[發明專利]可變流量的渦輪裝置

有效

• 申請號: 201110080999.1
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN102192000A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 李永泰;劉云崗;朱智富;王航;劉瑩;宋麗華
• 申請（專利權）人: 康躍科技股份有限公司
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22;F02C6/12;F01D17/10;F01D25/24
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江

技術領域

本發明涉及一種可變截面增壓器，具體地說涉及一種通過不同截面流道之間的共同工作來滿足發動機各個工況的性能要求的帶移動擋板的可變流量的渦輪裝置，屬于內燃機領域。

技術背景

隨著排放法規的日益嚴格，要求增壓器必須具有增壓壓力和排氣壓力可調節的功能，由此可變截面增壓器就成為國內外研發的重點。現有的應用較多的可變截面增壓器都是在有葉噴嘴環上進行，主要有兩種方案，其中旋葉式是調節其噴嘴環葉片的角度(VNT)，軸向移動式是調節噴嘴環盤面的軸向位置(VGT)。在無葉蝸殼上實現可變截面出現過舌形擋板式和移動側壁式等幾種方案，由于其可變裝置增加了氣流的擾動，造成流動損失增大，渦輪效率降低，因而沒有得到推廣。

旋葉式可變截面渦輪增壓器的結構示意圖如附圖1所示，旋葉式可變截面增壓器的渦輪部分包括蝸殼2、蝸殼噴嘴3、渦輪葉輪7三部分。噴嘴葉片6被安裝在噴嘴環支撐盤5上，傳動裝置4通過控制噴嘴葉片6的旋轉角度來改變蝸殼噴嘴3的流通面積和出口氣流角度，使廢氣按照設計的角度吹響渦輪葉輪7的周邊，推動渦輪葉輪7高速旋轉，完成對渦輪葉輪7的做功過程，進而帶動壓氣機1對軸向進入壓氣機1的空氣壓縮做功，提高了進入氣缸的空氣的進氣密度，實現增壓的目的。

旋葉式可變截面渦輪增壓器通過控制噴嘴葉片6的旋轉角度來改變渦輪的進氣流通面積，控制方便，但在實際的應用過程中存在著一些缺陷：

發動機在大流量工況下，噴嘴葉片6的開度增大，距離渦輪葉片前緣較近，限制了其開度增大的調節范圍。發動機在小流量工況下，噴嘴葉片6的開度很小，這時噴嘴出口氣流的周向速度高，渦輪變為沖動式渦輪，撞擊損失較大；另外噴嘴出口距離葉輪入口較遠，在其中的環形區氣流相互干涉，增加了流動損失，從而使增壓器效率下降。

發動機的排出廢氣排溫高達650～850度左右，渦輪增壓器工作環境惡劣、強烈的振動對傳動裝置4的可靠性提出了很高的要求，但是截至目前為止傳動裝置4可靠性的問題一直沒有得到有效地解決。

移動噴嘴環盤面軸向位置的方案通過直接改變噴嘴環通道的寬度改變噴嘴流動截面積，大流量工況寬度增大以降低流速，小流量工況寬度減小以增加流速，從而適應不同工況的要求。其缺點主要是：噴嘴環寬度的改變同時改變了噴嘴進出口的寬度，在噴嘴進出口形成階梯狀邊緣，帶來流動損失，并在出口使葉輪在葉片高度上進氣不均勻，增加了氣流在葉輪中的流動損失。另外還存在高溫調節可靠性和密封的問題。

舌形擋板可變截面渦輪增壓器是在無葉蝸殼上實現的方案之一，在公開號為CN101418708A，名稱為廢氣渦輪增壓器的發明專利中，詳細闡述了舌形擋板可變截面增壓器的工作原理，通過調節裝置調節舌形擋板的開度，使環形進氣道的進口面積發生變化，當舌形擋板向著離開渦輪的方向轉動時，環形流道的進口面積減小，進入渦輪的氣流速度增大，提高了動能，反之速度減小，動能減小，根據需要對舌形擋板進行調節，達到所需要的動能，滿足發動機各個工況的性能要求。但是舌形擋板可變截面增壓器也存在著一些缺點：調節裝置在加工安裝實現上較為復雜，并且最主要的舌形擋板在改變進氣流道截面時，使流體的流動線路發生較大的變化，增大了流動損失，并且在舌形擋板后部形成較強的渦流，使增壓器的效率較低。在無葉蝸殼上還有移動側壁等可變截面方案，但這些方案同舌形擋板式一樣，都因增大了流動損失，使渦輪效率大幅降低，并沒有得到推廣應用。可見在無葉蝸殼上實現可變截面存在著較大的難度。

發明內容

本發明要解決的問題是針對前述各種可變截面渦輪增壓器存在的可靠性差、效率低等問題，提供一種結構簡單、成本低、工作可靠、可用于無葉蝸殼，在小流量下具有較高的效率和加速響應性同時能有效的兼顧大流量的效率和流通能力的可變流量的渦輪裝置。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案：

一種可變流量的渦輪裝置，

包括蝸殼，所述蝸殼上設有進氣流道；

所述進氣流道內設有間隔壁和橫向截面為弧形的移動擋板；

移動擋板在進氣流道內可沿蝸殼軸向移動；

所述移動擋板的其中一端從蝸殼的一側伸出并傳動連接有移動擋板控制裝置；

當移動擋板的另一端移動至蝸殼的另一側時，移動擋板將蝸殼間隔成互不相通的蝸殼外流道和蝸殼內流道。

移動擋板控制裝置驅動所述移動擋板在蝸殼展向方向上移動，從而改變所述蝸殼內流道和所述蝸殼外流道的流量分配比例。

以下是本發明對上述方案的進一步改進：

所述蝸殼外流道和蝸殼內流道平行設置。