CN108757156A - 一种涡轮箱新型的旁通结构 - Google Patents

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张继忠
高鹏浩
张树勇
门日秀
诸葛伟林
王翠翠
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China North Engine Research Institute Tianjin
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China North Engine Research Institute Tianjin
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明提供了一种涡轮箱新型的旁通结构，作为支撑专利“一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构”的附属结构，所述的结构是指将蜗壳主流道和旁通流道集成在同一涡轮箱上，旁通流道进口前布置燃气阀，通过调节燃气阀状态，实现主、旁通流道排气流量分配。一方面，旁通流道的增加拓宽了涡轮端流通能力；另一方面，旁通流道的可调性增强了增压系统的匹配性。

Description

一种涡轮箱新型的旁通结构
技术领域
本发明属于涡轮增压技术领域，尤其是涉及一种涡轮箱新型的旁通结构。
背景技术
废气涡轮增压器是利用发动机排出废气的能量驱动来压缩新鲜空气到气缸内，在相同发动机排量条件下，增加发动机进气量，来匹配发动机喷射更多的燃油，使其充分燃烧，达到提高功率的目的，目前在汽油机、柴油机等活塞式内燃机上得到广泛的应用。
随着发动机功率密度的强化和排放法规的日趋严格，单级增压压比较低已无法满足发动机的全地域环境的工作需求，二级(或多级)可调增压系统能够达到高压比和宽流量范围的目的，但重量增加、体积庞大。
同心组合双转子废气涡轮增压系统结构的出现，能够应对目前单级、二级(或多级)增压系统存在的压比低与体积庞大不可兼得的问题，但是其紧凑的涡轮箱结构设计成为难以克服的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮箱新型的旁通结构，将蜗壳主流道和旁通流道集成在同一涡轮箱上，旁通流道进口前布置燃气阀，通过调节燃气阀状态，实现主流、旁通流道排气流量分配。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种涡轮箱新型的旁通结构，所述涡轮箱上同时集成有旋向相同的蜗壳主流道和旁通流道，所述旁通流道的旁通流道喷嘴为有叶或无叶结构，旁通流道的进口前布置有燃气阀。
进一步的，所述旁通流道喷嘴的出口方向与回转轴夹角α＜30°。
进一步的，所述旁通流道的最大旁通量为61％，采用等环量设计。
进一步的，圆周方向上，流经旁通流道喷嘴的气流与高压级涡轮出口气流夹角＜15°。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
常规的涡轮箱结构不能满足“同心组合双转子废气涡轮增压系统结构”涡轮箱的功能需求，本发明将蜗壳主流道和旁通流道集成于同一涡轮箱上，旁通流道进口前布置燃气阀，通过调节燃气阀状态，实现主、旁通流道排气流量分配。一方面，旁通流道的增加拓宽了涡轮端流通能力；另一方面，旁通流道的可调性增强了增压系统的匹配性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的涡轮箱新型的旁通结构示意图；
图2为本发明的实施例工作状态示意图。
图中：
1-蜗壳主流道；2-旁通流道；3-旁通流道喷嘴；4-高压级向心涡轮；5-蜗壳主流道喷嘴；6-高压级涡轮出口流道；7-旁通排气交汇后流道；8-低压级轴流涡轮；图中箭头代表气流方向。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例一种涡轮箱新型的旁通结构，如图1所示，蜗壳主流道1和旁通流道2集成于同一涡轮箱上，二者旋向相同，旁通流道喷嘴3为有叶或无叶结构；旁通流道2的进口前布置有燃气阀。
所述旁通流道2的最大旁通量可达61％，并采用等环量设计方法保证圆周方向上气流均匀。
所述子午方向上，旁通通道喷嘴3的出口方向与回转轴夹角α＜30°，保证气流交汇时由于流向差异造成的气流损失较小。
所述圆周方向上，流经旁通流道喷嘴3的气流与高压级涡轮出口流道6的气流夹角＜15°，保证气流交汇时由于旋向差异造成的气流损失较小。
本发明的涡轮箱新型的旁通结构，结构紧凑，可以用做同心组合双转子废气涡轮增压系统结构涡轮箱。
当旁通流道燃气阀关闭时，发动机气缸排气气流先后通过蜗壳主流道1、蜗壳主流道喷嘴5、高压级向心涡轮4、高压级涡轮出口流道6及旁通排气交汇后流道7，并流向低压级轴流涡轮8，从而完成涡轮端做功过程；
当旁通流道燃气阀打开时，发动机气缸排气到达增压器时成两条通路，其一为蜗壳主流道1、蜗壳主流道喷嘴5、高压级向心涡轮4和高压级涡轮出口流道6；其二为旁通流道2、旁通流道喷嘴3；两路气流交汇后，一同流经旁通排气交汇后流道7，并流向低压级轴流涡轮8，完成涡轮端做功过程。旁通流道燃气阀的存在实现了增压器可调，尽可能满足发动机不同工况下的需求，旁通流道结构上的合理设计保证了气流交汇时能量损失最小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种涡轮箱新型的旁通结构，其特征在于：所述涡轮箱上同时集成有旋向相同的蜗壳主流道(1)和旁通流道(2)，所述旁通流道(2)的旁通流道喷嘴(3)为有叶或无叶结构，旁通流道(2)的进口前布置有燃气阀。
2.根据权利要求1所述的涡轮箱新型的旁通结构，其特征在于：所述旁通流道喷嘴(3)的出口方向与回转轴夹角α＜30°。
3.根据权利要求1所述的涡轮箱新型的旁通结构，其特征在于：所述旁通流道(2)的最大旁通量为61％，采用等环量设计。
4.根据权利要求1所述的涡轮箱新型的旁通结构，其特征在于：圆周方向上，流经旁通流道喷嘴(3)的气流与高压级涡轮出口气流夹角＜15°。
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