[發明專利]具有渦輪的分開渦輪殼體和環形旋轉旁通閥的渦輪增壓器

有效

• 申請號: 201110463037.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102536434A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: A·隆巴;N·塞里斯;M·帕拉尼亞潘;A·H·切拉亞
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F02B37/18
• 分類號: F02B37/18;F01D25/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝

相關申請的交叉引用

本申請與2009年11月3日提交的美國專利申請序列號12/611,816和2010年4月30日提交的美國專利申請序列號12/711,434有關，所述兩個申請的全部內容在此通過引用并入本文中。

技術領域

本公開涉及排氣驅動渦輪增壓器，其具有用于供給到渦輪的兩個獨立的排氣流的分開渦輪殼體。本公開更特別地涉及在某些發動機操作條件下允許排氣繞過渦輪的旁通裝置。

背景技術

在傳統的渦輪增壓器中，渦輪殼體限定旁通管道，旁通管道通常位于貫通殼體的主孔一側，且旁通管道經由旁通閥連接到排氣入口或殼體的蝸殼。旁通閥通常是回轉或提升類型的閥門，其包括被推動抵靠環繞旁通通道開口的閥座的圓形閥構件。所述閥通常布置成使得排氣壓力在趨于打開所述閥的方向上作用于閥構件。與此布置相關的一個缺點是：由于氣壓趨于打開閥，所以難以將所述閥完全密封在關閉位置。經過關閉的旁通閥的泄漏是渦輪并因此是渦輪增壓器及其關聯的發動機性能下降的原因。對于泄漏問題的典型解決方案是預加載旁通閥構件抵靠閥座，但是這常常不能完全消除泄漏，并且在任何情況下其導致額外的問題，例如用于打開閥所需的致動力的增加。

此外，回轉閥或提升閥往往在可控性方面差，尤其在縫隙打開(crack-open)位置，并且通常而言，旁通流率與閥位置是高度非線性的，這使得適當地調節旁通流率非常困難。這導致例如渦輪增壓器和發動機系統的瞬態響應差的問題。

上述申請12/611,816和12/711,434描述了本申請的受讓人之前所作出的發展，其涉及渦輪增壓器渦輪部件中改進的旁通閥裝置。本申請給出了特別適于具有分開渦輪殼體/蝸殼構造的渦輪增壓器的更進一步的發展。

發明內容

本公開描述了尋求解決例如上面所指問題的具有分開渦輪殼體并具有新型旁通裝置的渦輪增壓器的各種實施例。在一個實施例中，渦輪增壓器包括安裝在壓縮機殼體內的壓縮機葉輪以及安裝在渦輪殼體內且通過軸連接到壓縮機葉輪的渦輪葉輪。渦輪殼體限定連接到圍繞渦輪葉輪的蝸殼的排氣入口。蝸殼是分開蝸殼，其限定兩個(即，第一和第二)獨立的空間，分別接收來自內燃發動機的兩個獨立排氣流。渦輪殼體進一步限定軸向孔，已經通過渦輪葉輪的排氣通過該軸向孔從渦輪殼體排出。

渦輪殼體另外限定一對(即第一和第二，或外部和內部)同心環形旁通通道，其圍繞所述孔且布置成允許分開蝸殼的第一和第二獨立空間的每一個中的排氣作為獨立的旁通流繞過渦輪葉輪。第一或外部旁通通道徑向地在第二或內部旁通通道的外部且同心地圍繞第二或內部旁通通道。環形旁通閥布置成與旁通通道連通。旁通閥包括環形形狀的固定閥座和環形形狀的旋轉閥構件，旋轉閥構件相對于軸線與所述閥座共軸地布置。閥構件布置成抵靠閥座且能夠繞軸線旋轉以便選擇性地改變閥座和閥構件中的各自孔口之間的對準度，從限定旁通閥關閉條件的不對準到限定旁通閥打開條件的至少部分對準。

該旁通裝置的優點在于相對于上述的回轉和提升類型旁通閥裝置，排氣壓力在趨向于改進而不是阻礙、密封的方向上作用在閥上。

進一步的優點在于相比回轉或提升閥所通常可能實現的可控性，所述閥可實現更好地可控性，特別是在縫隙打開位置。

在一個具體實施例中，閥構件限定多個第一或外部閥構件孔口和多個第二或內部閥構件孔口。外部閥構件孔口繞軸線周向地間隔開并且位于距軸線相對較大的徑向距離處，而內部閥構件孔口繞軸線周向地間隔開并且位于距軸線相對較小的徑向距離處。也就是說，外部閥構件孔口布置成圓環，其在內部閥構件孔口的圓環的徑向外部且同心地圍繞內部閥構件孔口的圓環。相應地，閥座限定多個外部閥座孔口和多個內部閥座孔口。所述外部和內部閥座孔口基本上像閥構件的孔口一樣布置成同心圓環，使得外部閥構件孔口和外部閥座孔口位于距所述軸線基本上相同的徑向距離處，并且所述內部閥構件孔口和內部閥座孔口位于距所述軸線基本上相同的徑向距離處(小于外部孔口的徑向距離)。

在一個實施例中，閥構件是大致平的環形盤并且外部和內部閥構件孔口繞閥構件的圓周周向地間隔開。類似地，閥座是大致平的環形盤，其具有與所述外部和內部閥構件孔口分別對應的周向地間隔開的外部和內部閥座孔口。在相鄰的閥座孔口之間有足夠的周向距離以在旁通閥的關閉條件下容納它們之間的各自的閥構件孔口。換句話說，在關閉條件下，在閥構件孔口和對應的閥座孔口之間沒有重疊。