CN207583447U - 涡轮壳壳体结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于发动机涡轮增压器技术领域，涉及一种涡轮壳壳体结构，包括涡轮壳，涡轮壳的出口密封连接过渡接头，过渡接头与涡轮壳之间形成过渡接头空腔，涡轮壳内上部设有第一涡轮壳废气旁通通道，第一涡轮壳废气旁通通道的进气端连通涡轮壳底部设置第一涡轮壳进气流道，第一涡轮壳废气旁通通道的出气端连通过渡接头空腔，涡轮壳内设有用于控制第一涡轮壳废气旁通通道开闭的废气旁通阀，涡轮壳底部还设置有第二涡轮壳进气流道。该结构通过调整过渡接头及涡轮壳的结构，实现两种结构的选择与切换，从而提高发动机整体燃烧效率，进而提高燃油经济性，同时降低增压压力和增压器转速过高的风险。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机涡轮增压器技术领域，涉及一种涡轮壳壳体结构。
背景技术
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮壳内的涡轮，涡轮又带动同轴的压叶轮，压叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，压叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。非对称双流道的设计是基于废气再循环技术，废气再循环技术是将发动机燃烧后产生的废气的一部分重新通过空气进气管道导入发动机气缸的技术。通过降低发动机燃烧室内氧气的含量，降低燃烧温度，从而降低发动机排出气体中的氮氧化物（NOx）。为使发动机燃烧后的废气与涡轮增压器压叶轮压送的高压空气充分混合，需提高废气压力。通过涡轮增压器涡轮壳非对称双流道的设计，较小的流道可使发动机废气的排出受到阻滞，从而提高废气压力。当发动机处于高速大负荷状态时，为了避免增压压力和增压器转速过高，通常会通过废气旁通阀放掉一部分废气，这部分废气不会通过涡轮做功，而是直接被旁通到涡轮壳出口，从而将增压压力及增压器转速控制在安全范围内。但该技术在发动机高转速工况下，通过旁通阀排出的废气不参与涡轮做功，没有直接利用该部分废气能量，降低了增压器整体的增压效率。
还可以通过废气平衡阀的设计，避免增压压力和增压器转速过高。废气平衡阀的设计是专门为非对称双流道增压器设计。在非对称双流道涡轮增压器中，较小的流道内废气压力更高，气流速度更快，对增压器转速影响大，较大的流道则压力及气流速度相对较小。当发动机处于高速大负荷状态时，通过废气平衡阀将小流道与大流道连通，小流道内压力较高的废气会进入大流道内，此时小流道内压力及气流速度降低，涡轮速度随之下降，从而将增压压力及增压器转速控制在安全范围内。该技术虽可避免废气旁通技术降低增压效率的问题，但当发动机转入过高时，通过废气平衡阀仍无法将大小流道内的压力与流速控制在可靠范围内，即无法将增压压力及增压器转速控制在安全范围内。
对于涡轮壳进口废气控制阀，与本实用新型结构相近的专利是CN200880022691.8，在该专利描述的结构中，旁通通道没有长程的通道引流，所以该技术与本实用新型相比，废气由于脉冲对旁通阀阀片冲击较大。并且该技术只能实现平衡功能，与本实用新型相比，不能实现旁通与平衡的切换。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提供一种涡轮壳壳体结构，该结构通过调整过渡接头及涡轮壳的结构，实现两种结构的选择与切换，从而提高发动机整体燃烧效率，进而提高燃油经济性，同时降低增压压力和增压器转速过高的风险。
按照本实用新型的技术方案：一种涡轮壳壳体结构，其特征在于：包括涡轮壳，涡轮壳的出口密封连接过渡接头，过渡接头与涡轮壳之间形成过渡接头空腔，涡轮壳内上部设有第一涡轮壳废气旁通通道，第一涡轮壳废气旁通通道的进气端连通涡轮壳底部设置第一涡轮壳进气流道，第一涡轮壳废气旁通通道的出气端连通过渡接头空腔，涡轮壳内设有用于控制第一涡轮壳废气旁通通道开闭的废气旁通阀，涡轮壳底部还设置有第二涡轮壳进气流道。
作为本实用新型的进一步改进，所述涡轮壳内上部还设置有第二涡轮壳废气旁通通道，第二涡轮壳废气旁通通道的两端分别连通第二涡轮壳进气流道与过度接头空腔。
作为本实用新型的进一步改进，所述过渡接头上设有过渡接头废气旁通通道，过渡接头废气旁通通道一端连通过渡接头空腔，另一端连通涡轮壳出口。
作为本实用新型的进一步改进，所述涡轮壳上固定有衬套，摇臂轴转动设置于衬套中，摇臂轴内端与废气旁通阀相连接，摇臂轴外端与摇臂相连接，摇臂由气动执行机构带动进行动作。
作为本实用新型的进一步改进，所述气动执行机构包括气缸及与气缸活塞杆相连接的连杆，连杆与摇臂相连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一涡轮废气旁通通道包括相互连通的上部通道与下部通道，上部通道为内径均一的圆孔，上部通道上端连通过渡接头空腔，下部通道为弧形通道，下部通道连通第一涡轮壳进气流道。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一涡轮壳进气流道的截面积小于第二涡轮壳进气流道的截面积。
作为本实用新型的进一步改进，第一涡轮壳废气旁通通道进口与第一涡轮壳进气流道进口方向一致。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型结构简单、紧凑、合理，本实用新型只需调整过渡接头和涡轮壳个别特征的机加工与否，就能实现废气平衡与废气旁通两种功能的快速切换，制造和调整成本较低；本实用新型能平衡和控制两个流道的压力差，并能有效降低增压压力和增压器转速，从而提高发动机整体燃烧效率；同时本实用新型采用长程的废气旁通通道，可以有效减缓废气脉冲，降低旁通气流对旁通阀阀片的冲击磨损，提高废气旁通阀阀片使用寿命和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型废气平衡阀阀片关闭剖面图。
图2为本实用新型废气旁通阀阀片关闭剖面图。
图3为本实用新型废气平衡阀阀片关闭立体图。
图4为本实用新型废气平衡阀阀片开启剖面图。
图5为本实用新型废气旁通阀阀片开启剖面图。
图6为本实用新型废气旁通阀开启时第一废气旁通流道侧面剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
图1~6中，包括涡轮壳1、第一涡轮壳废气旁通通道2a、上部通道2a-1、下部通道2a-2、第二涡轮壳废气旁通通道2b、第一涡轮壳进气流道3a、第二涡轮壳进气流道3b、废气旁通阀4、气动执行机构5、摇臂6、摇臂轴7、衬套8、过渡接头9、过渡接头空腔10、过渡接头废气旁通通道11等。
如图1~6所示，本实用新型一种涡轮壳壳体结构，包括涡轮壳1，涡轮壳1的出口密封连接过渡接头9，过渡接头9与涡轮壳1之间形成过渡接头空腔10，涡轮壳1内上部设有第一涡轮壳废气旁通通道2a，第一涡轮壳废气旁通通道2a的进气端连通涡轮壳1底部设置第一涡轮壳进气流道3a，第一涡轮壳废气旁通通道2a的出气端连通过渡接头空腔10，涡轮壳1内设有用于控制第一涡轮壳废气旁通通道2a开闭的废气旁通阀4，涡轮壳1底部还设置有第二涡轮壳进气流道3b。
涡轮壳1内上部还设置有第二涡轮壳废气旁通通道2b，第二涡轮壳废气旁通通道2b的两端分别连通第二涡轮壳进气流道3b与过度接头空腔10，第一涡轮壳进气流道3a的截面积小于第二涡轮壳进气流道3b的截面积。此时实现废气平衡功能。
过渡接头9上设有过渡接头废气旁通通道11，过渡接头废气旁通通道11一端连通过渡接头空腔10，另一端连通涡轮壳1出口。此时实现废气旁通功能。
涡轮壳1上固定有衬套8，摇臂轴7转动设置于衬套8中，摇臂轴7内端与废气旁通阀4相连接，摇臂轴7外端与摇臂6相连接，摇臂6由气动执行机构5带动进行动作。
气动执行机构5包括气缸及与气缸活塞杆相连接的连杆，连杆与摇臂6相连接。
第一涡轮废气旁通通道2a包括相互连通的上部通道2a-1与下部通道2a-2，上部通道2a-1为内径均一的圆孔，上部通道2a-1上端连通过渡接头空腔10，下部通道2a-2为弧形通道，下部通道2a-2连通第一涡轮壳进气流道3a。
本实用新型的工作过程如下：当发动机处于低速区时，为了获得足够的增压压力和废气压力，保证废气与高压空气充分混合，提高发动机扭矩，降低氮氧化物，废气旁通阀4在气动执行机构5的作用下处于关闭状态，将两个旁通通道封闭，使全部废气通过涡轮做功。当发动机处于高速大负荷工况时，发动机排出的废气速度增加，不需要继续使用小流道提高废气流速，为了控制增压压力及增压器转速在规定的范围内，需要使用废气平衡阀或废气旁通阀技术。当根据客户需求使用废气压力平衡技术时，加工出第二涡轮壳废气旁通通道，不加工过渡接头废气旁通通道。废气旁通阀4在气动执行机构5及涡轮壳1进口处废气压力的作用下，绕摇臂轴7的轴线翻转开启，较小截面积的第一涡轮壳进气流道3a内废气由于压力较大，通过第一涡轮壳废气旁通通道2a进入涡轮壳1与过渡接头9形成的过渡接头空腔10，随后通过第二涡轮壳废气旁通通道2b进入较大截面积第二涡轮壳进气流道。此时较小截面积的第一涡轮壳进气流道3a内由于废气排出，废气压力减小速度减小，较小截面第一涡轮壳进气流道3a内废气对涡轮做功减小，从而控制住增压压力及增压器转速。当客户需求使用废气旁通技术时，不加工第二涡轮壳废气旁通通道2b，加工出过渡接头废气旁通通道11。废气旁通阀4在气动执行机构5及涡轮壳1进口处废气压力的作用下，绕摇臂轴7的轴线翻转开启，第一涡轮壳进气流道内废气通过第一涡轮壳废气旁通通道排出，经过过渡接头空腔排到涡轮壳出口，不经过涡轮做功，从而控制增压压力及增压器转速。
同时，本实用新型的第一涡轮壳废气旁通通道为长程通道，可有效降低废气脉冲对于旁通阀阀片的冲击，提高旁通阀阀片可靠性和使用寿命。
本实用新型采用长程废气旁通通道，可有效降低废气脉冲对旁通阀阀片的冲击，从而提高旁通阀阀片的可靠性和使用寿命。同时本实用新型还可通过简单的机加工切换，实现平衡阀与旁通阀的切换。功能更多更全面，满足客户多种需求，切换简便，降低开发成本和切换成本，便于加工。第一涡轮壳废气旁通通道2a进口与第一涡轮壳进气流道3a进口方向一致，可有效提高废气旁通效率。
Claims (8)
1.一种涡轮壳壳体结构，其特征在于：包括涡轮壳（1），涡轮壳（1）的出口密封连接过渡接头（9），过渡接头（9）与涡轮壳（1）之间形成过渡接头空腔（10），涡轮壳（1）内上部设有第一涡轮壳废气旁通通道（2a），第一涡轮壳废气旁通通道（2a）的进气端连通涡轮壳（1）底部设置第一涡轮壳进气流道（3a），第一涡轮壳废气旁通通道（2a）的出气端连通过渡接头空腔（10），涡轮壳（1）内设有用于控制第一涡轮壳废气旁通通道（2a）开闭的废气旁通阀（4），涡轮壳（1）底部还设置有第二涡轮壳进气流道（3b）。
2.如权利要求1所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述涡轮壳（1）内上部还设置有第二涡轮壳废气旁通通道（2b），第二涡轮壳废气旁通通道（2b）的两端分别连通第二涡轮壳进气流道（3b）与过度接头空腔（10）。
3.如权利要求1所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述过渡接头（9）上设有过渡接头废气旁通通道（11），过渡接头废气旁通通道（11）一端连通过渡接头空腔（10），另一端连通涡轮壳（1）出口。
4.如权利要求1所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述涡轮壳（1）上固定有衬套（8），摇臂轴（7）转动设置于衬套（8）中，摇臂轴（7）内端与废气旁通阀（4）相连接，摇臂轴（7）外端与摇臂（6）相连接，摇臂（6）由气动执行机构（5）带动进行动作。
5.如权利要求4所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述气动执行机构（5）包括气缸及与气缸活塞杆相连接的连杆，连杆与摇臂（6）相连接。
6.如权利要求1所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述第一涡轮废气旁通通道（2a）包括相互连通的上部通道（2a-1）与下部通道（2a-2），上部通道（2a-1）为内径均一的圆孔，上部通道（2a-1）上端连通过渡接头空腔（10），下部通道（2a-2）为弧形通道，下部通道（2a-2）连通第一涡轮壳进气流道（3a）。
7.如权利要求2所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：所述第一涡轮壳进气流道（3a）的截面积小于第二涡轮壳进气流道（3b）的截面积。
8.如权利要求1所述的涡轮壳壳体结构，其特征在于：第一涡轮壳废气旁通通道（2a）进口与第一涡轮壳进气流道（3a）进口方向一致。
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