CN108869015A - 旁通放气型可变截面涡轮增压器 - Google Patents

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潘航宇
潘伟
周贵平
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Abstract

本发明涉及涡轮增压器技术领域，公开一种旁通放气型可变截面涡轮增压器，包括涡轮箱、执行器和排气尾管，涡轮箱流道入口处设有一与排气尾管连通的放气孔，放气孔入口设置阀门，阀门上连接有执行机构用于控制阀门的开闭。通过在涡轮箱进口端设计放气孔，并采用阀门对放气孔进行开闭控制，在发动机中低速时，阀门关闭，在发动机高速时通过执行器打开阀门，放气孔放走部分废气，减小涡前压力，同时使喷嘴叶片工作在中间开度位置，提高涡轮效率，减小扫气压差。从而提高了发动机的性能，降低燃油耗。

Description

旁通放气型可变截面涡轮增压器
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，具体地，涉及一种旁通放气型可变截面涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器作为发动机的重要零部件，现在广泛应用于各类型柴、汽油发动机上。随着排放法规越来越严，用户对发动机经济性和动力性要求的不断提高，各种新型的增压技术不断应用于发动机上。其中可变截面增压技术是满足发动机排放和性能要求的有效方法，在全球柴油机市场上得到广泛应用。
目前，各大公司的可变截面涡轮增压技术主要有两种，一种是转动式叶片结构，在涡轮壳流道与涡轮转子间布置一些可转动的叶片，在发动机低速时控制叶片旋转，使叶片气流通道减小；在发动机高速时控制叶片旋转，使叶片气流通道增加，防止压力过高、超速。另一种是移动式叶片结构，叶片本身不绕着枢轴旋转，而是固定在整体的基体上，采用各种机构推动叶片轴向移动，控制进入涡轮的通道大小。此两种方法都能一定程度上满足发动机在低速时增加增压压力，高速时保持合适的额定功率的要求，同时能很好地满足发动机废气再循环的要求。
然而，随着用户对发动机性能要求的不断提高，特别是对低速大扭矩性能的要求，导致可变截面增压器的匹配也越来越困难。可变截面通过调节叶片的角度或开度可以实现调节压力的功能，但在不同开度整个涡轮机效率会有很大的差异。一般对于转动式叶片来说，最高涡轮效率在整个喷嘴叶片开度25%-75%范围内，过大和过小的开度效率很低。同时，为了满足发动机的低速性能要求，增压器涡轮机选型一般也会偏低速，虽然可变截面增压器的涡轮机流量范围较宽广，但在发动机高速时仍会造成过大的涡前压力和扫气压差。
目前，传统的解决方式是通过流体软件优化涡轮、优化喷嘴结构、优化涡轮箱等等，以提高整个涡轮机性能，提升工作范围。中国专利文献CN101769178A等公开了一种旁通进气变截面涡轮机装置，其主要是通过设置一侧旁通进气流道，再通过设置在旁通进气流道上的放气阀门来调节进入涡轮的气流大小。仅仅是改变了气流通道的走向，并没有采用类似叶片式的相关机构，其效率和工作流量范围都受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种可在发动机高速工作时放走部分废气、减小涡前压力、提高涡轮效率的旁通放气型可变截面涡轮增压器。
本发明的技术方案是：一种旁通放气型可变截面涡轮增压器，包括涡轮箱、执行器和排气尾管，涡轮箱流道入口处设有一与排气尾管连通的放气孔，放气孔入口设置阀门，阀门上连接有执行机构用于控制阀门的开闭。
本发明进一步的技术方案是：执行机构包括与阀门相接的传动轴，传动轴可在外力带动下旋转进而带动阀门发生旋转，涡轮箱上设置有一供传动轴伸出的孔；执行机构与执行器机械连接。
本发明更进一步的技术方案是：传动轴外周套设有轴套。
本发明再进一步的技术方案是：传动轴伸出于孔的端部接有摇臂杆，传动轴的旋转由摇臂杆带动。
本发明还进一步的技术方案是：摇臂杆远离传动轴的端部设有传动销。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
通过在涡轮箱进口端设计放气孔，并采用阀门对放气孔进行开闭控制，在发动机中低速时，阀门关闭，在发动机高速时通过执行器打开阀门，放气孔放走部分废气，减小涡前压力，同时使喷嘴叶片工作在中间开度位置，提高涡轮效率，减小扫气压差。从而提高了发动机的性能，降低燃油耗。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1为实施例1所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器的局部剖视图。
图2为实施例1所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器的剖视图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，提供一种旁通放气型可变截面涡轮增压器，其包括涡轮箱1、执行器2和排气尾管3，涡轮箱1流道入口处设有一与排气尾管3连通的放气孔11，放气孔11入口设置阀门4，阀门4上连接有执行机构用于控制阀门的开闭。
本实施例旨在根据发动机的工作状况来对阀门4进行调节，在发动机高速时使阀门4开启，从而使进入涡轮箱流道入口的部分废气通过放气孔11排至排气尾管3，而在发动机低速时，阀门关闭，以此来减小涡前压力，使喷嘴叶片工作只在中间开度位置，提高涡轮效率，减小扫气压差，从而提高发动机性能，降低燃油耗。
具体地，执行机构包括与阀门4相接的传动轴51，涡轮箱1上设置有一供传动轴伸出的孔，传动轴51外周套设有轴套52，以提高传动轴的转动灵活度及使用寿命，传动轴51伸出于孔的端部接有摇臂杆53，传动轴51的旋转由摇臂杆53带动，摇臂杆53远离传动轴的端部设有传动销54，通过提供给传动销54一个外力即可带动传动轴51和阀门4发生旋转来打开和关闭放气孔11。
为提升本可变截面涡轮增压器的自动化性能，本实施例的执行机构与执行器机械连接且可在执行器对本涡轮增压器的工作状况监控下及时对阀门作出开合调整，具体地，可采用在执行机构和执行器之间设置一根连杆（未示出），由执行器操控连杆使执行机构的传动销发生转动来带动摇臂杆旋转，当然，执行器与执行机构之间的连接及控制关系并不属于本发明的改进点，因此在此不作赘述。
执行器可根据发动机的具体工作状况来决定对执行机构中传动销的转动程度，即阀门的开启程度由执行器决定，而阀门的开启程度决定旁漏的废气多少，即间接控制了进入涡轮增压器压气机的气流多少，从而控制涡轮增压器的压气机转速来控制涡轮增压器的增压量。
本发明不局限于上述的具体结构或连接方式，只要是具有与本发明基本相同结构或连接方式的旁通放气型可变截面涡轮增压器就落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种旁通放气型可变截面涡轮增压器，包括涡轮箱（1）、执行器（2）和排气尾管（3），其特征是：涡轮箱（1）流道入口处设有一与排气尾管（3）连通的放气孔（11），放气孔（11）入口设置阀门（4），阀门上连接有执行机构用于控制阀门的开闭。
2.根据权利要求1所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器，其特征是：执行机构包括与阀门（4）相接的传动轴（51），传动轴（51）可在外力带动下旋转进而带动阀门（4）发生旋转，涡轮箱上设置有一供传动轴伸出的孔；执行机构与执行器机械连接。
3.根据权利要求2所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器，其特征是：传动轴（51）外周套设有轴套（52）。
4.根据权利要求3所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器，其特征是：传动轴（51）伸出于孔的端部接有摇臂杆（53），传动轴（51）的旋转由摇臂杆（53）带动。
5.根据权利要求4所述的旁通放气型可变截面涡轮增压器，其特征是：摇臂杆（53）远离传动轴（51）的端部设有传动销（54）。
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