

[0156] Figure 2C shows a u-axis which is parallel to the critical plane 116a of the first volute 106a. That is, as shown in Figure 2G, the critical plane 116a of the first volute 106a is the u-x plane. Figure 2D shows a v-axis which is parallel to the critical plane 116b of the second volute 106b. That is, as shown in Figure 2H, the critical plane 116b of the second volute 106b is the v-x plane.

[0157] As used here, the critical area 120a, 120b is the intersection of the portion of the volute 106a, 106b which is radially outboard of the tongue 114a, 114b and the critical plane 116a, 116b.

[0158] As can best be seen in Figures 2E and 2F, the first and second volutes 106a, 106b are separated by a dividing wall 122. Furthermore, as can be best seen in Figure 2E, a thickness of the dividing wall 122 is dependent on a distance from the inlet 102a, 102b. That is, a thickness of the dividing wall 122 varies with a distance from the inlet 102a, 102b.

[0159] Figure 3 shows a gas flow volume 124 defined by the new turbine housing 100. The gas flow volume 124 is the void, or region with no material, defined by the housing 100. The first and second volutes 106a, 106b, their inlets 102a, 102b and the outlet 104 are labelled in Figure 3.

[0160] In this embodiment, the turbine housing 100 further defines a wastegate passage 126 that connects the second volute 106b, at a position upstream of the critical plane 116b of the volute 106b, to the outlet 104. The flow of gas through the wastegate passage 126 is controlled by a wastegate valve (not shown) .

[0161] In this embodiment, the portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102a, 102b and the respective first and second critical planes 116a, 116b is generally linear (see Figure 2E) . In contrast, a portion of each volute 106a, 106b downstream of the critical planes 116a, 116b spirals around the axis 108 of the housing 100 (see, for example, Figures 2C and 2D) .

[0162] The portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102a, 102b and the respective first and second critical planes 116a, 116b extend generally in a first direction parallel to the direction of gas flow through the volutes during use. The first direction may be referred to as the z-direction and is labelled as the z-direction in Figures 2A to 4.

[0163] The portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102a, 102b and the respective first and second critical planes 116a, 116b also extend generally in a second direction (which is generally perpendicular to the direction of gas flow through the volutes during use) . The second direction may be referred to as the y-direction and is labelled as the y-direction in Figures 2A to 4.

[0164] A thickness distribution of the dividing wall 122 referred to herein may be a thickness in a third direction. The third direction may be referred to as the x-direction and is labelled as the x-direction in Figures 2A to 4.

[0165] With these co-ordinates, the flange 110 lies generally in an x-y plane. Figure 4 shows a plurality of (eight) cross sections of the turbine housing 100, each in a different plane perpendicular to the z-direction. The planes are labelled S2-S9 and are shown in Figure 3. This shows how the thickness of the dividing wall 122 varies from the inlets 102a, 102b (at plane S9) towards the critical areas 120a, 120b.

[0166] Figure 5 shows the thickness distribution 128 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. The thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 describes the variation in the thickness of the dividing wall 122.

[0167] Note that although, as noted above, the portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102a, 102b and the respective first and second critical planes 116a, 116b may be generally linear, in general the first, second and third directions may vary with distance from the inlet 102 downstream of the critical areas 120a, 120b. Note that, in general, if the cross-sectional shape of the volutes 106a, 106b changes between the inlet 102a, 102b and the critical planes 120a, 120b (which it typically does) then the thickness distribution in the third direction (x-direction) will, in general, be different at different positions in the second position (y-direction) .

[0168] As used herein (unless stated otherwise) the thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 120a, 102b is the thickness distribution in the first direction (x-direction) at a position in the second direction (y-direction) that corresponds to a midpoint of the first and second volutes 106a, 106b in the second direction.

[0169] Figure 5 also shows a more typical thickness distribution 130 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. This more typical type of thickness distribution 130 is relatively flat with little variation in the thickness of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102. Figure 6A shows a gas flow volume 132 defined by a turbine housing having this more typical dividing wall thickness distribution. Again, the gas flow volume 132 is the void, or region with no material, defined by such a housing. The first and second volutes 106a’ , 106b’ , their inlets 102a’ , 102b’a nd the outlet 104’ of such a more typical housing are also labelled in Figure 6A. Figure 6B shows a cross sectional view of the gas flow volume 132 through line A-A.

[0170] For comparison, the gas flow volume 124 defined by the new turbine housing 100 is shown in Figure 7A and a cross sectional view of the gas flow volume 132 through line B-B is shown in Figure 7B.

[0171] Referring to Figure 5, a thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 is such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical plane (s) 116a, 116b by at least a first factor. The first factor is 1.3 or greater. A line 134 is shown in Figure 5 corresponding to 1.3 times the thickness of the dividing wall 122 at the critical areas 120a, 120b (which is approximately 6 mm) . As can also be seen from Figure 5 there are portions of the dividing wall 122 with a thickness is that larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical areas 120a, 120b by a significantly greater factor. For example, at a peak thickness, the dividing wall 122 has a thickness that is larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical areas 120a, 120b by a factor of around 2.5.

[0172] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b less than 13%of the distance between the inlet 102 and the closest critical plane 116a from the closest critical plane 116a has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical planes 116a, 116b. It will be appreciated that as used here the closest critical plane is intended to mean the critical plane 116a, 116b that is closest to the inlet 102.

[0173] Put differently, when moving from the closest critical plane 120a towards the inlet within 13%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the closest critical plane 120a. Put differently, length 136 in Figure 5 is less than 13%of length 138.

[0174] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b and less than 37%of the distance between the inlet 102 and the closest critical plane 116a from the closest critical plane 116a has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical planes 116a, 116b by at least a factor of 1.3.

[0175] Put differently, when moving from the closest critical plane 120a towards the inlet within 37%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the closest critical plane 120a by a factor of 1.3. Put differently, length 140 in Figure 5 is less than 37%of length 138.

[0176] The new turbine housing 100 is advantageous over typical designs (for example relative to a design as shown in Figures 6A and 6B) , as now discussed.

[0177] In use, the turbine housing 100 may form part of a turbocharger (for example of the type of turbocharger 1 shown in Figure 1) and a turbine wheel may be disposed at least partially within the housing 100, downstream of the first and second volute exits 112a, 112b. As stated above, a turbocharger is a known device for extracting energy from the exhaust gas from an engine and using this energy to deliver air at increased pressure to the inlet of the engine (so as to increase the power of the engine) . Exhaust gas admitted into the inlet is accelerated as it passes through the volutes. This increase in gas velocity imparts more momentum to the turbine wheel thus increasing the power generated by the turbine wheel. However, one known drawback of turbochargers in general is that the turbocharger creates backpressure, which can negatively impact the efficiency of the engine to which it is connected. Furthermore, the performance of fixed geometry turbochargers is strongly dependent on the flow conditions, which in turn is dependent on operating conditions of the engine to which it is connected. Under some conditions the turbocharger may increase the efficiency of the engine to which it is connected whereas under some conditions the turbocharger may decrease the efficiency of the engine to which it is connected. Fixed geometry turbochargers are typically designed so as to be optimized for a particular set point of engine running conditions.

[0178] The flow characteristics through the turbine stage of a turbocharger are dependent on: the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) ; and the radius of the turbine wheel. Therefore, for a given turbine wheel the flow characteristics of the turbine stage are dependent on the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes at the critical plane (s) . As explained above, these are selected so as to achieve optimal performance for a particular set point of engine running conditions.

[0179] Typically, the thickness of the dividing wall between the inlet and the critical plane (s) is generally uniform (see Figures 5 and 6A) . In particular, there is a prejudice against rapidly increasing the thickness of the dividing wall 122 proximate to (and upstream of) the critical planes 116a, 116b as any increase in thickness may result in decrease of the cross sectional areas of the first and second flow passages upstream of the critical planes 116a, 116b. However, note that the critical planes 116a, 116b are the planes at which the cross-sectional area of the volutes 106a, 106b are at a local minimum upstream of an exit 112a, 112b of the volute 106a, 106b. Therefore, such a change cannot be tolerated since this may change the location and size of the critical planes 112a, 112b and, as explained above, this has been carefully selected to match a desired set point of engine conditions.

[0180] However, the inventors have realized that it is possible for the thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 to be such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater. For example, this may be achieved by also changing the other walls of the turbine housing 100 that define the volutes 106a, 106b so that the critical planes remain unchanged. Furthermore, it has been found that such an arrangement can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing 100. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing 100 in the vicinity of the dividing wall 122 (typically between the inlet 102 and the critical planes 116a, 116b) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall 122 thickness the lifetime of the turbine housing 100 can be improved by at least a factor of two. It is particularly surprising that such a variation in the thickness of the dividing wall 122 can have such an impact on the lifetime of the turbine housing 100 since the turbine housings 100 tend to fail on an outer wall. Therefore, it would seem more obvious to consider varying a thickness of the outer wall (s) of the housing 100.  It will be appreciated that upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b means a position between the inlet 102 and the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b.

[0181] A circumferential outlet portion of each of the first and second volutes 106a, 106b may be defined by one or more tongues.

[0182] In this embodiment, the first volute 106a is partially defined by a first tongue 114a and the second volute 106b is partially defined by a second tongue 114b (the first and second tongues 114a, 114b being circumferentially spaced apart) . However, it will be appreciated that in some alternative embodiments, the first and second volutes may both be partially defined by a common tongue. For such embodiments, the first and second volutes may share a common critical plane.

[0183] As can be best seen in Figure 4, in the y-direction, in this embodiment of a new turbine housing 100 the thickness of the dividing wall 122 is generally uniform (for a given z position) . In particular, for a given z position, the dividing wall 122 comprises a central portion which is of generally uniform thickness and two end portions which comprise curved fillets where the dividing wall 122 meets the external walls of the turbine housing 100.

[0184] In alternative embodiments, the thickness of the dividing wall 122 (for a given z position) may vary in the y-direction. In particular, the central portion of the dividing wall may have a non-uniform thickness distribution as a function of y-position. Some examples of such embodiments are shown in Figures 8B to 8D.

[0185] Figure 8A shows the cross sectional view of the gas flow volume 132 through line B-B (see Figures 7A and 7B) that is also shown in Figure 7B. Figures 8B to 8C show, respectively, a cross sectional view of three modified gas flow volumes 132a, 132b, 132c through the same line B-B (see Figures 7A and 7B) . It will be appreciated that when a non-uniform thickness distribution in the y-direction is used, the optimum thickness distribution in the z-direction may be slightly different to that shown in Figure 5.

[0186] A second embodiment of a new turbine housing having two volutes 106a, 106b is now described with reference to Figures 9 to 11. Features of the second embodiment of a new turbine housing that are similar to corresponding features of the first new turbine housing 100 share common reference numerals therewith. The following description will focus on the differences between the second embodiment of a new turbine housing and the first new turbine housing 100.

[0187] Figure 9 shows a gas flow volume 142 defined by the second new turbine housing. The gas flow volume 142 is the void, or region with no material, defined by the housing. The first and second volutes 106a, 106b, their inlets 102a, 102b and the outlet 104 are labelled in Figure 9.

[0188] In this embodiment, the turbine housing also defines a wastegate passage 126 that connects the second volute 106b, at a position upstream of the critical plane 116b of the volute 106b, to the outlet 104. In addition, in this embodiment, the turbine housing also defines a second wastegate passage 126a that connects the first volute 106a, at a position upstream of the critical plane 116a of the first volute 106a, to the outlet 104. The flow of gas through the wastegate passages 126, 126a is controlled by one or more wastegate valves (not shown) .

[0189] Figure 10 shows a plurality of (six) cross sections of the turbine housing 100, each in a different plane perpendicular to the z-direction. The planes are labelled S1-S6 and are shown in Figure 9. This shows how the thickness of the dividing wall 122 varies from the inlets 102a, 102b (at plane S6) towards the critical areas 120a, 120b.

[0190] Figure 11 shows the thickness distribution 144 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. The thickness distribution 144 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 describes the variation in the thickness of the dividing wall 122.

[0191] In this embodiment, the first volute 106a and the second volute 106b are both partially defined by a common tongue (not shown) . Therefore, the first and second volutes 106a, 106b share a common critical area120 (also shown in Figure 11) .

[0192] Figure 11 also shows a more typical thickness distribution 146 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. This more typical type of thickness distribution 146 is relatively flat with little variation in the thickness of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102. In fact, in this embodiment, the more typical type of thickness distribution 146 is such that the thickness of the dividing wall decreases upstream of the critical plane 120.

[0193] Referring to Figure 11, a thickness distribution 144 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 is such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical area 116a, 116b by at least a first factor. The first factor is 1.3 or greater. A line 134 is shown in Figure 11 corresponding to 1.3 times the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120 (which is approximately 6 mm) . As can also be seen from Figure 11 there are portions of the dividing wall 122 with a thickness is that larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area by an even greater factor. For example, at a peak thickness, the dividing wall 122 has a thickness that is larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical areas 120a, 120b by a factor of around 1.9.

[0194] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b less than 27%of the distance between the inlet 102 and the closest critical plane from the critical area 120 has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120. Put differently, when moving from the closest critical area 120 towards the inlet within 27%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120. Put differently, length 148 in Figure 11 is less than 27%of length 150.

[0195] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b and less than 37%of the distance between the inlet 102 and the critical area 120 from the critical area 120 has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical area 120 by at least a factor of 1.3.

[0196] Put differently, when moving from the critical area 120 towards the inlet within 37%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120 by a factor of 1.3. Put differently, length 152 in Figure 11 is less than 37%of length 150.

[0197] The second new turbine housing (discussed with reference to Figures 9 to 11) is advantageous over typical designs for the reasons discussed above with reference to the first new turbine housing 100.

[0198] A third embodiment of a new turbine housing having two volutes 106a, 106b is now described with reference to Figure 12. Features of the third embodiment of a new turbine housing that are similar to corresponding features of the first new turbine housing 100 share common reference numerals therewith. The following description will focus on the differences between the third embodiment of a new turbine housing and the first new turbine housing 100.

[0199] Figure 12 shows the thickness distribution 154 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. The thickness distribution 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 describes the variation in the thickness of the dividing wall 122.

[0200] In this embodiment, the first volute 106a and the second volute 106b are both partially defined by a common tongue (not shown) . Therefore, the first and second volutes 106a, 106b share a common critical area120 (also shown in Figure 12) .

[0201] Figure 12 also shows a more typical thickness distribution 156 of the dividing wall 122 as function of distance from the inlet 102 of the volutes 106a, 106b. This more typical type of thickness distribution 156 is relatively flat with little variation in the thickness of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102.

[0202] Referring to Figure 12, a thickness distribution 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 is such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical area 116a, 116b by at least a first factor. The first factor is 1.3 or greater. A line 134 is shown in Figure 11 corresponding to 1.3 times the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120 (which is approximately 6 mm) . As can also be seen from Figure 11 there are portions of the dividing wall 122 with a thickness is that larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area by an even greater factor. For example, at a peak thickness, the dividing wall 122 has a thickness that is larger than the thickness of the dividing wall 122 at the critical areas 120a, 120b by a factor of around 2.3.

[0203] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b less than 20%of the distance between the inlet 102 and the closest critical plane from the critical area 120 has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120. Put differently, when moving from the closest critical area 120 towards the inlet within 20%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120. Put differently, length 158 in Figure 12 is less than 20%of length 160.

[0204] At least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b and less than 27%of the distance between the inlet 102 and the critical area 120 from the critical area 120 has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical area 120 by at least a factor of 1.3.

[0205] Put differently, when moving from the critical area 120 towards the inlet within 27%of the total distance to the inlet 102 the thickness of the dividing wall 122 has increased such that it is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the critical area 120 by a factor of 1.3. Put differently, length 162 in Figure 12 is less than 27%of length 160.

[0206] The third new turbine housing (discussed with reference to Figure 12) is advantageous over typical designs for the reasons discussed above with reference to the first new turbine housing 100.

[0207] The thickness distributions 128, 144, 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figures 5, 11 and 12 are all such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical area 116a, 116b by at least a first factor. In general, the first factor is greater than 1.3. For example, for the thickness distribution 128 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 5 the first factor may be as large as 2.5; for the thickness distribution 144 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 11 the first factor may be as large as 1.85; and for the thickness distribution 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 12 the first factor may be as large as 2.3.

[0208] In general, in embodiments of the present disclosure, the first factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0209] In some embodiments the first factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.5 or greater.

[0210] In general, the increase in thickness of the dividing wall 122 may be occur as close to the critical planes as possible without altering the flow characteristics of the turbine housing 100 (i.e. without changing the position or cross-sectional area of the critical planes 116a, 116b) . As discussed above, it may be difficult to increase the thickness of the dividing wall 122 immediately upstream of the critical planes 116a, 116b (as it may be difficult to make compensating changes in the other walls of the turbine housing 100 in this region) . Therefore, typically, the thickness of the dividing wall 122 immediately upstream of the critical planes may decrease slightly (as can be seen in Figures 5, 11 and 12) .

[0211] The thickness distributions 128, 144, 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figures 5, 11 and 12 are all such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical area 120 of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the inlet 102 by at least a second factor. In general, the second factor is greater than 1.3. For example, for the thickness distribution 128 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 5 the second factor may be as large as 2.5; for the thickness distribution 144 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 11 the second factor may be as large as 2.9; and for the thickness distribution 154 of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 shown in Figure 12 the first factor may be as large as 2.25.

[0212] In some embodiments, the thickness of the dividing wall at the critical plane (s) may be substantially the same as the thickness of the dividing wall at the inlet. For such embodiments, the second factor may be substantially equal to the first factor.

[0213] In general, the second factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0214] In some embodiments the second factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.0 or greater.  In some embodiments the second factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.5 or greater.

[0215] Some embodiments of the present disclosure relate to an assembly comprising one of the new turbine housings 100 described above.

[0216] In some embodiments, the assembly comprising one of the new turbine housings 100 described above may further comprise at least one wastegate valve member. Such an assembly 200 is shown in Figures 13A and 13B, which comprises the new turbine housing 100 shown in Figures 2A to 2H and a wastegate valve member 202

[0217] The wastegate valve 202 is configurable in at least: a first configuration in which the wastegate passageway 126 defined by the new turbine housing 100 is in fluid communication with the second volute 106b; and a second configuration (as shown in Figures 13A and 13B) in which the wastegate passageway 126 is not in fluid communication with the second volute 106b.

[0218] In this embodiment the turbine housing 100 defines a single wastegate passage 126 that connects only second volute 106b to the outlet 104, and the assembly 200 comprises a single wastegate valve member 202.

[0219] For embodiments wherein two wastegate passages are defined by the turbine housing 100 that connect each of the first and second volutes 106a, 106b to the outlet 104, the assembly may comprise two wastegate valve members. For example, a first valve member may be associated with a first wastegate passage 126 and a second valve member may be associated with a second wastegate passage (not shown) . Alternatively, for embodiments wherein two wastegate passages are defined by the turbine housing 100 that connect each of the first and second volutes 106a, 106b to the outlet 104, the assembly may comprise a single wastegate valve member that can be used to selectively open or close both of the wastegate passages.

[0220] The assembly 200 further comprises a support for the wastegate valve member 202. The support comprises: (a) a shaft 204 extending through a through a bore 170 (see Figure 2A) in a wall of the turbine housing 100 such that a first portion of the shaft is disposed in a wastegate passageway 126 and a second portion of the shaft is disposed on an exterior of the turbine housing 100; and (b) a portion 206 extending at least partially radially from the first portion of the shaft 204. The wastegate valve member 202 is supported by the portion 206 extending at least partially radially from the first portion of the shaft 204.

[0221] With such an arrangement the wastegate valve member is supported eccentrically by the shaft. As the shaft rotates the wastegate valve member moves around an axis of the shaft.

[0222] It will be appreciated that the turbine housing may 100 be formed using a casting process. Once so formed one or more through bores may be machined in the casting for receipt of a shaft of a support for a wastegate valve member. A bushing may be inserted into the machined bore. Finally, a shaft of a support for a wastegate valve member may be inserted into the bushing.

[0223] The assembly may further comprise an actuator for the or each support, the actuator being operable to rotate the second portion of the shaft. The actuator may be attached to an outer surface of the turbine housing 100.

[0224] The assembly may further comprise: (i) a turbine wheel; (ii) a shaft supporting the turbine wheel; and (iii) a bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis. The turbine wheel may be disposed between the exits 112a, 112b of each of the first and second volutes 106a, 106b and the outlet 104.

[0225] In some embodiments, the assembly comprising one of the new turbine housings 100 described above may further comprise: (i) a turbine wheel; (ii) a shaft supporting the turbine wheel; and (iii) a bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis. The turbine wheel may be disposed between the exits 112a, 112b of each of the first and second volutes 106a, 106b and the outlet 104.

[0226] In some embodiments, the assembly comprising one of the new turbine housings 100 described above may further comprise a nozzle member disposed between the exits 112a, 112b of each of the first and second volutes 106a, 106b and the turbine wheel. The nozzle member may define a plurality of vanes, which may be circumferentially spaced around an axis of the assembly. Each pair of adjacent vanes may define between them a vane passage. The vane passages may define a nozzle of the assembly.

[0227] It will be appreciated that as used in this context, the term nozzle refers to a position in a passage which represents a local minimum in cross sectional area of a flow path of the exhaust gases through the turbine stage.

[0228] Some embodiments of the present invention relate to a turbocharger comprising one of the new turbine housings 100 described above. The turbocharger may, for example, have any of the features of the turbocharger 1 shown in Figure 1 and described above.

[0229] Some embodiments of the present disclosure relate to a method for designing a turbine housing 100, the turbine housing 100 defining: an inlet 102; an outlet 104; and first and second volutes 106a, 106b separated by a dividing wall 122. The first and second volutes 106a, 106b respectively defining first and second flow passages between the inlet 102 and the outlet 104 which respectively define first and second volute exits 112a, 112b distal the inlet 102. In general, the method comprises: selecting a thickness distribution of the dividing wall 122 upstream of critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b in dependence on a thermomechanical performance of the turbine housing 100.

[0230] As explained above, typically, the thickness of the dividing wall 122 between the inlet 102 and the critical plane (s) 116a, 116b is generally uniform. However, the inventors have realized that by optimizing the thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing in the vicinity of the dividing wall (typically between the inlet and the critical planes) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall 122 thickness the lifetime of the turbine housing 100 can be improved by at least a factor of two.

[0231] The turbine housing 100 may have any of the features of the turbine housings 100 described above. The turbine housing 100 may define: an axis 108 of the housing 100 and the first and second volutes 106a, 106b may be defined around the axis 108.

[0232] In some embodiments of the method, the thickness distribution is selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing.

[0233] It will be appreciated that as used herein a thickness distribution selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing 100 is not intended to mean a perfect thickness distribution which has the best possible thermomechanical performance. The skilled person will recognize that such a solution is, in practice, not generally achievable. Rather, a thickness distribution selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing 100 is intended to mean a thickness distribution which has a better thermomechanical performance than one or more other thickness distributions. In practice, a finite number of possibilities may be considered and the best one of these may be selected. Such an optimized thickness distribution may be close to, but not exactly at, a region of parameter space occupied by a perfect thickness distribution which has the best possible thermomechanical performance.

[0234] It will be appreciated that this optimization may be performed using various merit functions. In some embodiments, the merit function is based on the thermomechanical performance of at least a portion of the turbine housing 100. For example, the at least a portion may include an outer circumferential portion of the turbine housing 100. Furthermore, the optimization may be performed using any type of optimization process (for example to minimize a merit function) as desired or required. Examples of such optimization methods may include, for example, any of the following: trial and error; genetic optimization algorithms; Newton’s method in optimization (also known as the Newton-Raphson method) ; simulated annealing; a least squares method; and / or a quadratic programming active set method.

[0235] An embodiment of the method 300 is shown schematically in Figure 14. This embodiment of the method 300 comprises: a step 310 of generating a plurality of different candidate thickness distributions of the dividing wall. This embodiment of the method 300 further comprises: a step 320 of assessing a thermomechanical performance of each of the plurality of different candidate thickness distributions. This embodiment of the method 300 further comprises: a step 330 of selecting the thickness distribution of the dividing wall to be one of the plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.

[0236] A selection of a thickness distribution that optimizes a thermomechanical performance of the turbine housing 100 may be made using finite element analysis.

[0237] In some embodiments of the method, thermomechanical performance may be assessed (for example at step 320) based on a magnitude of thermally induced stress in the, or a part of, the housing 100. It will be appreciated that, as used here, thermally induced stress is intended to comprise compressive and / or tensile stress.

[0238] In some embodiments of the method, thermomechanical performance may be assessed (for example at step 320) based on a time of thermomechanical failure of the, or a part of, the housing 100.

[0239] In some embodiments of the method, the method comprises generating at least one candidate thickness distribution (for example at step 310) .

[0240] Figure 15 schematically shows an embodiment of a method 400 for generating a candidate thickness distribution (which may, for example, form part of step 310) . As schematically shown in Figure 15, in an embodiment of the method, the generation 400 of the or each candidate thickness distribution may comprise: a step 410 of selecting a cross-section of the first volute 106a at at least two positions along the dividing wall 122 at or upstream of the critical plane 116a of that volute 106a; and a step 420 of interpolating between the cross-sections at said at least two positions so as to define a shape of that volute 106a for a range of positions corresponding to said at least two positions.

[0241] The generation 400 of the or each candidate thickness distribution may further comprise: a step 430 of selecting a cross-section of the second volute 106b at at least two positions along the dividing wall 122 at or upstream of the critical plane 116b of that volute 106b; and a step 440 of interpolating between the cross-sections at said at least two positions so as to define a shape of that volute 106a for a range of positions corresponding to said at least two positions.

[0242] As schematically shown in Figure 15, in an embodiment of the method, the generation 400 of the or each candidate thickness distribution may further comprise: a step 450 of determining the candidate thickness distribution from said defined shapes of the first and second volutes (as defined at steps 420 and 440) .

[0243] As used here (for example, in steps 410 and 430) “cross section” is intended to mean the size, shape and position of a cross section of a volute 106a, 106b. Such a cross section may be generally perpendicular to a flow direction of gas through the volute 106a, 106b in use.

[0244] It will be appreciated that any suitable interpolation method may be used. For example, the interpolation (performed at steps 420 and 440) may be performed within a computer-aided drafting (CAD) model or design. For example, the interpolation may comprise a sweeping function within a CAD program.

[0245] Note that the turbine housing 100 shown in Figures 2A-2H may have been generated using a method 400 of the form shown in Figure 15. For example, the (eight) cross sections of the turbine housing 100 shown in Figure 4 (in planes S2-S9) may have been selected and then an interpolation may have been used to generate the a gas flow volume (as shown in Figure 3) and the turbine housing 100 (shown in Figures 2A to 2H) . Similarly, the second new turbine housing represented by the gas flow volume 142 shown in Figure 9 may have been generated using a method 400 of the form shown in Figure 15. For example, the (six) cross sections of the second new turbine housing shown in Figure 10 (in planes S1-S6) may have been selected and then an interpolation may have been used to generate the a gas flow volume 142 as shown in Figure 9.

[0246] It will also be appreciated that the cross-sections of the volute (s) 106a, 106b at various positions along the dividing wall 122 can be selected in various ways.

[0247] For example, at least some of the cross sections may be imposed by other considerations (i.e. they may be of the form of boundary conditions) .

[0248] For example, the turbine housing 100 may form part of a turbocharger and, in use, exhaust gas may be provided to the two (exhaust gas inlet) volutes 106a, 106b from an exhaust manifold (also referred to as an outlet manifold) of an engine to which the turbocharger is attached. The turbine housing 100 may be designed for use with a specific engine and, therefore, the inlet 102 of the turbine housing 100 may be matched to a corresponding outlet of the exhaust manifold (also referred to as an outlet manifold) of that engine. For example, the turbine housing 100 may define a flange 110 for connection to an engine. At least one of the cross sections of the first and second volutes 106a, 106b that is selected (and input into the interpolation) may be a cross section at the inlet 102 of the turbine housing 100 and may be selected (or input into the design method as a boundary condition) so as to match an outlet cross section of an engine.

[0249] As explained above, the flow characteristics of through the turbine stage of a turbocharger are dependent on: the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes 106a, 106b at the critical planes 116a, 116b; and the radius of the turbine wheel. Therefore, for a given turbine wheel the flow characteristics of the turbine stage are dependent on the flow area and radius (of the centroid of the flow area from the axis) of the volutes 106a, 106b at the critical planes 116a, 116b. As explained above, these are selected so as to achieve optimal performance for a particular set point of engine running conditions. Therefore, at least one of the cross sections of the first and second volutes 106a, 106b that is selected (and input into the interpolation) may be a cross section at each of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b so as to achieve optimized performance for a desired set point of engine running conditions.

[0250] Typically, the thickness of the dividing wall 122 between the inlet 102 and the critical plane (s) 116a, 116b is generally uniform. In particular, there is a prejudice against rapidly increasing the thickness of the dividing wall 122 proximate to (and upstream of) the critical planes 116a, 116b as any increase in thickness may result in decrease of the cross sectional areas of the first and second flow passages upstream of the critical planes 116a, 116b. However, note that the critical planes 116a, 116b are the planes at which the cross-sectional area of the volutes 106a, 106b are at a local minimum upstream of an exit 112a, 112b of the volute 106a, 106b. Therefore, such a change cannot be tolerated since this may change the location and size of the critical plane (s) 116a, 116b and, as explained above, this has been carefully selected to match a desired set point of engine conditions.

[0251] Additionally or alternatively, at least some of the cross sections may be selected, for example manually, by a designer / engineer.

[0252] In some embodiments, in the generation of the or each candidate thickness distribution, at step 410, the cross sections of the first volute 106a at least two positions along the dividing wall may comprise: a cross section at the inlet 102; a cross section at a critical plane 116a of that volute 106a; a cross section at at least one position intermediate the inlet 102 and the critical plane 116a of that volute 106a. Similarly, in some embodiments, in the generation of the or each candidate thickness distribution, at step 430, the cross sections of the second volute 106b at least two positions along the dividing wall may comprise: a cross section at the inlet 102; a cross section at a critical plane 116b of that volute 106b; a cross section at at least one position intermediate the inlet 102 and the critical plane 116b of that volute 106b.

[0253] A position intermediate the inlet 102 and the critical plane 116a, 116b of a volute 106a, 106b may be referred to as an intermediate position of that volute 106a, 106b. The cross section (s) at the least one intermediate position may be selected, for example manually, by a designer / engineer.

[0254] Such an arrangement is particularly advantageous since it allows an designer or engineer to manipulate the thickness distribution of the dividing wall 122 so as to influence (for example improve or optimize) a thermomechanical performance of the turbine housing. Rather than simply interpolating between just the two boundary conditions, such embodiments allow for additional constraints to be input before the interpolation is performed. This may allow, for example, for a thickness of the dividing wall 122 intermediate the inlet to be increased to improve a thermomechanical performance of the turbine housing.

[0255] In some embodiments, the new method may comprise generating a plurality of such candidate thickness distributions. For example, the method 400 for generating at least one candidate thickness distribution, as shown in Figure 15, may form part of the step 310 of the method 300 shown in Figure 14. Any two of the plurality of candidate thickness distributions may be generated from two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b.

[0256] It will be appreciated that in order for any two of the plurality of candidate thickness distributions to be generated from two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b, at least one member from one of the two sets of selected cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b should be different from all of the members of the other one of the two sets of selected cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b. It will also be appreciated that, in general, there may be some cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b that are common to two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes 106a, 106b.

[0257] For example, in some embodiments, each candidate thickness distribution may be generated from a set of cross sections comprising: for each of the first and second volutes 106a, 106b: a cross section at the inlet 102; cross section at a critical plane 116a, 116b of that volute 106a, 106b; and a cross section at at least one position intermediate the inlet 102 and the critical plane 116a, 116b of that volute 106a, 106b. Two different candidate thickness distributions may be generated using the same cross sections at the inlet 102 and the same cross sections at the critical planes 116a, 116b of that volutes 106a, 106b. However, for any two candidate thickness distributions, at least one of different intermediate cross section may be used.

[0258] As explained above, in some embodiments, the portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102 and the respective first and second critical planes 116a, 116b may be generally linear (in contrast, a portion of each volute 106a, 106b downstream of the critical planes 116a, 116b may spiral around the axis 108 of the housing 100) .

[0259] The portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102 and the respective first and second critical planes 116a, 116b extend generally in a first direction parallel to the direction of gas flow through the volutes 106a, 106b during use. The first direction may be referred to as the z-direction.

[0260] The portions of the first and second volutes 106a, 106b between the inlet 102 and the respective first and second critical planes 116a, 116b also extend generally in a second direction (which is generally perpendicular to the direction of gas flow through the volutes 106a, 106b during use) . The second direction may be referred to as the y-direction.

[0261] The thickness distribution may be a thickness in a third direction. The third direction may be referred to as the x-direction.

[0262] In general, the positions of the cross sections used for the interpolation (in a direction in which the first and second volutes 106a, 106b are spaced apart from each other) may vary across different sets of cross sections (i.e. for different thickness distribution candidates) . A position in a direction in which the first and second volutes 106a, 106b are spaced apart from each other may be referred to as the x-direction herein. A position in a direction in which the first and second volutes 106a, 106b are spaced apart from each other is a position in the third direction (i.e. the direction in which the thickness distribution is defined) and may be referred to as the x-direction herein.

[0263] In some embodiments, at least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes 106a, 106b, a position of at least one of the selected cross sections in a direction in which the first and second volutes 106a, 106b are spaced apart from each other (i.e. the x-direction) is different to the position in the direction in which the first and second volutes 106a, 106b are spaced apart from each other of all of the selected cross sections for that volute 106a, 106b for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0264] In general, the different sets of cross sections may vary in position (s) (of at least one of the cross sections) along the dividing wall 122. Position along the dividing wall may be referred to as the z-direction herein.

[0265] In some embodiments, at least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes 106a, 106b, a position along the dividing wall 122 (i.e. position in the z-direction) of at least one of the selected cross sections is different to the positions of all of the selected cross sections for that volute 106a, 106b for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0266] In general, the sizes of the cross sections may vary across different sets of cross sections.

[0267] In some embodiments, at least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes 106a, 106b, a size of at least one of the selected cross sections is different to the size of all of the selected cross sections for that volute 106a, 106b for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0268] In general, the shapes of the cross sections may vary across different sets of cross sections.

[0269] In some embodiments, at least one of the plurality of candidate thickness distributions may be generated such that, for at least one of the first and second volutes 106a, 106b, a shape of at least one of the selected cross sections is different to the shape of all of the selected cross sections for that volute 106a, 106b for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.

[0270] In some embodiments, the method comprises generating a plurality of such candidate thickness distributions and further comprises selecting the thickness distribution of the dividing wall 122 to be one of said plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.

[0271] In some embodiments, at least one candidate thickness distribution is generated at least partially from a cross section of the first volute 106a and a cross section of the second volute 106b at a position along the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b that correspond to a thickness of the dividing wall 122 that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical planes 116a, 116b by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.

[0272] In some embodiments, each of the first and second volutes 106a, 106b defines a critical plane 116a, 116b and the selected thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 is such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical plane (s) 116a, 116b by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.

[0273] This may, for example, be achieved by appropriate selection of one or more intermediate cross sections (i.e. cross sections between the inlet and the critical plane) of the first and second volutes 106a, 106b.

[0274] As explained above, despite prejudice in the art against rapidly increasing the thickness of the dividing wall 122 proximate to (and upstream of) the critical planes 116a, 116b, the inventors have realized that it is possible for the thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 to be such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at said critical plane (s) 106a, 106b by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater. For example, this may be achieved by also changing the other walls of the turbine housing 100 that define the volutes 106a, 106b so that the critical planes 116a, 116b remain unchanged. Furthermore, it has been found that such an arrangement can result in a surprising increase in the lifetime of the turbine housing 100. For example, it has been found by the inventors (from thermomechanical analysis) that such turbine housings 100 tend to fail in a region of the outer (circumferential) surface of the turbine housing 100 in the vicinity of the dividing wall 122 (typically between the inlet 102 and the critical planes 116a, 116b) . Furthermore, it has been found that by adjusting the dividing wall thickness 122 the lifetime of the turbine housing 100 can be improved by at least a factor of two. It is particularly surprising that such a variation in the thickness of the dividing wall 122 can have such an impact on the lifetime of the turbine housing 100 since the turbine housings 100 tend to fail on an outer wall. Therefore, it would seem more obvious to consider varying a thickness of the outer wall (s) of the housing 100.

[0275] In general, in embodiments of the present disclosure, the first factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0276] In some embodiments the first factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the first factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the first factor may be 2.5 or greater.

[0277] In some embodiments, at least one candidate thickness distribution may be generated at least partially from a cross section of the first volute 106a and a cross section of the second volute 106b at a position along the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b that correspond to a thickness of the dividing wall 122 that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the inlet 102 by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.

[0278] In some embodiments, each of the first and second volutes 106a, 106b defines a critical plane 116a, 116b and the selected thickness distribution of the dividing wall 122 as a function of distance from the inlet 102 may be such that at least a portion of the dividing wall 122 upstream of the critical planes 116a, 116b of the first and second volutes 106a, 106b has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall 122 at the inlet 102 by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.

[0279] In some embodiments, the thickness of the dividing wall 122 at the critical plane (s) 106a, 106b may be substantially the same as the thickness of the dividing wall 122 at the inlet 102. For such embodiments, the second factor may be substantially equal to the first factor.

[0280] In general, the second factor may be significantly greater than, potentially significantly greater than 1.3.

[0281] In some embodiments the second factor may be 1.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.5 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.6 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.7 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.8 or greater. In some embodiments the second factor may be 1.9 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.0 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.1 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.2 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.3 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.4 or greater. In some embodiments the second factor may be 2.5 or greater.

[0282] In some embodiments of the method, the thickness distribution may be selected so as to maximize a lifetime of the turbine housing 100.

[0283] In some embodiments, the method may comprises: parameterizing the thickness distribution; and selecting a set of parameters.

[0284] Although the invention has been described in relation to a turbine which may form part of a turbocharger, in other embodiments the turbine may form part of any appropriate turbomachine.

[0285] While specific embodiments of the invention have been described above, it will be appreciated that the invention may be practiced otherwise than as described. The descriptions above are intended to be illustrative, not limiting. Thus it will be apparent to one skilled in the art that modifications may be made to the invention as described without departing from the scope of the claims set out below

Claims

1.A turbine housing, the turbine housing defining:an inlet;an outlet;first and second volutes which respectively define first and second flow passages between the inlet and the outlet which respectively define first and second volute exits distal the inlet; andan axis of the housing, the first and second volutes being defined around the axis;wherein each of the first and second volutes defines a critical plane;wherein the first and second volutes are separated by a dividing wall; andwherein a thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.2.The turbine housing of claim 1 wherein at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes and less than a first percentage of the distance between the inlet and the closest critical plane from the closest critical plane has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) , wherein the first percentage is less than 30 %.3.The turbine housing of claim 1 or claim 2 wherein at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes and less than a second percentage of the distance between the inlet and the closest critical plane from the closest critical plane has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least the first factor, wherein the second percentage is less than 40 %.4.The turbine housing of any preceding claim wherein the turbine housing further defines at least one wastegate passage that connects at least one of the first and second volutes, at a position upstream of the critical plane of the volute, to the outlet.5.The turbine housing of claim 4 wherein at least one wastegate passage connects each of the first and second volutes, at a position upstream of the critical plane of the volute, to the outlet.6.The turbine housing of any preceding claim wherein the thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.7.An assembly comprising:the turbine housing of any preceding claim; andat least one wastegate valve member.8.The assembly of claim 7 when dependent either directly or indirectly on claim 4 wherein the at least one wastegate valve is configurable in at least: a first configuration in which the at least one wastegate passageway is in fluid communication with the at least one volute; and a second configuration in which the at least one wastegate passageway is not in fluid communication with the at least one volute.9.The assembly of claim 7 or claim 8 further comprising a support for the or each wastegate valve member;wherein the or each support comprises:a shaft extending through a through a bore in a wall of the turbine housing such that a first portion of the shaft is disposed in a wastegate passageway and a second portion of the shaft is disposed on an exterior of the turbine housing; anda portion extending at least partially radially from the first portion of the shaft; andwherein the or each wastegate valve member is supported by the portion extending at least partially radially from the first portion of the shaft of a corresponding support.10.The assembly of claim 9 further comprising an actuator for the or each support, the actuator being operable to rotate the second portion of the shaft.11.The assembly of any one of claims 7 to 10 further comprising:a turbine wheel;a shaft supporting the turbine wheel; anda bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis;wherein the turbine wheel is disposed between the exits of each of the first and second volutes and the outlet.12.An assembly comprising:the turbine housing of any one of claims 1 to 6;a turbine wheel;a shaft supporting the turbine wheel; anda bearing housing supporting the shaft for rotation about an axis;wherein the turbine wheel is disposed between the exits of each of the first and second volutes and the outlet.13.The assembly of any one of claims 7 to 12 further comprising a nozzle member disposed between the exits of each of the first and second volutes and the turbine wheel.14.A turbocharger comprising the turbine housing of any one of claims 1 to 6 or the assembly of any one of claims 7 to 13.15.A method for designing a turbine housing, the turbine housing defining: an inlet; an outlet; and first and second volutes separated by a dividing wall, first and second volutes respectively defining first and second flow passages between the inlet and the outlet which respectively define first and second volute exits distal the inlet, the method comprising:selecting a thickness distribution of the dividing wall upstream of critical planes of the first and second volutes in dependence on a thermomechanical performance of the turbine housing.16.The method of claim 15 wherein the thickness distribution is selected so as to optimize a thermomechanical performance of the turbine housing.17.The method of claim 16 wherein the method comprises:generating a plurality of different candidate thickness distributions of the dividing wall;assessing a thermomechanical performance of each of the plurality of different candidate thickness distributions; andselecting the thickness distribution of the dividing wall to be one of the plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.18.The method of claim 16 or claim 17 wherein a selection of a thickness distribution that optimizes a thermomechanical performance of the turbine housing is made using finite element analysis.19.The method of any one of claims 16 to 18 wherein thermomechanical performance is assessed based on a magnitude of thermally induced stress in the, or a part of, the housing.20.The method of any one of claims 16 to 19 wherein thermomechanical performance is assessed based on a time of thermomechanical failure of the, or a part of, the housing.21.The method of any one of claims 15 to 20 wherein the method comprises generating at least one candidate thickness distribution, the generation of the or each candidate thickness distribution comprising:for each of the first and second volutes:selecting a cross-section of that volute at at least two positions along the dividing wall at or upstream of the critical plane of that volute; andinterpolating between the cross-sections at said at least two positions so as to define a shape of that volute for a range of positions corresponding to said at least two positions; anddetermining the candidate thickness distribution from said defined shapes of the first and second volutes.22.The method of claim 21 wherein for the generation of the or each candidate thickness distribution, for each of the first and second volutes, the at least two positions along the dividing wall comprise:a cross section at the inlet;a cross section at a critical plane of that volute; anda cross section at at least one position intermediate the inlet and the critical plane of that volute.23.The method of claim 21 wherein the method comprises generating a plurality of such candidate thickness distributions, and wherein any two of the plurality of candidate thickness distributions are generated from two different sets of selected cross-sections of the first and second volutes.24.The method of claim 23 wherein at least one of the plurality of candidate thickness distributions is generated such that, for at least one of the first and second volutes, a position of at least one of the selected cross sections in a direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other is different to the position in the direction in which the first and second volutes are spaced apart from each other of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.25.The method of claim 23 or claim 24 wherein at least one of the plurality of candidate thickness distributions is generated such that, for at least one of the first and second volutes, a position along the dividing wall of at least one of the selected cross sections is different to the positions of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.26.The method of any one of claims 23 to 25 wherein at least one of the plurality of candidate thickness distributions is generated such that, for at least one of the first and second volutes, a size of at least one of the selected cross sections is different to the size of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.27.The method of any one of claims 23 to 26 wherein at least one of the plurality of candidate thickness distributions is generated such that, for at least one of the first and second volutes, a shape of at least one of the selected cross sections is different to the shape of all of the selected cross sections for that volute for at least one other of the plurality of candidate thickness distributions.28.The method of any one of claims 21 to 27 wherein the method comprises generating a plurality of such candidate thickness distributions and further comprises selecting the thickness distribution of the dividing wall to be one of said plurality of different candidate thickness distributions that has the best thermomechanical performance.29.The method of any one of claims 21 to 27 wherein each of the first and second volutes defines a critical plane; and wherein at least one candidate thickness distribution is generated at least partially from a cross section of the first volute and a cross section of the second volute at a position along the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes that correspond to a thickness of the dividing wall that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical planes by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.30.The method of any one of claims 15 to 29 wherein each of the first and second volutes defines a critical plane; and wherein the selected thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at said critical plane (s) by at least a first factor and wherein the first factor is 1.3 or greater.31.The method of any one of claims 21 to 30 wherein each of the first and second volutes defines a critical plane; and wherein at least one candidate thickness distribution is generated at least partially from a cross section of the first volute and a cross section of the second volute at a position along the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes that correspond to a thickness of the dividing wall that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.32.The method of any one of claims 21 to 31 wherein each of the first and second volutes defines a critical plane; and wherein the selected thickness distribution of the dividing wall as a function of distance from the inlet is such that at least a portion of the dividing wall upstream of the critical planes of the first and second volutes has a thickness that is greater than the thickness of the dividing wall at the inlet by at least a second factor and wherein the second factor is 1.3 or greater.33.The method of any one of claims 15 to 32 wherein the thickness distribution is selected so as to maximize a lifetime of the turbine housing.34.The method of any one of claims 15 to 33 wherein the method comprises:parameterizing the thickness distribution; andselecting a set of parameters.

Images