[发明专利]旁通进气变截面涡轮机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变截面废气涡轮增压器，具体的说涉及一种具有旁通进气流道的旁通进气变截面涡轮机装置，属于内燃机领域。

背景技术

在中国，随着国III排放法规的实施，人们对于能够兼顾发动机高低速性能的发动机增压器的需求越来越强烈，传统的废气涡轮增压器采用固定截面的涡轮壳装置，只能兼顾发动机的某一段使用工况，在其他工况采用废气放气的方式进行粗略的调节，已到达保护增压器的目的。这样的调节方式没有办法满足人们对高性能、低排放发动机的需求。在这种技术背景下，可变截面涡轮增压器成为了国内外科研机构和企业的研发重点，目前普遍采用了涡轮机内部增加旋转的喷嘴叶片的结构以及轴向改变扩压流道结构来满足变截面的要求。但该类型的变截面涡轮增压器因为存在复杂的调节机构，增加了空间要求，同时在高温环境下，高温排气对于旋转的喷嘴叶片、传动机构、轴向运动部件等都提出了更加严格的要求，可靠性成了该类型涡轮增压器的致命因素，为了提升产品可靠性，必然产生更高的材料成本和加工装配成本，市场推广压力大，可靠性指标差，无法满足未来低成本推广需求。

因此，希望设计一种变截面涡轮涡轮机装置，在满足发动机对变截面增压器性能需求的基础上，利用最简单的调节装置，在不改变涡轮增压器轴承系统的前提下，通过对涡轮壳进气流道的设计，用简单、可靠、低成本的控制方式来改变进入涡轮转子的高温气体的流动形式，解决发动机对高可靠性、低成本可变截面涡轮增压器的需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对传统可变截面涡轮增压器的局限性，提供一种具有旁通进气能力的旁通进气变截面涡轮机装置，能够有效解决传统增压器固定截面增压器和废气旁通增压器的使用缺陷，同时减少旋叶式和轴向移动式可变截面涡轮增压器的复杂的调节结构，实现可变截面涡轮增压器的功能。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳，涡轮壳内设有涡壳进气主流道，涡壳进气主流道具有涡壳进气口，其特征在于：所述涡壳进气主流道的一侧设有旁通进气流道，旁通进气流道与涡壳进气主流道之间设有间隔壁，所述涡壳进气主流道和旁通进气流道在靠近间隔壁远离涡壳进气口的端部位置连通，所述间隔壁上设有旁通流道进气口，在旁通流道进气口上安装有放气阀门。

以下是本发明对上述方案的进一步改进：

所述旁通进气流道靠近旁通流道进气口的位置具有旁通流道控制室，所述放气阀门位于旁通流道控制室内并与进气控制装置连接。

进一步改进：

所述放气阀门上设有放气阀门配合面，所述旁通流道进气口设有与放气阀门配合面配合的旁通流道进气口法兰面。

所述旁通流道控制室设有控制室上端盖，以实现旁通流道涡壳进气口法兰面的加工和对放气阀门的限位。

进一步改进：

所述进气控制装置包括设置在涡轮壳外部的控制执行器，所述控制执行器通过阀门传动销片与放气阀门传动连接，所述放气阀门与阀门传动销片通过焊接或者铆接成一体，在控制执行器的推动下沿轴套中心进行旋转，以实现放气阀门配合面的开启和关闭，通过对放气阀门配合端面开度的控制，来控制从涡壳旁通流道进气口进入涡壳进气旁通流道内的气体流量和气体压力，以实现变截面涡轮机的功能。

进一步改进：

放气阀门开启时，放气阀门配合面与旁通流道进气口法兰面之间形成的夹角为旁通流道开启角，为减少气体流动损失，外流道开启角值为0-60度。

进一步改进：

旁通进气流道呈渐缩状，旁通进气流道与旁通流道控制室连接的旁通进气流道连接端部截面为圆形，以减少旁通气体流动损失。

更进一步改进：

所述旁通进气流道的出口位置具有旁通流道进气喉口，涡壳进气主流道的出口位置具有涡壳流道进气喉口，所述旁通流道进气喉口所在位置平齐或者滞后于涡壳流道进气喉口。

当旁通进气流道通过放气阀门打开后，发动机排出的废气通过旁通进气口进入旁通进气流道，然后通过旁通调节喷嘴调节进入涡壳进气流道的气体的流量和流动方向，从而更好的控制涡轮壳的截面积。

更进一步改进：

所述间隔壁上靠近旁通流道进气喉口的端部位置连接有旁通调节喷嘴叶片。

旁通调节喷嘴叶片通过旁通调节喷嘴旋转轴与间隔壁转动连接，旁通调节喷嘴叶片通过沿着旁通调节喷嘴旋转轴进行旋转，进行调节旁通流道截面的大小，产生不同的旁通调节流动方向，然后与涡壳进气主流道中的气体混合，更加细致的调整涡壳的流通面积，起到了变截面的作用。