CN102182544A - 可变流道涡轮进气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变流道涡轮进气调节装置，包括蜗壳，所述蜗壳上安装有执行装置和进气流量调节装置，所述执行装置与进气流量调节装置传动连接，所述蜗壳上安装有废气旁通装置，所述执行装置与废气旁通装置传动连接，所述执行装置可以同时控制进气流量调节装置和废气旁通装置来实现可变流道涡轮的进气流道的选择、进气流量的控制和废气旁通量的控制，在保证涡轮高效工作的同时实现增压器的可变截面功能，满足发动机全工况增压要求。

Description

可变流道涡轮进气调节装置
技术领域
本发明涉及一种兼具可变截面功能和废气旁通功能的涡轮增压器，具体地说，涉及一种带旁通功能的用于涡轮增压器的可变流道涡轮进气调节装置。
背景技术
为满足高的排放标准，发动机需要采用可变截面增压器来控制进排气压力，使增压器和发动机在各个工况下都能实现良好的匹配，但随着发动机特别是车用发动机的功率和扭矩的进一步提升，可变截面增压器的调节范围越来越宽，由于可变截面增压器普遍没有旁通放气功能，这种过宽的调解范围将导致某些工况特别是低速工况下增压器的效率过低。从实际应用中发现，采用可变截面增压器后，发动机低速扭矩能够获得较大提高，但代价也比较大，发动机进排气负压差很高，泵气损失过大，导致发动机低速油耗偏高。可变流道增压器是可变截面增压器的一种，具有结构相对简单、可靠性高的优势，但也存在低速工况效率差的问题。
为解决上述问题，希望设计一种结构简单、成本低、可靠性高，控制方便的可变流道涡轮进气调节装置，具有可变截面功能和废气旁通功能，采用一套控制机构同时控制涡轮进气流量和废气旁通量，既保证涡轮在各个工况具有较高的工作效率又满足发动机在各个工况下的增压要求。
发明内容
本发明针对可变流道涡轮增压器调节范围过宽、低速效率差的问题，提出一种兼具可变截面功能和废气旁通功能的结构简单、成本低、可靠性高、控制方便的可变流道涡轮进气调节装置。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种可变流道涡轮进气调节装置，包括蜗壳，所述蜗壳上安装有执行装置和进气流量调节装置，所述执行装置与进气流量调节装置传动连接，所述蜗壳上安装有废气旁通装置，所述执行装置与废气旁通装置传动连接。
所述执行装置可以同时控制进气流量调节装置和废气旁通装置来实现可变流道涡轮的进气流道的选择、进气流量的控制和废气旁通量的控制，在保证涡轮高效工作的同时实现增压器的可变截面功能，满足发动机全工况增压要求。
以下是本发明对上述方案的进一步改进：
所述执行装置包括执行器，所述执行器通过执行器支架固定在蜗壳上，执行器上设有推杆，所述推杆的另一端安装有连接销轴。
进一步改进：
所述连接销轴的其中一端与进气流量调节装置传动连接。
另一种改进：
可变流道涡轮蜗壳进气流道变为脉冲式双进气流道时，还可以在连接销轴的两端分别连接一套进气流量调节装置，实现双流道可变流道涡轮进气的调节。
进一步改进：
所述进气流量调节装置包括安装在蜗壳进口段的进气调节阀门，所述进气调节阀门上连接有第一摇臂，所述第一摇臂的另一端连接有转轴，所述转轴与连接销轴之间设有传动片，所述传动片的两端分别与转轴和连接销轴固定连接。
更进一步改进：
所述废气旁通装置包括安装在蜗壳上的旁通阀门，所述旁通阀门上设有第二摇臂，所述第二摇臂的另一端连接有传动轴，在传动轴的另一端安装有传动板。
进一步改进：所述传动板与传动片之间设有L型传动片，所述L型传动片的其中一端与传动片转动连接。
进一步改进：所述L型传动片上设有L型滑槽，所述传动板上与L型滑槽对应的位置设有传动销，所述传动销位于L型滑槽内并可沿L型滑槽滑动。
传动片带动L型传动片前后运动，L型传动片同时旋转，带动传动板转动，实现旁通阀门的开度控制。
进一步改进：在传动轴的外部安装有传动轴轴套。
本发明采用上述方案，可同时实现对可变流道涡轮进气流道的选择、进气流量和废气旁通量的控制，既能保证涡轮在高效率区工作又能实现发动机在全工况范围内的进排气压力需求。
在发动机低速工况下，进气调节阀门和旁通阀门都关闭，涡轮流通截面积小，可有效提高涡轮进气压力，使涡轮获得足够的能量推动压气机做功。
在发动机中速工况下，进气调节阀门开启而旁通阀门关闭，涡轮流通截面积增加，通过执行装置控制进气调节阀门的开度，实现进气流道选择和流量分配的功能，根据发动机工况控制涡轮流通截面积从而控制发动机进排气压力，达到可变截面的目的，满足发动机在中速工况下增压需求。
在发动机高速工况下，此时废气流量比较大，为了避免发动机增压过度，旁通阀门开启，放走一部分废气以控制增压压力和增压器转速。执行装置同时控制旁通阀门的开度和进气调节阀门的开度，使涡轮的通流能力满足发动机高速工况需求。
本发明中的涡轮进气调节装置可以有效地满足发动机全工况范围的增压要求，具有结构简单、控制方式容易实现、可靠性高的特点，容易快速实现工程化。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
附图说明
附图1为本发明实施例1中可变流道涡轮及其进气调节装置的结构示意图；
附图2为本发明实施例1中执行装置和进气流量调节装置的结构示意图；
附图3为本发明实施例1中发动机低速工况下可变流道涡轮的进气调节装置工作状态示意图；
附图4为本发明实施例1中发动机中速工况下可变流道涡轮的进气调节装置工作状态示意图；
附图5为本发明实施例1发动机高速工况下可变流道涡轮的进气调节装置工作状态示意图；
附图6为本发明实施例2中脉冲进气的可变流道涡轮及其进气调节装置的结构示意图；
附图7为本发明实施例2中执行装置和进气流量调节装置的结构示意图。
图中：1-蜗壳；2-执行装置；3-进气流量调节装置；4-废气旁通装置；5-执行器支架；6-执行器；7-执行器推杆；8-第一摇臂；9-连接销轴；10-传动片；11-转轴；12-进气调节阀门；13-L型传动片；14-L型滑槽；15-传动销；16-传动板；17-传动轴；18-传动轴轴套；19-第二摇臂；20-旁通阀门；21-固定螺母；A1、A2、A3-轴线。
具体实施方式
实施例1，如附图1、图2所示，一种可变流道涡轮进气调节装置，包括蜗壳1，所述蜗壳1上安装有执行装置2和进气流量调节装置3，所述执行装置2与进气流量调节装置3传动连接，所述蜗壳1上安装有废气旁通装置4，所述执行装置2与废气旁通装置4传动连接。
所述执行装置2可同时控制进气流量调节装置3和废气旁通装置4，实现可变流道涡轮的进气流道的选择、进气流量的控制和废气旁通量的控制，在保证涡轮高效工作的同时实现增压器的可变截面功能，满足发动机全工况增压要求。
所述执行装置2包括执行器6，所述执行器6通过执行器支架5固定在蜗壳1上，执行器6上设有推杆7，所述推杆7的另一端安装有连接销轴9，所述连接销轴9可绕其自身轴线A1转动。
所述进气流量调节装置3包括安装在蜗壳1进口段的进气调节阀门12，所述进气调节阀门12上连接有第一摇臂8，所述第一摇臂8的另一端连接有转轴11，所述转轴11与连接销轴9之间设有传动片10，所述传动片10的两端分别与转轴11和连接销轴9固定连接。
所述转轴11可绕其自身轴线A3转动。
所述执行器推杆7根据发动机工况轴向移动带动传动片10转动，带动转轴11转动，进气调节阀门12的开度也随之改变，实现可变流道涡轮蜗壳进气流道的选择和流通能力的控制。
所述废气旁通装置4包括安装在蜗壳1的旁通阀门20，所述旁通阀门20上设有第二摇臂19，所述第二摇臂19的另一端连接有传动轴17，在传动轴17的外部安装有传动轴轴套18，在传动轴17的另一端安装有传动板16。
所述传动板16与传动片10之间设有L型传动片13，所述L型传动片13的其中一端与传动片10转动连接。
所述L型传动片13上设有L型滑槽14，L型滑槽14分为A、B两段，所述传动板16上与L型滑槽14对应的位置设有传动销15，所述传动销15位于L型滑槽14内并可沿L型滑槽14滑动。
传动片10带动L型传动片13前后运动，L型传动片13同时绕轴线A2旋转，带动传动板16绕轴线A3转动，实现旁通阀门20的开度控制。
如附图3所示，发动机怠速和低速工况下，增压压力未达到预定值，执行器推杆7产生拉力，此时进气调节阀门12和旁通阀门20都关闭，可变流道涡轮的流通截面积最小，可有效提升涡轮的进气压力，提升废气中的能量使涡轮获得足够的动力推动压气机做功，满足发动机低速工况增压要求。
如附图4所示，发动机中低速工况下，废气流量和能量增加，执行器6根据发动机进排气压力需求控制执行器推杆7的位移，产生推力推动传动片10的转动一定角度，使进气调节阀门12开启，此时与传动片10传动连接的L型传动片13的位置也改变，传动销15在L型滑槽14的A段移动，不会改变传动板16的位置，旁通阀门20仍处于关闭状态。
执行器6根据发动机工况实时控制进气调节阀门12的开度，实现可变流道涡轮的流道选择和流量分配，控制涡轮的流通截面积以改变涡轮进气压力和压气机出口压力，满足发动机在中低速工况下进排气压力需求。
如附图5所示，发动机中高速时，增压压力继续升高，执行器推杆7推动传动片10的转动角度变大，使进气调节阀门12在大开度范围内转动。此时与传动片10可动连接的L型传动片13的位置也发生大的改变，传动销15在L型滑槽14的B段移动，使传动板16的转动从而打开旁通阀门20，放走一部分废气，保证增压压力不会过度。传动板16的转动角度受执行器推杆7的位移、L型滑槽14的A段和B段的长度和夹角的控制，实现不同工况下不同的旁通阀门开度，满足发动机中高速增压要求。
实施例2，如附图6、图7所示，可变流道涡轮蜗壳进气流道变为脉冲式双进气流道时，还可以在连接销轴9的两端分别连接一套进气流量调节装置3，实现双流道可变流道涡轮进气的调节。执行器推杆7用固定螺母21固定在连接销轴9上，其蜗壳进气调节和废气旁通控制同实施例1。

Claims (9)

1.一种可变流道涡轮进气调节装置，包括蜗壳(1)，所述蜗壳(1)上安装有执行装置(2)和进气流量调节装置(3)，所述执行装置(2)与进气流量调节装置(3)传动连接，其特征在于：所述蜗壳(1)上安装有废气旁通装置(4)，所述执行装置(2)与废气旁通装置(4)传动连接。
2.根据权利要求1所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述执行装置(2)包括执行器(6)，执行器(6)上设有推杆(7)，所述推杆(7)的另一端安装有连接销轴(9)。
3.根据权利要求2所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述连接销轴(9)的其中一端与进气流量调节装置(3)传动连接。
4.根据权利要求2所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述连接销轴(9)的两端分别连接一套进气流量调节装置(3)。
5.根据权利要求3或4所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述进气流量调节装置(3)包括安装在蜗壳(1)进口段的进气调节阀门(12)，所述进气调节阀门(12)上连接有第一摇臂(8)，所述第一摇臂(8)的另一端连接有转轴(11)，所述转轴(11)与连接销轴(9)之间设有传动片(10)，所述传动片(10)的两端分别与转轴(11)和连接销轴(9)固定连接。
6.根据权利要求5所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述废气旁通装置(4)包括安装在蜗壳(1)上的旁通阀门(20)，所述旁通阀门(20)上设有第二摇臂(19)，所述第二摇臂(19)的另一端连接有传动轴(17)，在传动轴(17)的另一端安装有传动板(16)。
7.根据权利要求6所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述传动板(16)与传动片(10)之间设有L型传动片(13)，所述L型传动片(13)的其中一端与传动片(10)转动连接。
8.根据权利要求7所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：所述L型传动片(13)上设有L型滑槽(14)，所述传动板(16)上与L型滑槽(14)对应的位置设有传动销(15)，所述传动销(15)位于L型滑槽(14)内并可沿L型滑槽(14)滑动。
9.根据权利要求6所述的可变流道涡轮进气调节装置，其特征在于：在传动轴(17)的外部安装有传动轴轴套(18)。
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