CN215369961U - 一种涡轮增压器废气排气结构、系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涡轮增压器废气排气结构，属于车辆技术领域，包括涡壳及旁通阀：涡壳具有排气流道，以及与排气流道连通的废气旁通流道；排气流道用于通向增压器涡轮，废气旁通流道的末端连通涡壳出口，涡壳出口用于连接催化器；旁通阀安装在废气旁通流道内；其中，在旁通阀开启后，旁通阀的阀口朝向催化器，以使废气旁通流道内的废气直接通向催化器。本实用新型还提供了一种具有上述涡轮增压器废气排气结构的排气系统及汽车。本实用新型与现有技术相比，可以减少因废气撞击废气旁通流道内壁而造成的热量损失，能够加快催化器的升温速度，缩短催化器加热所需的时间，降低发动机启动阶段的废气排放。

Description

一种涡轮增压器废气排气结构、系统及汽车

技术领域

本实用新型属于车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种涡轮增压器废气排气结构、系统及汽车。

背景技术

发动机运行过程中会排出HC(碳氢化合物)及NOx(氮氧化合物)等污染物，部分HC化合物通过光化学反应产生的烟雾对环境和人体会带来各种危害，NOx不仅影响人体呼吸系统，还有致癌作用。为了减少污染物排出量，可以通过三元催化器进行无害化处理。

增压器作为发动机组成的重要零部件之一，主要作用是增压器工作时，发动机的排放废气进入增压器的涡轮壳，排放废气带动涡轮壳内的叶轮转动，高速转动的叶轮通过传动轴带动压气机壳体内的叶轮转动，以对气体进行压缩后，送入发动机，实现对进气系统的供气。增压器的涡壳出口连接三元催化器，废气经过三元催化器被无害化处理。

在发动机启动到发动机熄火的整个过程中，增压器一直在工作，催化器暖机状态下(即催化器载体的温度在350℃以上)，氧化还原反应的转换效率为99％以上，但在250℃以下时催化器几乎不工作，由于在发动机启动阶段，带动增压器工作的部分燃烧废气能量被浪费掉，进而使催化器达到工作温度的时间增长，不能充分利用燃烧废气能量，也不能降低发动机启动阶段的排放指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种涡轮增压器废气排气结构、涡轮增压器废气排气系统以及汽车，旨在实现催化器快速升温，降低废气排放的目的。

第一方面，本实用新型实施例提供一种涡轮增压器废气排气结构，包括：

涡壳，具有排气流道，以及与所述排气流道连通的废气旁通流道；所述排气流道用于通向增压器涡轮，所述废气旁通流道的末端连通涡壳出口，所述涡壳出口用于连接催化器；以及

旁通阀，安装在所述废气旁通流道内；其中，在所述旁通阀开启后，所述旁通阀的阀口朝向所述催化器，以使所述废气旁通流道内的废气直接通向所述催化器。

在一种可能的实现方式中，所述废气旁通流道为直线型流道或是弧形流道，且首端设置在所述排气流道的侧壁上；其中，所述废气旁通流道的首端至所述涡壳出口的废气流动方向为第一方向，所述排气流道的首端至所述废气旁通流道的首端的废气流动方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向的夹角为钝角。

在一种可能的实现方式中，所述废气旁通流道的首端的内径小于所述涡壳出口的内径。

在一种可能的实现方式中，所述废气旁通流道的末端与所述涡壳出口的对接处具有沿径向向外凸出的变径部，所述旁通阀安装在所述变径部处。

在一种可能的实现方式中，所述旁通阀阀片的开启角度大于60°。

本实用新型提供的涡轮增压器废气排气结构的有益效果在于：本实用新型涡轮增压器废气排气结构，在旁通阀开启后，旁通阀的阀口朝向催化器，可以使废气经过废气旁通流道和涡壳出口直接通向催化器，与现有技术相比，减少了因废气撞击废气旁通流道内壁而造成的热量损失和废气温度降低，能够加快催化器的升温速度，缩短催化器加热所需的时间，从而降低发动机启动阶段的废气排放。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种涡轮增压器废气排气系统，包括上述的一种涡轮增压器废气排气结构以及催化器。

在一种可能的实现方式中，所述催化器包括催前管路以及安装在所述催前管路内的催化器载体；所述催前管路的首端与所述涡壳出口连接；其中，在所述旁通阀开启后，废气能够直接通过所述催前管路通向所述催化器载体。

一些实施例中，所述催前管路为直管或弧形管。

一些实施例中，所述废气旁通流道的首端至所述催前管路的末端的废气流动方向为第三方向，所述催化器载体的首端至末端的废气流动方向为第四方向；所述第三方向与所述第四方向的夹角为钝角。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种汽车，包括上述的涡轮增压器废气排气系统。

本实用新型提供的涡轮增压器废气排气系统、汽车的有益效果，与上述的涡轮增压器废气排气结构的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的涡轮增压器的排气流道、废气旁通流道及旁通阀的位置结构示意图(图中的箭头表示废气流动方向)；

图2为本实用新型实施例提供的涡轮增压器废气排气结构的结构示意图(图中的箭头表示废气流动方向)；

图3为本实用新型实施例提供的涡轮增压器废气排气结构的第一方向与第二方向的夹角试图；

图4为本实用新型实施例提供的涡轮增压器废气排气结构的第三方向与第四方向的夹角试图。

图中：1、涡壳；11、排气流道；12、废气旁通流道；13、涡壳出口；14、变径部；2、旁通阀；3、催化器；31、催前管路；32、催化器载体；A、第一方向；B、第二方向；C、第三方向；D、第四方向。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1所示为现有技术中涡轮增压器的排气流道11、废气旁通流道12及旁通阀2的位置结构示意图。旁通阀2的阀口朝向废气旁通流道12的内壁，图1中的箭头表示废气流动方向。由于阀口朝向废气旁通流道12的内壁，废气在流动过程中会与废气旁通流道12、涡壳出口13碰撞，导致废气能量快速传至涡壳1，并且向大气中快速辐射散热，产生热量损失。其次，废气与涡壳1冲击后产生柯安达效应，同时，在废气旁通流道12的拐角点会出现气流剥离，进一步造成废气能量损失。热量损失会导致废气温度降低，催化器3升温时间长，在催化器3升温阶段会有废气排出。

为了解决现有技术中存在的在废气旁通流道12内废气热量损失的问题，请参阅图2，现对本实用新型提供的涡轮增压器废气排气结构进行说明。所述涡轮增压器废气排气结构，包括涡壳1以及旁通阀2。涡壳1具有排气流道11，以及与排气流道11连通的废气旁通流道12；排气流道11用于通向增压器涡轮，废气旁通流道12的末端连通涡壳出口13，涡壳出口13用于连接催化器3；旁通阀2安装在废气旁通流道12内；其中，在旁通阀2开启后，旁通阀2的阀口朝向催化器3，以使废气旁通流道12内的废气直接通向催化器3。

需要说明的是，旁通阀2的阀片开启方式为现有技术中常见的控制方式。在发动机启动阶段，旁通阀2开启，排气流道11内的废气会进入废气旁通流道12，高温的废气直接通向催化器3，使催化器3快速升温到工作温度(即实现快速起燃)。当发动机达到一定转速，催化器3达到工作温度时，控制旁通阀2关闭，然后废气通过涡壳1的出气漏进入催化器3，并带动涡壳1内的涡轮转动，从而带动涡轮增压器工作。

本实用新型涡轮增压器废气排气结构，在旁通阀2开启后，旁通阀2的阀口朝向催化器3，可以使废气经过废气旁通流道12和涡壳出口13直接通向催化器3。与现有技术相比，不会存在大量废气撞击废气旁通流道12的内壁，减少了因废气撞击废气旁通流道12内壁而造成的热量损失，能够加快催化器3的升温速度，使催化器3快速起燃，缩短催化器3加热所需的时间，从而降低发动机启动阶段的废气排放。

在一些实施例中，上述废气旁通流道12可以采用如图3所示结构。参见图3，废气旁通流道12为直线型流道或是弧形流道，且首端设置在排气流道11的侧壁上；其中，废气旁通流道12的首端至涡壳出口13的废气流动方向为第一方向A，排气流道11的首端至废气旁通流道12的首端的废气流动方向为第二方向B，第一方向A与第二方向B的夹角为钝角。

废气旁通流道12的首端设置在排气流道11的侧壁上，也就是说，废气旁通流道12是排气流道11的一个支路。废气旁通流道12为直线型流道或是弧形流道，可以进一步保证废气直接通过废气旁通流道12和涡壳出口13而通向催化器3。第一方向A与第二方向B的夹角为钝角，也就是说，废气旁通流道12的首端与排气流道11之间是大角度过渡，使得废气由排气流道11进入废气旁通流道12时转弯路径小，进一步避免了废气碰撞废气旁通流道12内壁，保证废气快速通向催化器3。

优选地，废气旁通流道12的首端的内径小于涡壳出口13的内径，如图1所示。废气在废气旁通流道12的首端聚集，向末端分散，以保证废气直接抵达催化器3入口的断面积超过50％，实现催化器3快速升温。

请参阅图1，在一些实施例中，废气旁通流道12的末端与涡壳出口13之间具有沿径向向外凸出的变径部14，旁通阀2安装在变径部14处，阀片在变径部14处旋转开启或旋转关闭。

优选地，旁通阀2阀片的开启角度大于60°，以进一步保证在废气旁通流道12内，废气正对涡壳出口13流动，并且在阀片开启后，阀片隐藏在变径部14后，不会阻碍废气流动。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种涡轮增压器废气排气系统，包括上述的涡轮增压器废气排气结构以及催化器3。

具体地，催化器3包括催前管路31以及安装在催前管路31内的催化器载体32；催前管路31的首端与涡壳出口13连接；其中，在旁通阀2开启后，废气能够直接通过催前管路31通向催化器载体32。

催化器载体32主要用于实现废气无害化处理，催前管路31主要用于与涡壳出口13连接。

优选地，催前管路31为直管或弧形管，以进一步保证废气直接通过催前管路31而通向催化器载体32。

具体地，废气旁通流道12的首端至催前管路31的末端的废气流动方向为第三方向C，催化器载体32的首端至末端的废气流动方向为第四方向D；第三方向C与第四方向D的夹角为钝角，如图4所示。

第三方向C与第四方向D的夹角为钝角，也就是说，催前管路31与催化器载体32之间是大角度过渡，使得废气由催前管路31进入催化器载体32时转弯路径小，保证废气直接抵达催化器载体32入口的断面积超过50％，并且气流可以穿越催化器载体32入口中心，实现快速暖机。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种汽车，包括上述的一种涡轮增压器废气排气系统。

本实用新型提供的汽车，在旁通阀2开启后，旁通阀2的阀口朝向催化器3，可以使废气经过废气旁通流道12和涡壳出口13直接通向催化器3，与现有技术相比，减少了因废气撞击废气旁通流道12内壁而造成的热量损失和废气温度降低，能够加快催化器3的升温速度，缩短催化器3加热所需的时间，从而降低发动机启动阶段的废气排放。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器废气排气结构，其特征在于，包括：

涡壳，具有排气流道，以及与所述排气流道连通的废气旁通流道；所述排气流道用于通向增压器涡轮，所述废气旁通流道的末端连通涡壳出口，所述涡壳出口用于连接催化器；以及

旁通阀，安装在所述废气旁通流道内；其中，在所述旁通阀开启后，所述旁通阀的阀口朝向所述催化器，以使所述废气旁通流道内的废气直接通向所述催化器。

2.如权利要求1所述的一种涡轮增压器废气排气结构，其特征在于，所述废气旁通流道为直线型流道或是弧形流道，且首端设置在所述排气流道的侧壁上；其中，所述废气旁通流道的首端至所述涡壳出口的废气流动方向为第一方向，所述排气流道的首端至所述废气旁通流道的首端的废气流动方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向的夹角为钝角。

3.如权利要求1所述的一种涡轮增压器废气排气结构，其特征在于，所述废气旁通流道的首端的内径小于所述涡壳出口的内径。

4.如权利要求1所述的一种涡轮增压器废气排气结构，其特征在于，所述废气旁通流道的末端与所述涡壳出口的对接处具有沿径向向外凸出的变径部，所述旁通阀安装在所述变径部处。

5.如权利要求1所述的一种涡轮增压器废气排气结构，其特征在于，所述旁通阀的阀片的开启角度大于60°。

6.一种涡轮增压器废气排气系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的一种涡轮增压器废气排气结构以及催化器。

7.如权利要求6所述的一种涡轮增压器废气排气系统，其特征在于，所述催化器包括催前管路以及安装在所述催前管路内的催化器载体；所述催前管路的首端与所述涡壳出口连接；其中，在所述旁通阀开启后，废气能够直接通过所述催前管路通向所述催化器载体。

8.如权利要求7所述的一种涡轮增压器废气排气系统，其特征在于，所述催前管路为直管或弧形管。

9.如权利要求7所述的一种涡轮增压器废气排气系统，其特征在于，所述废气旁通流道的首端至所述催前管路的末端的废气流动方向为第三方向，所述催化器载体的首端至末端的废气流动方向为第四方向；所述第三方向与所述第四方向的夹角为钝角。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求6-9任一项所述的一种涡轮增压器废气排气系统。

Images