[发明专利]可变流道的脉冲增压涡轮机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机增压装置，具体地说涉及一种能够有效兼顾发动机高低速增压需求，流道截面积不等的用于车用涡轮增压器的可变流道的脉冲涡轮机装置，属于内燃机技术领域。

背景技术

随着国家排放法规的日益严格及对发动机性能需求的不断提升，对车用涡轮增压器的性能提出了更高的要求。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，为了满足发动机全工况范围内的性能要求，可变几何涡轮增压技术受到越来越多的重视，其中可变流道涡轮技术因其结构简单、可靠性好等优点得到了更为广泛的应用，成为了国内外研发的重点。

为了适应发动机高低负荷排气性能，提升涡轮机效率，在双流道涡轮机基础上开发了多种可变截面涡轮机结构，但传统的可变截面涡轮机和与之相匹配的发动机排气管往往独立设计，匹配在一起性能势必受到影响，传统的可变截面涡轮机阀门设置在蜗壳内部，阀门处会造成较大的气动损失，同时传统的可变截面涡轮机蜗壳由于流道较少在与多缸机匹配时，合理组织发动机排气脉冲的能力受到制约，因此，该设计没有实现工程化和产品化。

为此，涡轮增压行业不得不开发了昂贵，结构复杂，在中间工作区域效率较高，而在小流量以及大流量两端工作效率较低的VNT（可变无叶喷嘴涡轮增压器）以满足发动机的性能要求。但是，通过多年的应用，发动机公司普遍反应VNT增压器成本高，故障率高，增压器低速效率不好，希望能够解决该类型增压器存在的问题。

专利CN2010102428627公开了一种可变流道的脉冲增压涡轮机装置，但是此装置的外流道结构与进口导向管形状变化较大，造成一定效率损失，同时由于无叶喷嘴空间狭小，使得工作效率圈只能偏向于某些设计工况点，高效工作区间受到限制，控制阀门流量特性与效率特性因阀门结构受到限制，不能完全获得全工况高效特性。

因此，本发明希望从系统角度设计一种在发动机高低工况下均能有效组织排气脉冲，充分利用发动机废气能量的高效、高性能可变流道的脉冲涡轮机系统，来解决传统可变截面涡轮机结构、VNT结构及专利CN2010102428627所存在的一个或多个问题。

发明内容

本发明要解决的问题是要提供一种能够在发动机高低工况下均能有效组织利用发动机排气脉冲能量的可变流道的脉冲增压涡轮机装置。

为了解决上述问题,本发明采用的技术方案是：

一种可变流道的脉冲增压涡轮机装置，包括蜗壳，蜗壳上设有进气口和出气口，蜗壳内安装有涡轮叶轮，在涡轮叶轮上安装有涡轮轴，所述蜗壳内部设有流道，所述流道靠近涡轮叶轮的位置设有与流道连通的无叶喷嘴，在所述流道内设有中间隔板，所述中间隔板将流道分隔成左侧流道和右侧流道：在左侧流道和右侧流道内分别设有弧形的气动隔板；所述气动隔板的一端为固定端，与中间隔板固接，另一端为导流出气端，设置在靠近无叶喷嘴的位置处。

以下是本发明对上述方案的进一步改进：

所述气动隔板位于蜗壳内流道中的内壁面在靠近无叶喷嘴处的径向距离为5-10mm，以诱导气流顺利进入涡轮叶轮。

进一步改进：所述中间隔板的出气端到无叶喷嘴出口位置的距离小于气动隔板导流出气端到无叶喷嘴出口的距离，以使气流顺利进入无叶喷嘴段。

进一步改进：所述气动隔板、中间隔板与蜗壳一体铸造成型。

进一步改进：位于左侧流道内的气动隔板将左侧流道分隔成蜗壳左侧外流道和蜗壳左侧内流道；

位于右侧流道内的气动隔板将右侧流道分隔成蜗壳右侧外流道和蜗壳右侧内流道；

所述蜗壳左侧外流道、蜗壳左侧内流道、蜗壳右侧内流道和蜗壳右侧外流道分别与无叶喷嘴连通。

所述气动隔板的设计符合空气动力学的特殊要求，气动隔板与蜗壳内壁一样在流向方向上呈渐缩型。气动隔板截面的内壁弧线和外壁弧线均与蜗壳截面的内壁弧线形状相近。

进一步改进：

所述蜗壳左侧外流道、蜗壳左侧内流道、蜗壳右侧内流道及蜗壳右侧外流道是并排布置在蜗壳内。

进一步改进：

所述蜗壳左侧内流道的截面积小于蜗壳左侧外流道的截面积；

所述蜗壳右侧内流道的截面积小于蜗壳右侧外流道的截面积。

进一步改进：

气动隔板位于蜗壳左侧外流道、蜗壳右侧外流道内的外壁弧线分别与蜗壳位于蜗壳左侧外流道、蜗壳右侧外流道内的内壁弧线在靠近无叶喷嘴部位的夹角为0-10度；