CN207728435U - 涡轮增压器和发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涡轮增压器和发动机。该涡轮增压器具有：空腔，其由涡轮机壳体形成；至少两个流道，其被彼此之间不对称地形成在所述涡轮机壳体的内部并且与所述空腔流体连通，用于接收发动机的汽缸排气；至少一个阀，其被设置成选择性地关闭、部分打开或完全打开通向所述空腔的所述至少两个流道中的至少一个流道。本实用新型具有结构紧凑、易于制造、经济耐用且成本适中等优点，能够同时满足驱动EGR和发动机性能要求，从而有效减少发动机污染物排放、提高燃油经济性并有助于绿色环保目标的实现，因此本实用新型非常适于广泛应用。

Description

涡轮增压器和发动机

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压技术领域，尤其涉及一种涡轮增压器以及设置有该涡轮增压器的发动机。

背景技术

为了符合各个国家或地区日益严格的排放标准（如Euro6、CN6等），使用配备有EGR功能和涡轮增压器的发动机，以此来减少污染物并且提高燃油经济性已经成为一种趋势。然而，虽然VNT涡轮增压器可以提供良好的性能和EGR驱动能力，但是居高不下的成本问题使得大多数客户对此难以接受。此外，在考虑使用WG涡轮增压器时，它的EGR驱动能力成为一个很大的现实挑战。尽管业界已经尝试了针对这些现有的涡轮增压器进行一些改进设计，然而其结果表现并不令人满了，这些努力仍然不能很好地解决满足发动机性能要求和EGR驱动等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了涡轮增压器以及设置有该涡轮增压器的发动机，从而有效地解决了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题。

首先，根据本实用新型的第一方面，它提供了一种涡轮增压器，其具有：

空腔，其由涡轮机壳体形成；

至少两个流道，其被彼此之间不对称地形成在所述涡轮机壳体的内部并且与所述空腔流体连通，用于接收发动机的汽缸排气；以及

至少一个阀，其被设置成选择性地关闭、部分打开或完全打开通向所述空腔的所述至少两个流道中的至少一个流道。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述至少两个流道被设置成彼此之间具有不同结构。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述至少两个流道包括第一流道和第二流道，并且所述第一流道的容积小于所述第二流道的容积。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述阀被布置于所述第一流道的端口处。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述第一流道和/或所述第二流道被构造成具有朝向涡轮机叶轮的轴线方向逐渐变小的截面。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述发动机具有EGR汽缸组和非EGR汽缸组，所述第一流道被设置成用于接收所述EGR汽缸组的排气，并且所述第二流道被设置成用于接收所述非EGR汽缸组的排气。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述EGR汽缸组中的汽缸数量与所述非EGR汽缸组中的汽缸数量相等。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述阀包括：

本体，其被设置成能相对于所述至少两个流道进行枢转运动，用以控制流经所述至少一个流道的流体流量；以及

臂部件，其与所述本体相连，用于使得所述本体进行所述枢转运动来控制所述阀的开度。

在根据本实用新型的涡轮增压器中，可选地，所述本体和/或所述臂部件设置有表面抗磨层。

其次，根据本实用新型的第二方面，还提供了一种发动机，所述发动机设置有如以上任一项所述的涡轮增压器。

与现有技术相比较，本实用新型通过在涡轮机壳体内部布置彼此流体连通的空腔和不对称流道以及用于选择性地关闭、部分打开或完全打开这些流道中至少一个的阀，能够相当有效地控制排气背压，显著改进发动机的性能并解决EGR驱动等技术问题。应用本实用新型技术方案，可以实现在发动机进行低速运行时以较高的排气背压来驱动EGR，并且在发动机进行高速运行时，通过上述阀来有效控制不对称流道的排气背压，从而产生良好的高速性能。本实用新型具有结构紧凑、易于制造、经济耐用且成本适中等优点，能够同时满足驱动EGR和发动机性能要求，从而有效减少发动机污染物排放、提高燃油经济性并有助于绿色环保目标的实现，因此本实用新型非常适于广泛应用。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是一个根据本实用新型的涡轮增压器实施例的具体应用组成示意图。

图2是图1中的涡轮增压器实施例的部分立体结构示意图。

图3是图2所示涡轮增压器实施例中的涡轮机壳体的一个局部正视示意图，其中显示出了通过阀已经将第一流道的端口完全关闭。

图4是图2所示涡轮增压器实施例中的涡轮机壳体的另一个局部正视示意图，其中显示出了通过阀已经将第一流道的端口完全打开。

具体实施方式

需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的涡轮增压器以及设置有该涡轮增压器的发动机的结构组成、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本实用新型形成任何的限制。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本实用新型仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

首先，请结合参考图1至图4，通过这些附图示意性地显示出了一个根据本实用新型的涡轮增压器实施例的基本结构组成情况，下面就对此进行详细说明。

在这个给出的实施例中，该涡轮增压器具有由涡轮机壳体10形成的空腔13、两个流道T1和T2和阀5，其中上述两个流道T1和T2是被彼此之间不对称地形成在涡轮机壳体10的内部用来接收发动机的汽缸排气，例如在图1示例性显示出的一个具体应用中，发动机包括具有三个汽缸1的EGR（排气再循环）汽缸组和具有三个汽缸2的非EGR汽缸组，上述的第一流道T1、第二流道T2分别接收来自于该EGR汽缸组、该非EGR汽缸组的排气，其中来自于EGR汽缸组的排气是已经经过了例如经由控制器C进行控制的进气冷却器3、EGR冷却器4的相应处理。作为举例说明，在图1所示的EGR汽缸组中的汽缸1数量是与非EGR汽缸组中的汽缸2数量完全相同的，然而在其他实际应用情况下，EGR汽缸组和非EGR汽缸组中的汽缸数量是可以彼此不相同的，并且具体的汽缸数量是可以按照实际需要来进行选择设置的。

对于上述两个流道T1、T2来讲，它们在本实用新型中是采用不对称方式布置在涡轮机壳体10的内部，例如可以将它们设置成彼此之间具有不同结构，这样的不同结构包括但不局限于具有不同的外形轮廓、内部构造等。例如图2所示，在给出的示例中，第一流道T1是被构造成其容积小于第二流道T2的容积。此外，如在该示例中所图示出的，可以将第一流道T1和/或第二流道T2可选地构造成具有朝向涡轮机叶轮6的轴线7方向逐渐变小的截面，以便有助于针对流动经过的排气的流速、压力等方面进行有利控制。在实际应用场合下，涡轮机壳体10中的不同流道之间的不对称比例是可以根据应用情形来进行选择匹配的。

阀5是本涡轮增压器中的一种重要组成部件，它是被设置在涡轮机壳体10的内部用于选择性地关闭、部分打开或完全打开通向空腔13的这些流道中的一个或多个流道。通过操作该阀5可以对流经涡轮机壳体10的流体流量进行控制，从而能够根据实际应用需求情况来提供所期望的预定排气背压，以此达到同时满足驱动EGR和发动机性能等方面要求。

作为示例说明，在图1至图4所给出的实施例中，是将阀5设置在第一流道T1处，用于控制流经第一流道T1的流体流量。例如图3和图4所示，阀5是被具体布置在第一流道T1的端口11处，用来根据实际应用情形通过操控该阀5来选择完全打开、部分打开、完全关闭该端口11，从而实现对流经第一流道T1的流体流量进行控制的目的。再如图2所示，通过设置该阀5来进行相应的流量控制操作而使得排气沿着图中箭头A所示的出口方向向外输出，可以实现当发动机进行低速运行时则提供较高的排气背压，例如图2中的箭头B所指向的示意性图形所示，此时阀5处于完全关闭状态，以此来有效驱动EGR进行工作；当发动机转速处于高速范围内时，阀5可以如所期望地控制第一流道T1和第二流道T2的排气背压，例如图2中的箭头D所指向的示意性图形所示，此时阀5处于完全打开或部分打开状态，从而能够实现良好的高速性能。由此，根据本实用新型的涡轮增压器不仅有效提供了EGR驱动能力，而且也能够很好地满足发动机的性能要求，即同时解决了以上两个方面的问题，这将非常有助于减少排气污染物、提高燃油经济性，促进节能、绿色环保等积极目标的有效实现。

当然，可以理解的是，在本实用新型中也允许将阀5布置在第二流道T2处来对流经其的流体流量进行控制，例如可将阀5布置在第二流道T2的端口12处，以便根据实际应用情形来选择性地完全打开、部分打开、完全关闭该端口12。

此外，在可选情形下，还可以结合以上这些示例，即不仅在涡轮机壳体10的第一流道T1的端口处布置阀5，而且也同时在涡轮机壳体10的第二流道T2的端口处布置阀5，以此来更灵活、方便地有效控制流动通过该涡轮机壳体10的流体流量。

举例而言，作为阀5本来来讲，如图3和图4所示，它可以包括本体8和臂部件9，其中本体8是被设置成能够相对于第一流道T1和第二流道T2进行枢转运动，以此来控制流经该阀5布置处的流道的流体流量；臂部件9是借助于例如铆接、焊接或者任何其他适宜方式与本体8进行连接，以便通过该臂部件9来使得本体8进行枢转运动从而控制阀5的开度，实现如上所述地选择性地完全打开、部分打开、完全关闭第一流道T1的端口11和/或第二流道T2的端口12。

应当说明的是，在可选情形下，本体8和/或臂部件9可以设置有表面抗磨层，以便在发生枢转、晃动等情况下避免或减轻磨损而使其经济耐用。例如，这样的表面抗磨层可以采用抗磨材料HK30或氮化硼来形成，其厚度可选地为50微米或任何其他的适宜厚度。此外，上述实施例中的本体8和臂部件9的具体结构、尺寸、使用材料、加工工艺等实际上都依赖于实际应用情况，例如涡轮机进口压力、脉冲效应和占空比等，因此在本实用新型中是被允许进行灵活设置的。

当然，还应当指出的是，除了以上示例性给出的具体结构形式以外，本实用新型中的阀完全可能采用任何其他的类型、结构形式等的阀门来加以实现，所以这些阀也应当被考虑应用在根据本实用新型的涡轮增压器中。

鉴于根据本实用新型的涡轮增压器具有如上所述的显著优于现有技术的技术优势，因此非常适合在发动机上装配这样的涡轮增压器，以便有效改进现有发动机的性能，实现如在前文中所述的众多良好且有益的技术效果，并且使其具有结构紧凑、易于制造、经济耐用且成本适中等优点。

以上仅以举例方式来详细阐明本实用新型的涡轮增压器以及设置有该涡轮增压器的发动机，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，尽管为了便于说明起见，在给出的涡轮增压器实施例中仅示出了两个流道和一个阀，然而在可选情形下，涡轮机壳体内部的流道和/或阀的具体设置数量、布置位置、结构尺寸等方面都是可以按照实际需要来自由选定的。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器具有：

空腔，其由涡轮机壳体形成；

至少两个流道，其被彼此之间不对称地形成在所述涡轮机壳体的内部并且与所述空腔流体连通，用于接收发动机的汽缸排气；以及

至少一个阀，其被设置成选择性地关闭、部分打开或完全打开通向所述空腔的所述至少两个流道中的至少一个流道。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述至少两个流道被设置成彼此之间具有不同结构。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述至少两个流道包括第一流道和第二流道，并且所述第一流道的容积小于所述第二流道的容积。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述阀被布置于所述第一流道的端口处。

5.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述第一流道和/或所述第二流道被构造成具有朝向涡轮机叶轮的轴线方向逐渐变小的截面。

6.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述发动机具有EGR汽缸组和非EGR汽缸组，所述第一流道被设置成用于接收所述EGR汽缸组的排气，并且所述第二流道被设置成用于接收所述非EGR汽缸组的排气。

7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中，所述EGR汽缸组中的汽缸数量与所述非EGR汽缸组中的汽缸数量相等。

8. 根据权利要求1-7中任一项所述的涡轮增压器，其中，所述阀包括：

本体，其被设置成能相对于所述至少两个流道进行枢转运动，用以控制流经所述至少一个流道的流体流量；以及

臂部件，其与所述本体相连，用于使得所述本体进行所述枢转运动来控制所述阀的开度。

9.根据权利要求8所述的涡轮增压器，其中，所述本体和/或所述臂部件设置有表面抗磨层。

10.一种发动机，其特征在于，所述发动机设置有如权利要求1-9中任一项所述的涡轮增压器。