[發(fā)明專利]可變截面復(fù)合渦輪裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010279953.8
• 申請(qǐng)日: 2010-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN101985897A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱智富;郭曉偉;王航;李永泰;李延昭;劉功利;楊國(guó)強(qiáng);宋麗華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康躍科技股份有限公司
• 主分類號(hào): F02B37/24
• 分類號(hào): F02B37/24;F02B37/22;F01D25/24
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 李江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的渦輪裝置，具體的說涉及一種用于渦輪增壓的可變截面復(fù)合渦輪裝置，能有效的兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的低速和高速增壓要求，屬于內(nèi)燃機(jī)增壓領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，增壓器被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)。為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況下特別是低速工況下的性能和排放要求，增壓器必須提供更高的增壓壓力，并具有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力和排氣壓力的可調(diào)節(jié)功能，可變截面增壓器已經(jīng)成為增壓領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)。目前普遍采用在渦輪蝸殼噴嘴處增加可旋轉(zhuǎn)葉片的結(jié)構(gòu)來滿足變截面的要求，與固定截面和廢氣旁通型增壓器相比，它能有效地拓寬渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配范圍，實(shí)現(xiàn)增壓壓力和排氣壓力的可調(diào)節(jié)功能。

旋葉式可變截面增壓器結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示，旋葉式可變截面增壓器的渦輪部分包括渦輪蝸殼20、蝸殼噴嘴22、渦輪葉輪24三部分。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣經(jīng)渦輪蝸殼進(jìn)氣道26到達(dá)蝸殼噴嘴22，在噴嘴處安裝一組可旋轉(zhuǎn)噴嘴葉片23，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19通過控制噴嘴葉片23的角度來改變噴嘴的流通面積和出口氣流的角度，使氣流按設(shè)計(jì)的角度進(jìn)入渦輪葉輪24做功，渦輪葉輪帶動(dòng)同軸安裝的壓氣機(jī)葉輪29高速旋轉(zhuǎn)，將新鮮空氣壓縮后送入氣缸參與燃燒，實(shí)現(xiàn)增壓的目的。

旋葉式可變截面增壓器通過改變噴嘴葉片的角度來改變渦輪流通面積，控制方便。但是在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這種旋葉式可變渦輪增壓器存在一些缺點(diǎn)。在大流量工況下，噴嘴葉片的開度增大，噴嘴葉片的尾緣距離渦輪葉片的前緣較近，廢氣中的顆粒會(huì)對(duì)噴嘴葉片造成較大的磨損。在小流量工況下，噴嘴葉片開度很小，這時(shí)噴嘴出口氣流的周向速度高而徑向速度低，渦輪進(jìn)氣角度很大，渦輪變?yōu)榧儧_動(dòng)式渦輪，渦輪效率下降。另一方面噴嘴處的流通截面變化劇烈，節(jié)流損失較大，從而使渦輪效率進(jìn)一步下降。另外，渦輪增壓器工作在一個(gè)高溫、強(qiáng)振動(dòng)的惡劣環(huán)境中，過于復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得提高旋葉式可變截面增壓器的可靠性和壽命變得異常困難，過于復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)還導(dǎo)致高昂的成本，限制了該類型可變截面增壓器的市場(chǎng)應(yīng)用。

因此希望設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高，并且在小流量時(shí)具有較高效率、較大扭矩的新型可變截面渦輪結(jié)構(gòu)，來解決目前旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)的渦輪增壓器在可靠性、成本和效率方面存在的問題，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)工況下對(duì)增壓壓力的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是針對(duì)旋葉式可變截面增壓器的上述缺陷提供一種用于渦輪增壓的可變截面復(fù)合渦輪裝置，能夠提高渦輪在發(fā)動(dòng)機(jī)低速區(qū)的效率和扭矩以及渦輪轉(zhuǎn)子的響應(yīng)特性。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可變截面復(fù)合渦輪裝置，包括雙流道渦輪蝸殼，所述雙流道渦輪蝸殼上設(shè)有兩個(gè)氣流通道，雙流道渦輪蝸殼上設(shè)有與氣流通道連通的蝸殼出氣口和蝸殼進(jìn)氣口，在雙流道渦輪蝸殼內(nèi)設(shè)有復(fù)合渦輪葉輪，所述復(fù)合渦輪葉輪由兩個(gè)渦輪葉輪復(fù)合而成，兩個(gè)渦輪葉輪與兩個(gè)氣流通道一一對(duì)應(yīng)配合。

以下是發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述渦輪葉輪包括一級(jí)渦輪葉輪和二級(jí)渦輪葉輪，所述一級(jí)渦輪葉輪固接在二級(jí)渦輪葉輪的外緣位置。

進(jìn)一步改進(jìn)：

所述一級(jí)渦輪葉輪包括一級(jí)渦輪進(jìn)口部和一級(jí)渦輪中間部；二級(jí)渦輪葉輪包括二級(jí)渦輪進(jìn)口部和二級(jí)渦輪中間部，所述一級(jí)渦輪中間部與二級(jí)渦輪進(jìn)口部固接，一級(jí)渦輪葉輪和二級(jí)渦輪葉輪共用一個(gè)渦輪出口部。

進(jìn)一步改進(jìn)：

所述一級(jí)渦輪葉輪的進(jìn)口直徑大于二級(jí)渦輪葉輪的進(jìn)口直徑；一級(jí)渦輪葉輪的進(jìn)口寬度小于二級(jí)渦輪葉輪的進(jìn)口寬度。

一級(jí)和二級(jí)渦輪進(jìn)口部的進(jìn)口寬度和進(jìn)口直徑根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的具體性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，一級(jí)進(jìn)口部的進(jìn)口寬度和進(jìn)口直徑以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)的性能和排放要求為設(shè)計(jì)目標(biāo)，二級(jí)渦輪進(jìn)口部的進(jìn)口寬度和進(jìn)口直徑與一級(jí)渦輪葉輪相配合，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)中高轉(zhuǎn)速時(shí)的性能和排放要求為設(shè)計(jì)目標(biāo)，并滿足發(fā)動(dòng)機(jī)額定點(diǎn)的通流能力要求，避免增壓器超速和增壓壓力過高。

進(jìn)一步改進(jìn)：

所述一級(jí)渦輪葉輪設(shè)置在靠近渦輪輪盤一側(cè)，二級(jí)渦輪葉輪設(shè)置在靠近渦輪輪緣一側(cè)。

進(jìn)一步改進(jìn)：所述渦輪輪盤為鏤空型輪盤，采用這種結(jié)構(gòu)可獲得較小的渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高渦輪增壓器的加速響應(yīng)特性。

另一種改進(jìn)：所述渦輪輪盤為半封閉輪盤，采用這種結(jié)構(gòu)后由輪盤背部的間隙導(dǎo)致的流動(dòng)損失減小，渦輪效率提高，同時(shí)還可以提高渦輪葉輪的強(qiáng)度。

另一種改進(jìn)：

所述氣流通道包括小流道和大流道，所述小流道與一級(jí)渦輪相配合，大流道與二級(jí)渦輪相配合。

進(jìn)一步改進(jìn)：