CN202417626U - 一种带导流叶片的分段式蜗壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带导流叶片的分段式蜗壳，包括涡轮蜗壳；所述涡轮蜗壳内设有蜗壳进气流道及蜗壳扩压通道，所述涡轮蜗壳上分别设有与蜗壳进气流道连通的蜗壳进气口和与蜗壳扩压通道连通的蜗壳出气口；所述蜗壳进气流道内设有左侧气动隔板和右侧气动隔板；所述左侧气动隔板和右侧气动隔板将蜗壳进气流道间隔成为蜗壳左侧进气外流道，蜗壳进气内流道和蜗壳右侧进气外流道；所述蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道靠近蜗壳进气口处的位置分别设有进气调节控制装置。本实用新型结构简单、继承性好、成本低、容易快速实现工程化，结构中的进气调节装置结构简单，控制方式容易实现，可靠性高。

Description

一种带导流叶片的分段式蜗壳

技术领域

本实用新型涉及一种分段式蜗壳，具体地说是一种通过不同流道单独工作和共同工作来满足发动机各工况性能要求的带导流叶片的分段式蜗壳，属于内燃机领域。

背景技术

近年来，随着排放法规的日益严格，人们对能够兼顾发动机全工况性能的增压器的需求越来越强烈，可变截面涡轮增压器因能有效控制发动机的排气压力，可使增压器和发动机在各个工况下实现良好的性能匹配，成为了研发的重点。但在实际应用中，采用可变截面增压器的发动机的低速扭矩有较大提高，存在的问题是，发动机的进排气负压差很高，泵气损失过高，导致发动机低速工况油耗量偏高。专利CN101694166A公开了一种双层流道变截面涡轮机控制装置，该结构包括涡轮壳，涡轮壳内设有内外两个进气流道，发动机中高工况下，该装置通过阀门控制机构调节阀门的开度来调节进入蜗壳进气外流道的进气量，实现了变截面的功能。但该结构在发动机高速工况下的增压比提高受限。

因此，希望设计一种结构简单、可靠性高的带导流叶片的分段式蜗壳，来满足发动机全工况范围内的性能要求，提高发动机低速工况的进气量，降低发动机低速迟滞性，并能在发动机高速工况下，有效利用发动机的排气能量，提高发动机的进气量并有效提高增压比。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是为了针对可变截面增压器的局限性，提供一种能够有效解决发动机低速工况时增压器的迟滞性，并能提高发动机高速工况时的增压比，满足发动机全工况范围内的增压要求的带导流叶片的分段式蜗壳。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种带导流叶片的分段式蜗壳，包括涡轮蜗壳；

所述涡轮蜗壳内设有蜗壳进气流道及蜗壳扩压通道，所述涡轮蜗壳上分别设有与蜗壳进气流道连通的蜗壳进气口和与蜗壳扩压通道连通的蜗壳出气口；

所述蜗壳进气流道内设有左侧气动隔板和右侧气动隔板；

所述左侧气动隔板和右侧气动隔板将蜗壳进气流道间隔成为蜗壳左侧进气外流道，蜗壳进气内流道和蜗壳右侧进气外流道；

所述蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道靠近蜗壳进气口处的位置分别设有进气调节控制装置。

以下是本实用新型对上述方案的进一步改进：

所述进气调节控制装置包括分别安装在蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道的进气口处的进气调节阀门，所述进气调节阀门传动连接有进气调节控制执行器；

当发动机处于低速工况范围时，两个进气调节阀门同时关闭，即蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道同时处于关闭状态；蜗壳进气内流道单独处于工作状态；

当发动机处于中速工况范围时，安装在蜗壳左侧进气外流道进气口处的进气调节阀门关闭，蜗壳左侧进气外流道处于关闭状态，蜗壳右侧进气外流道和蜗壳进气内流道处于工作状态；

当发动机处于高速工况范围内时，两个进气调节阀门同时打开，蜗壳进气内流道、蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道同时处于工作状态。

进一步改进：

所述蜗壳进气内流道的进气口与蜗壳进气口相连通，所述蜗壳左侧进气外流道和所述蜗壳右侧进气外流道的进气口分别与蜗壳进气内流道的进气口相连通。

进一步改进：所述蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道分别位于蜗壳进气内流道的两侧且并排平行设置。

另一种改进：

所述蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道分别位于蜗壳进气内流道的两侧，所述蜗壳左侧进气外流道的截面为弧形，其外端延伸至蜗壳进气内流道的外侧。

进一步改进：所述蜗壳左侧进气外流道的截面积大于所述蜗壳右侧进气外流道的截面积。

进一步改进：为保证所设计的流道截面符合A/R值的设计要求，所述蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道的截面积之和是蜗壳进气内流道的截面积的0.3-1.1倍。

进一步改进：所述蜗壳左侧进气外流道、蜗壳右侧进气外流道及蜗壳进气内流道靠近蜗壳扩压通道的位置处分别设有无叶喷嘴。

进一步改进：所述蜗壳左侧进气外流道内靠近无叶喷嘴处呈环形均匀设有若干片机翼型气动式导流叶片。

进一步改进：所述导流叶片的一端与蜗壳左侧进气外流道内壁一体铸造连接，另一端与左侧气动隔板位于蜗壳左侧进气外流道一侧的内壁一体铸造连接。

进一步改进：所述蜗壳左侧进气外流道与蜗壳左侧进气外流道的进气口之间设有左侧外流道控制室；所述蜗壳右侧进气外流道与蜗壳右侧进气外流道的进气口之间设有右侧外流道控制室。

进一步改进：安装在蜗壳左侧进气外流道的进气口处的进气调节阀门位于左侧外流道控制室内；

安装在蜗壳右侧进气外流道的进气口处的进气调节阀门位于右侧外流道控制室内。

进一步改进：所述左侧外流道控制室和右侧外流道控制室上分别设有外流道上端盖，以实现对进气流的密封和进气调节阀门的限位。

本实用新型采用上述方案，蜗壳进气内流道是常开进气流道，蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道在进气调节控制执行器的控制下处于打开或闭合状态。

发动机处于低速工况范围内时，进气调节阀门在进气调节控制执行器的带动下，将蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道同时关闭，此时，从发动机排出的所有废气仅流经蜗壳进气内流道，由于蜗壳进气内流道的截面积比较小，可有效提高涡轮叶轮的进气流速，充分利用废气中的可用能量，增大发动机低速工况时的涡轮输出功，提升增压压力，满足发动机低速时的较高增压压力的需求，提高发动机的低速性能并能降低排放，同时提高了发动机的加速响应性，减少了增压迟滞的影响。

发动机处于中速工况范围内时，蜗壳右侧进气外流道的进气调节阀门在进气调节控制执行器的带动下处于完全打开状态，从而将蜗壳右侧进气外流道打开，此时，蜗壳进气内流道和蜗壳右侧进气外流道共同工作，蜗壳进气流道截面积变大，可有效满足发动机中等转速下进入涡轮叶轮的进气量，提高发动机排出废气能量的利用率，满足发动机中等转速下的增压要求。

发动机处于高速工况范围内时，进气调节阀门在进气调节控制执行器的带动下同时处于完全打开状态，从而将蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道打开，此时蜗壳进气内流道、蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道同时处于工作状态。从发动机排出的高速废气分别进入蜗壳进气内流道、蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道，蜗壳进气流道工作截面积增大，又由于在蜗壳左侧进气外流道的无叶喷嘴处设置了导流叶片，可有效引导进气流以合适的气流角进入涡轮叶轮，提高了涡轮进气效率，从而提高了增压比。

本实用新型中的涡轮蜗壳结构与普通的增压器蜗壳结构基本相同，结构简单、继承性好、成本低、容易快速实现工程化，结构中的进气调节装置结构简单，控制方式容易实现，可靠性高。

下面结合附图和对本实用新型做进一步说明。

附图说明

附图1是本实用新型实施例1中的带导流叶片的分段式蜗壳的剖面结构示意图；

附图2是本实用新型实施例1中的带导流叶片的分段式蜗壳的0-180度流道截面结构示意图；

附图3是本实用新型实施例1中的带导流叶片的分段式蜗壳的径向剖面结构示意图；

附图4是本实用新型实施例2中的带导流叶片的分段式蜗壳的0-180度流道截面结构示意图；

附图5是本实用新型实施例2中的带导流叶片的分段式蜗壳在发动机低速工况下的剖面结构示意图；

附图6是本实用新型实施例2中的带导流叶片的分段式蜗壳在发动机中速工况下的剖面结构示意图；

附图7是本实用新型实施例2中的带导流叶片的分段式蜗壳在发动机高速工况下的剖面结构示意图；

图中：1-涡轮蜗壳；2-蜗壳进气口；3-蜗壳出气口；4-蜗壳扩压通道；5-左侧气动隔板；6-右侧气动隔板；7-蜗壳左侧进气外流道；8-蜗壳进气内流道；9-蜗壳右侧进气外流道；10-进气调节阀门；11-左侧外流道控制室；12-右侧外流道控制室；13-进气调节阀门配合面；14-外流道上端盖；15-无叶喷嘴；16-导流叶片；17-蜗壳左侧进气外流道内壁。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2所示，一种带导流叶片的分段式蜗壳，包括：

涡轮蜗壳1，所述涡轮蜗壳1内设有蜗壳进气流道及蜗壳扩压通道4，所述涡轮蜗壳1上分别设有与蜗壳进气流道连通的蜗壳进气口2和与蜗壳扩压通道4连通的蜗壳出气口3；

所述蜗壳进气流道内设有左侧气动隔板5和右侧气动隔板6；

所述左侧气动隔板5和右侧气动隔板6将蜗壳进气流道间隔成为蜗壳左侧进气外流道7，蜗壳进气内流道8和蜗壳右侧进气外流道9；

所述蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9靠近蜗壳进气口2处的位置分别设有进气调节控制装置。

所述进气调节控制装置包括分别安装在蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9的进气口处的进气调节阀门10，所述进气调节阀门10传动连接有进气调节控制执行器；

当发动机处于低速工况范围时，两个进气调节阀门10同时关闭，即蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9同时处于关闭状态；蜗壳进气内流道8单独处于工作状态；

当发动机处于中速工况范围时，安装在蜗壳左侧进气外流道7进气口处的调节阀门10关闭，蜗壳左侧进气外流道7处于关闭状态，蜗壳右侧进气外流道9和蜗壳进气内流道8处于工作状态；

当发动机处于高速工况范围内时，两个进气调节阀门10同时打开，蜗壳进气内流道8、蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9同时处于工作状态。

所述左侧气动隔板5和右侧气动隔板6与涡轮蜗壳1铸造一体连接；

所述蜗壳进气口2为单进气口，所述蜗壳进气内流道8的进气口与蜗壳进气口2相连通，所述蜗壳左侧进气外流道7和所述蜗壳右侧进气外流道9的进气口分别与蜗壳进气内流道8的进气口相连通。

所述蜗壳左侧进气外流道7的截面积大于所述蜗壳右侧进气外流道9的截面积。

为保证所设计的流道截面符合A/R值的设计要求，所述蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9的截面积之和是蜗壳进气内流道8的截面积的0.3-1.1倍。

所述蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9分别位于蜗壳进气内流道8的两侧，所述蜗壳左侧进气外流道7的截面为弧形，其外端延伸至蜗壳进气内流道8的外侧位置。

所述蜗壳左侧进气外流道7、蜗壳右侧进气外流道9及蜗壳进气内流道8靠近蜗壳扩压通道4的位置处分别设有无叶喷嘴15。

如图2、图3所示，发动机高速工况时，为充分利用发动机的排气能量，保证流经蜗壳左侧进气外流道的气流以合适的气流角进入涡轮叶轮，提高进气效率，在所述蜗壳左侧进气外流道7内靠近无叶喷嘴15处呈环形均匀设有若干片机翼型气动式导流叶片16。

所述导流叶片16的一端与蜗壳左侧进气外流道内壁17一体铸造连接，另一端与左侧气动隔板5位于蜗壳左侧进气外流道7一侧的内壁一体铸造连接。

所述蜗壳左侧进气外流道7与蜗壳左侧进气外流道7的进气口之间设有左侧外流道控制室11；所述蜗壳右侧进气外流道9与蜗壳右侧进气外流道9的进气口之间设有右侧外流道控制室12。

所述进气调节阀门10分别安装在左侧外流道控制室11和右侧外流道控制室12内。

所述进气调节阀门10靠近蜗壳左侧进气外流道7的进气口和蜗壳右侧进气外流道9的进气口处分别设有进气调节阀门配合面13，从而实现进气调节阀门的密封性。

所述左侧外流道控制室11和右侧外流道控制室12上分别设有外流道上端盖14，以实现对进气流的密封和进气调节阀门的限位。

实施例2，如图4所示，上述实施例1中，所述蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9还可以并排平行设置。

如图5所示，当发动机处于低速工况范围时，进气调节阀门10在进气调节控制执行器的带动下同时处于关闭状态，即将蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9同时关闭，此时，从发动机排出的所有废气仅流经蜗壳进气内流道8，由于蜗壳进气内流道8的截面积比较小，可有效提高涡轮叶轮的进气流速，充分利用废气中的可用能量，增大发动机低速工况时的涡轮输出功，提升增压压力，满足发动机低速时的较高增压压力的需求，提高发动机的低速性能并能降低排放，同时提高了发动机的加速响应性，减少了增压迟滞的影响。

如图6所示，当发动机处于中速工况范围时，蜗壳左侧进气外流道7的调节阀门10处于关闭状态，蜗壳左侧进气外流道7并不工作。而蜗壳右侧进气外流道9的进气调节阀门10在进气调节控制执行器的带动下处于打开状态，从而将蜗壳右侧进气外流道9打开，此时，蜗壳进气内流道8和蜗壳右侧进气外流道9共同工作，蜗壳进气流道截面积变大，可有效满足发动机中等转速下进入涡轮叶轮的进气流量，提高发动机排出废气能量的利用率，满足发动机中等转速下的增压要求。

如图7所示，当发动机处于高速工况范围内时，两个进气调节阀门10在进气调节控制执行器的带动下同时处于打开状态，从而将蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9打开，此时，蜗壳进气内流道8、蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9同时处于工作状态。从发动机排出的高速废气分别进入蜗壳进气内流道8、蜗壳左侧进气外流道7和蜗壳右侧进气外流道9，又由于在蜗壳左侧进气外流道7的无叶喷嘴15处设置了导流叶片16，可有效引导进气流以合适的气流角进入涡轮叶轮，提高了涡轮进气效率。

本实用新型采用上述方案，所述蜗壳进气内流道是常开进气流道，蜗壳左侧进气外流道和蜗壳右侧进气外流道在进气调节控制执行器的控制下处于打开或闭合状态。通过调节蜗壳进气截面积，满足不同工况下，进入蜗壳进气流道的进气量，实现变截面涡轮机的功能，满足发动机全工况下的增压需求。该蜗壳结构设计是在传统蜗壳基础上进行的改进，结构简单，继承性好，容易实现产品的工程化。

Claims (13)

1.一种带导流叶片的分段式蜗壳，包括：

涡轮蜗壳（1），所述涡轮蜗壳（1）内设有蜗壳进气流道及蜗壳扩压通道（4），所述涡轮蜗壳（1）上分别设有与蜗壳进气流道连通的蜗壳进气口（2）和与蜗壳扩压通道（4）连通的蜗壳出气口（3）；

其特征在于：

所述蜗壳进气流道内设有左侧气动隔板（5）和右侧气动隔板（6）；

所述左侧气动隔板（5）和右侧气动隔板（6）将蜗壳进气流道间隔成为蜗壳左侧进气外流道（7），蜗壳进气内流道（8）和蜗壳右侧进气外流道（9）；

所述蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）靠近蜗壳进气口（2）处的位置分别设有进气调节控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述进气调节控制装置包括分别安装在蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）的进气口处的进气调节阀门（10），所述进气调节阀门（10）传动连接有进气调节控制执行器；

当发动机处于低速工况范围时，两个进气调节阀门（10）同时关闭，即蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）同时处于关闭状态；蜗壳进气内流道（8）单独处于工作状态；

当发动机处于中速工况范围时，安装在蜗壳左侧进气外流道（7）进气口处的进气调节阀门（10）关闭，蜗壳左侧进气外流道（7）处于关闭状态，蜗壳右侧进气外流道（9）和蜗壳进气内流道（8）处于工作状态；

当发动机处于高速工况范围时，两个进气调节阀门（10）同时打开，蜗壳进气内流道（8）、蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）同时处于工作状态。

3.根据权利要求2所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳进气内流道（8）的进气口与蜗壳进气口（2）相连通，所述蜗壳左侧进气外流道（7）和所述蜗壳右侧进气外流道（9）的进气口分别与蜗壳进气内流道（8）的进气口相连通。

4.根据权利要求3所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）分别位于蜗壳进气内流道（8）的两侧且并排平行设置。

5.根据权利要求3所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）分别位于蜗壳进气内流道（8）的两侧，所述蜗壳左侧进气外流道（7）的截面为弧形，其外端延伸至蜗壳进气内流道（8）的外侧。

6.根据权利要求4或5所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳左侧进气外流道（7）的截面积大于所述蜗壳右侧进气外流道（9）的截面积。

7.根据权利要求6所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳左侧进气外流道（7）和蜗壳右侧进气外流道（9）的截面积之和是蜗壳进气内流道（8）的截面积的0.3-1.1倍。

8.根据权利要求7所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：所述蜗壳左侧进气外流道（7）、蜗壳右侧进气外流道（9）及蜗壳进气内流道（8）靠近蜗壳扩压通道（4）的位置处分别设有无叶喷嘴（15）。

9.根据权利要求8所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：所述蜗壳左侧进气外流道（7）内靠近无叶喷嘴（15）处呈环形均匀设有若干片机翼型气动式导流叶片（16）。

10.根据权利要求9所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于： 

所述导流叶片（16）的一端与蜗壳左侧进气外流道内壁（17）一体铸造连接，另一端与左侧气动隔板（5）位于蜗壳左侧进气外流道（7）一侧的内壁一体铸造连接。

11.根据权利要求10所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

所述蜗壳左侧进气外流道（7）与蜗壳左侧进气外流道（7）的进气口之间设有左侧外流道控制室（11）；所述蜗壳右侧进气外流道（9）与蜗壳右侧进气外流道（9）的进气口之间设有右侧外流道控制室（12）。

12.根据权利要求11所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：

安装在蜗壳左侧进气外流道（7）的进气口处的进气调节阀门（10）位于左侧外流道控制室（11）内；

安装在蜗壳右侧进气外流道（9）的进气口处的进气调节阀门（10）位于右侧外流道控制室（12）内。

13.根据权利要求12所述的一种带导流叶片的分段式蜗壳，其特征在于：所述左侧外流道控制室（11）和右侧外流道控制室（12）上分别设有外流道上端盖（14），以实现对进气流的密封和进气调节阀门的限位。

Images