CN101975105A - 双流道涡轮旁通放气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双流道涡轮旁通放气装置，包括涡轮蜗壳，所述涡轮蜗壳上设有两个进气通道，该两个进气通道分别连通有放气通道，在两个放气通道的出口处设有凹形阀座，在凹形阀座上设有共用的阀门盖，所述阀门盖与凹形阀座滑动连接，使得阀门的流量与阀门流通面积的特性曲线基本呈线性变化，采用齿轮齿条式传动后阀门的开度和流通面积又可做到精确控制，因此可以精确地控制废气旁通量，实现增压器与发动机的最佳匹配。

Description

双流道涡轮旁通放气装置
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器的废气旁通装置，具体地说，涉及一种用于双流道涡轮的双通道同时放气的双流道涡轮旁通放气装置。
背景技术
对车用发动机来说，为解决低工况性能问题，较多采用的是高工况放气配置。这时，涡轮增压器的设计是使发动机性能在低于中等转速以下获得最大扭矩，即增压器与柴油机按最大转矩工况匹配。发动机在高转速时，为了将增压压力和最高爆发压力及增压器转速限制在允许的范围内，把发动机的部分排气或部分增压空气通过放气阀排掉，使增压器的压气机在高负荷时的一段运行线近于水平线。
目前普遍采用的一种放气调节措施是依靠设置在增压器涡轮端的废气旁通装置来完成，不但可以提高发动机的低速扭矩，也可以降低发动机的排气烟度，减少对空气的污染，同时还能提高发动机的使用寿命。在发动机中低速时，发动机排出的废气全部进入涡轮做功；在发动机高速时，涡轮蜗壳上的废气旁通阀打开，发动机排出的部分废气不经过涡轮叶轮做功直接排掉，从而使增压压力控制在安全的范围内。
传统的双流道涡轮增压器废气旁通装置采用旋转阀门结构，如附图1所示，其工作原理是：放气阀11a、放气阀11b紧固连接在摇臂12上，传动机构9带动摇臂12绕轴线A1旋转，从而打开或关闭设置在涡轮蜗壳2上的第一放气通道1a和放气通道1b。
在发动机中低速时，放气阀11a和放气阀11b关闭，发动机排出的废气全部进入涡轮做功；在发动机高速时，传动机构9带动摇臂12旋转，使放气阀11a、放气阀11b开启并控制其开度，发动机排出的部分废气经第一放气通道1a和放气通道1b旁通到蜗壳出气口，实现涡轮端旁通放气。
旋转式阀门结构简单，控制方便，但其缺点也比较突出：1、由于旋转式阀门流量特性很差，在小开度范围内流量与阀门开度呈现完全的非线性变化，大开度范围内流量基本不随阀门开度变化，要实现放气量的精确控制是非常困难的；
2、阀门开启前阀门盖上所受的压力与阀门开启后阀门盖上所受的压力相差较大，并且阀门开启后阀门盖两侧的气体流动变化剧烈，导致阀门盖所受的压力变化剧烈，而阀门开度与阀门盖所受的压力直接相关，这使得阀门开启后阀门盖在不断地摆动。阀门盖的摆动导致涡轮进口压力和废气旁通量不稳定，影响到涡轮增压器乃至发动机的工作稳定性；
3、阀门盖的不断摆动还导致执行机构和传动机构的机械磨损加剧，寿命降低，并导致异常噪音的产生。
因此，希望设计一种放气量能够精确控制、阀门开度不受阀门盖所受压力影响的新型旁通放气装置门，解决普通旋转式旁通放气装置存在的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种阀门开度和旁通放气量可精确控制的双流道涡轮旁通放气装置，提高增压器乃至发动机的工作稳定性，提高涡轮增压器的使用寿命。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种双流道涡轮旁通放气装置，包括涡轮蜗壳，所述涡轮蜗壳上设有两个进气通道，该两个进气通道分别连通有放气通道，在两个放气通道的出口处设有凹形阀座，在凹形阀座上设有共用的阀门盖，所述阀门盖与凹形阀座滑动连接。
以下是对上述方案的进一步改进：
所述凹形阀座的两侧分别设有阀门盖压板，所述阀门盖压板与凹形阀座之间分别形成导槽，所述阀门盖的两侧位于导槽内。
进一步改进：
所述凹形阀座和两个放气通道的截面均为矩形，两个放气通道呈对称平行设置。
进一步改进：
所述阀门盖与动力驱动装置传动连接。
进一步改进：
所述动力驱动装置包括安装在涡轮蜗壳上的执行机构，所述执行机构传动连接有传动机构，传动机构包括传动齿轮轴，所述传动齿轮轴上安装有传动齿轮，在阀门盖的上部中间位置安装有与传动齿轮相啮合的传动齿条。
本发明的工作原理是：在执行机构和传动机构带动下，传动齿轮和传动齿轮轴转动，推动阀门盖在凹形阀座和阀门盖压板之间的导槽内滑动。
本发明采用上述方案，具有以下优点：
1、阀门盖采用滑动的方式进行启闭，使得阀门的流量与阀门流通面积的特性曲线基本呈线性变化，采用齿轮齿条式传动后阀门的开度和流通面积又可做到精确控制，因此可以精确地控制废气旁通量，实现增压器与发动机的最佳匹配；
2、阀门盖的开度不受阀门盖上所受压力的影响，其开度完全由执行机构控制，避免了阀门盖两侧由于流动不稳定引起的压力波动导致的阀门开度不断变化，提高了增压器乃至发动机的工作稳定性；
3、阀门盖限定在凹形阀座和阀门盖压板形成的导槽中运动，不会发生类似转动式阀门的阀门盖不断摆动现象，避免了传动机构和执行机构的不正常磨损，提高了这些部件的使用寿命并消除了由于阀门盖摆动带来的异常噪音。
4、本发明结构简单，可采用现有的增压器生产技术和设备进行加工生产，在保持较低成本的基础上实现了涡轮增压器旁通放气的精确控制，有效提高了增压器和发动机的工作稳定性，提高了增压器的使用寿命。本发明适用于国四排放的发动机，具有广阔的市场前景和良好的社会效益。
下面结合附图和实施例对本发明专利做进一步说明：
附图说明
附图1为背景技术中传统的双流道涡轮增压器废气旁通结构示意图；
附图2为本发明实施例中双流道涡轮旁通放气装置闭合时的结构示意图；
附图3为本发明实施例中双流道涡轮旁通放气装置开启时的结构示意图。
图中：1a-第一放气通道；1b-第二放气通道；2-涡轮蜗壳；3a-第一蜗壳进气通道；3b-第二蜗壳进气通道；4-凹形阀座；5a-左侧阀门盖压板；5b-右侧阀门盖压板；6-阀门盖；7-传动齿轮；8-传动齿轮轴；9-传动机构；10-执行机构；11-摇臂；11a、11b-阀门盖；12-摇臂；13-传动齿条。
具体实施方式
实施例，如附图2所示，一种用于双流道涡轮增压器的阀门开度和旁通放气量可精确控制的双流道涡轮旁通放气装置，包括涡轮蜗壳2，所述涡轮蜗壳2上设有蜗壳第一进气通道3a、蜗壳第二进气通道3b，所述蜗壳第一进气通道3a连通有第一放气通道1a、蜗壳第二进气通道3b连通有第二放气通道1b，所述第一放气通道1a、第二放气通道1b的出口处设有凹形阀座4，在凹形阀座4上设有共用的阀门盖6，所述阀门盖6与凹形阀座4滑动连接，阀门盖6与动力驱动装置传动连接。
所述凹形阀座4和阀门盖6均为矩形，所述凹形阀座4的两侧设有紧固连接在涡轮蜗壳3上的左侧阀门盖压板5a、右侧阀门盖压板5b，所述左侧阀门盖压板5a、右侧阀门盖压板5b与凹形阀座4之间分别形成导槽，所述阀门盖6的两侧位于导槽内，供阀门盖6前后滑动以打开和关闭第一放气通道1a和第二放气通道1b。
所述第一放气通道1a、第二放气通道1b截面均为矩形，且呈对称平行分布，采用一个阀门盖6同时控制所述第一放气通道1a、第二放气通道1b的放气量。
所述动力驱动装置包括安装在涡轮蜗壳2上的执行机构10，所述执行机构10传动连接有传动机构9，传动机构9包括传动齿轮轴8，所述传动齿轮轴8上安装有传动齿轮7，在阀门盖6的上部中间位置安装有与传动齿轮7相啮合的传动齿条13。
阀门盖6在传动齿轮7的带动下滑动。所述传动齿轮7在传动机构9和执行机构10的带动下绕轴线A1转动，推动阀门盖6在凹形阀座4和左侧阀门盖压板5a、右侧阀门盖压板5b之间的导槽内移动，从而打开和闭合第一放气通道1a和第二放气通道1b。
发动机低速时，所述滑动式旁通放气装置处于关闭状态，这时发动机的所有排气全部进入涡轮做功。在发动机中高转速下，所述滑动式旁通放气装置处于开启状态。
如附图3所示，在执行机构10和传动机构9带动下，传动齿轮7和传动齿轮轴8转动，推动阀门盖6在凹形阀座4和左侧阀门盖压板5a、右侧阀门盖压板5b之间的导槽内滑动。由于滑动式阀门的流量与阀门开度基本呈线性变化关系，并且滑动式阀门的阀门盖上所受的压力不影响阀门的开度，执行机构可根据发动机的工况准确确定阀门的开度，达到旁通放气量和增压压力的精确控制。此时，旁通放气量只与发动机的排气压力和阀门的开度有关，完全消除了阀门盖两侧的非稳定流动带来的压力波动的影响，消除了旋转式阀门开启后阀门盖的摆动带来的涡轮进口压力波动影响，提高了涡轮工作的稳定性，提高了执行机构、传动机构等运动部件的使用寿命。
现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。

Claims (5)

1.一种双流道涡轮旁通放气装置，包括涡轮蜗壳(2)，所述涡轮蜗壳(2)上设有两个进气通道，该两个进气通道分别连通有放气通道，在两个放气通道的出口处设有凹形阀座(4)，在凹形阀座4(上)设有共用的阀门盖(6)，其特征在于：所述阀门盖(6)与凹形阀座(4)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的双流道涡轮旁通放气装置，其特征在于：所述凹形阀座(4)的两侧分别设有阀门盖压板，所述阀门盖压板与凹形阀座(4)之间分别形成导槽，所述阀门盖(6)的两侧位于导槽内。
3.根据权利要求2所述的双流道涡轮旁通放气装置，其特征在于：所述凹形阀座(4)和两个放气通道的截面均为矩形，两个放气通道呈对称平行设置。
4.根据权利要求1所述的双流道涡轮旁通放气装置，其特征在于：所述阀门盖(6)与动力驱动装置传动连接。
5.根据权利要求4所述的双流道涡轮旁通放气装置，其特征在于：所述动力驱动装置包括安装在涡轮蜗壳(2)上的执行机构(10)，所述执行机构(10)传动连接有传动机构(9)，传动机构(9)包括传动齿轮轴(8)，所述传动齿轮轴(8)上安装有传动齿轮(7)，在阀门盖(6)上安装有与传动齿轮(7)相啮合的传动齿条(13)。
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