CN103590860A - 可变流量分段式涡壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变流量分段式涡壳，包括：壳体，所述壳体进气口处设有可旋转式导流叶片，所述导流叶片与一执行器驱动连接，所述壳体内设有圆周对称布置的两个流道，分别为内流道和外流道，所述内流道是沿着转子圆周方向旋转180°形成的，所述外流道的是沿着转子圆周方向旋转360°形成。通过上述方式，本发明结构相对简单，使用更小的流道截面来显著提高增压器在发动机加速时响应性，还能兼顾大流量方面的需求，避免能源浪费和高速高压的危险。

Description

可变流量分段式涡壳

技术领域

本发明涉及涡壳领域，特别是涉及一种可变流量分段式涡壳。

背景技术

涡轮增压器广泛应用于车用发动机、船用发动机、发电设备和工程机械等机械设备。其能显著提高发动机性能，节能减排。随着发动机排放法规要求的日益严格，对涡轮增压器的性能也提出了更高的要求，其中提高加速响应性是涡轮增压器面对的一个普遍问题。在驾驶配置涡轮增压发动机的车辆时，踩下油门踏板几秒种后才能显著感受到车辆的提速，这是由涡轮增压器本身的特性决定的，能量由发动机进气端传递至排气端需要一段时间，因此被称为加速迟滞性。

为了解决此类问题，一种方法是减小涡轮增压器转子的惯性，即减轻质量；另一种方法是减小涡轮流道的横截面积，利用空气动力学的原理，使涡轮增压器的转速在低流量时能够快速提升，使得发动机的低速性能能够满足要求。但是此种设计，会带来在高流量时，使发动机的进气压力过高，或者产生涡轮增压器转速过快以致叶片飞裂等问题。因此出现了所谓的废气涡轮增压器，即在涡壳内装有一个旁通阀。当压气机出口压力超过某一预定值时，阀就会开启，使一部份的流体不经过涡轮而直接排放到排气尾管。此种设计，虽然避免了转速过高的风险，却也带来了浪费能源的缺点。

并且，一般的流道设计是沿涡轮旋转方向，在旋转360°中逐渐减少它的截面积。 此种设计要求部分由涡壳进口输入的气流必须在流道内花上较长的时间，才能进入涡轮内做功，从而影响了涡轮增压器的响应性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可变流量分段式涡壳，能够改善因旁通而带来的能源浪费，以及改善涡轮增压器的加速迟滞性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可变流量分段式涡壳，包括：壳体，所述壳体进气口处设有可旋转式导流叶片，所述导流叶片与一执行器驱动连接，所述壳体内设有圆周对称布置的两个流道，分别为内流道和外流道，所述内流道是沿着转子圆周方向旋转180°形成的，所述外流道的是沿着转子圆周方向旋转360°形成。

在本发明一个较佳实施例中，所述导流叶片设于内流道与外流道之间，所述内流道为常开式，所述外流道通过导流叶片控制开关。

在本发明一个较佳实施例中，所述内流道的起点为第一喉口，内流道的终点为从第一喉口沿转子圆周方向旋转180°的第二喉口。

在本发明一个较佳实施例中，所述外流道包括两段：第一段的始点和终点与内流道相同，沿转子圆周方向旋转180°，第二段为主流道，其起点为第二喉口，终点为第一喉口，沿第一段的旋转方向再旋转180°。

在本发明一个较佳实施例中，所述执行器为气动式执行器或电动式执行器。

在本发明一个较佳实施例中，所述内流道与外流道均与叶轮导通。

本发明的有益效果是：本发明可变流量分段式涡壳结构相对简单，使用更小的流道截面来显著提高增压器在发动机加速时响应性，还能兼顾大流量方面的需求，避免能源浪费和高速高压的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明可变流量分段式涡壳一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示可变流量分段式涡壳的侧面剖视图；

图3是图1所示可变流量分段式涡壳的运行时两个流道的运行示意图；

图4是图3所示可变流量分段式涡壳的侧面剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、壳体，2、导流叶片，3、执行器，4、内流道，5、外流道，6、第一喉口，7、第二喉口。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，本发明实施例包括：

一种可变流量分段式涡壳，包括：壳体1，所述壳体1进气口处设有可旋转式导流叶片2，所述导流叶片2与一执行器3驱动连接，所述壳体1内设有圆周对称布置的两个流道，分别为内流道4和外流道5。

所述内流道4是沿着转子圆周方向旋转180°形成的，所述内流道4的起点为第一喉口6，内流道4的终点为从第一喉口6沿转子圆周方向旋转180°的第二喉口7。

所述外流道5的是沿着转子圆周方向旋转360°形成。外流道5包括两段：第一段的始点、终点与内流道4相同，沿转子圆周方向旋转180°，第一端的截面面积无明显变化；第二段为主流道，其起点为第二喉口7，终点为第一喉口6，沿第一段的旋转方向再旋转180°，第二段的截面面积变化情况与内流道4相同。

所述导流叶片2设于内流道4与外流道5之间，所述内流道4为常开式，所述外流道5通过导流叶片2控制开关。导流压叶对进入壳体1的废气进行导流，调节进入内流道4和外流道5的废气量的大小。内流道4的流道距离较短，减少了废气在流道内膨胀做功所需要的时间，因此在增大油门时，提高了车辆的加速响应性。

所述执行器3为气动式执行器或电动式执行器。它的主要功能就是在得到指令后，使进气导流叶片2转到预定的位置，从而取得调节流量的目的。

所述内流道4与外流道5均与叶轮导通，废气通过内流道4和外流道5驱动叶轮做功，不浪费资源。

本发明的利用内流道4和外流道5控制提高增压器在发动机加速时响应性的工作过程如下：

在启动发动机时，执行器3使进气导流叶片2维持在关闭的位置，使所有的废气都经过内流道4。因为内流道4的流通距离较短，因此建立起能量传递的时间也较短，车辆的加速响应性得到提高，并且压气机的出口压力也迅速提高，使发动机的输出扭矩由于更多的空气，可以有较大的改善。

在突然加速时，经由执行器3的调节，使进气导流叶片2旋转一定角度，进气口截面被分为一大一小两部分，较多的废气进入内流道4。如前所述，因为内流道4的流通距离较短，因此建立起能量传递的时间也较短，车辆的加速响应性得到提高。但是由于“多余的”流量仍然经由外流道5进入叶轮，仍然做功，没有浪费。

在车辆速度得到提高后，进气导流叶片2逐渐恢复至进气口切线方向，进入内流道4和外流道5的废气流量逐渐相等。由于有效的流道增大，使得涡轮的转速，在大流量时得以控制。

本发明可变流量分段式涡壳结构相对简单，使用更小的流道截面来显著提高增压器在发动机加速时响应性，还能兼顾大流量方面的需求，避免能源浪费和高速高压的危险。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种可变流量分段式涡壳，其特征在于，包括：壳体，所述壳体进气口处设有可旋转式导流叶片，所述导流叶片与一执行器驱动连接，所述壳体内设有圆周对称布置的两个流道，分别为内流道和外流道，所述内流道是沿着转子圆周方向旋转180°形成的，所述外流道的是沿着转子圆周方向旋转360°形成。

2.根据权利要求1所述的可变流量分段式涡壳，其特征在于，所述导流叶片设于内流道与外流道之间，所述内流道为常开式，所述外流道通过导流叶片控制开关。

3.根据权利要求1所述的可变流量分段式涡壳，其特征在于，所述内流道的起点为第一喉口，内流道的终点为从第一喉口沿转子圆周方向旋转180°的第二喉口。

4.根据权利要求3所述的可变流量分段式涡壳，其特征在于，所述外流道包括两段：第一段的始点和终点与内流道相同，沿转子圆周方向旋转180°，第二段为主流道，其起点为第二喉口，终点为第一喉口，沿第一段的旋转方向再旋转180°。

5.根据权利要求1所述的可变流量分段式涡壳，其特征在于，所述执行器为气动式执行器或电动式执行器。

6.根据权利要求1所述的可变流量分段式涡壳，其特征在于，所述内流道与外流道均与叶轮导通。

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