[发明专利]用于内燃发动机的双涡道涡轮增压器装置及其控制方法

说明书

用于内燃发动机的双涡道涡轮增压器装置包括涡轮机和压缩机，其中所述涡轮机包括涡轮机第一涡道和涡轮机第二涡道，并且其中至少所述涡轮机第一涡道设置有涡轮机涡道入口阀以使穿过涡轮机第一涡道的排气流是可控制的。双涡道涡轮增压器装置的特征还在于旁通管设置在压缩机与至少所述涡轮机第一涡道之间。旁通管设置有旁通管阀以使穿过所述旁通管的流动是可控制的。

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机(ICE)的双涡道涡轮增压器装置。这种内燃发动机可配置在适于火花点燃或压燃发动机驱动的任意类型的车辆中。

背景技术

用于内燃发动机的常规涡轮增压器当在特定运行条件下运行时通常是最有效的。例如涡轮机叶轮、压缩机叶轮和涡轮机涡道的构型都影响涡轮增压器的特性并且确定在什么运行条件下涡轮增压器是尽可能有效的。当来自内燃发动机的排气流较低时，例如当在低转速下运行发动机或当发电机载荷较低时，通常优选涡轮增压器较小，同时在更高的排气流动下通常优选具有更大的涡轮增压器。为了获得可在排气流范围内以合意的性能运行的涡轮增压器，可以使用在此根据当前排气流可采用例如导叶几何形状的涡轮增压器。这种可变几何形状的涡轮增压器可在比常规涡轮增压器更大范围内以最佳流动条件工作。然而，这种涡轮增压器通常较昂贵并且不像固定几何形状的涡轮增压器那么坚固。改进涡轮增压器效率和增加涡轮增压器范围的另一个方法是使用双涡道涡轮增压器。在双涡道涡轮增压器中，在涡轮机叶轮外部上径向延伸的涡轮机涡道被涡轮机罩壳的隔壁划分为两个独立的涡道。当来自内燃发动机的排气流较低时，至一个涡道的流动被关闭。通过关闭一个涡道从而降低排气流可用的总横截面流动面积，穿过其余打开涡道的流速将增加，从而进入涡轮机的排气流的流速或速度增加。增加排气流的速度，则涡轮机叶轮更快地受到涡轮机叶轮加快的影响，特别是如果涡轮机叶片的外缘暴露于排气流亦如此，因此甚至在适度的排气流下也能实现高程度的充电。然而，同时关闭一个涡道导致内燃发动机的效率下降，因为当排气进入部分关闭的涡轮机入口时对于排气来说阻力增加。另一缺陷在于：由于关闭涡道的较低压力，从打开的高压涡道至涡道汇合的低压涡道将有一些泄露。涡道之间的泄露对涡轮机效率具有负面影响。因此，仍然需要进一步改进。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有改进效率和改进性能的双涡道涡轮增压器装置(twin scroll turbocharger device)，以及提供一种用于控制这种双涡道涡轮增压器装置的方法。通过本发明的双涡道涡轮增压器装置实现具有改进效率的双涡道涡轮增压器装置。通过本发明的方法实现用于控制这种双涡道涡轮增压器装置的方法。

本发明涉及用于内燃发动机的双涡道涡轮增压器装置。本发明适用于火花点燃的内燃发动机和压燃内燃发动机。根据本发明的双涡道涡轮增压器装置包括：

带有涡轮机叶轮的涡轮机，其中所述涡轮机叶轮被引导自内燃发动机的排气所驱动，

带有压缩机叶轮的压缩机，其中所述压缩机叶轮通过轴连接于涡轮机叶轮使得当涡轮机叶轮旋转时压缩机叶轮旋转，以及

封罩涡轮机和压缩机的涡轮增压器罩壳。

涡轮增压器罩壳分为封罩涡轮机的涡轮机罩壳和封罩压缩机的压气机罩壳。此外，由涡轮增压器罩壳形成涡轮机入口、涡轮机出口、压缩机入口和压缩机出口。涡轮机入口、涡轮机出口、压缩机入口和压缩机出口也可为与涡轮增压器罩壳分离的组件。当运行双涡道涡轮增压器装置时，从内燃发动机的排气歧管排出的排气穿过涡轮机入口进入双涡道涡轮增压器装置，并且在循环和加速涡轮机叶轮之后穿过涡轮机出口从涡轮机排出。涡轮机叶轮通过轴连接于压缩机叶轮，其中当涡轮机叶轮被来自内燃发动机的排气所旋转时，涡轮机叶轮驱动压缩机叶轮旋转。压缩机气体、优选外界空气进入压缩机入口并且在通过压缩机和被压缩机压缩之后穿过压缩机出口排出至进气歧管。这种配置使得来自内燃发动机的排气流驱动双涡道涡轮增压器装置的涡轮机使得压缩机泵送压缩机气体、优选外界空气至内燃发动机。涡轮增压器的功能通常被认为是现有技术的一部分并且此处不再赘述。