[发明专利]涡端带进气掺混装置的废气旁通涡轮机

说明书

本发明公开了一种涡端带喉口进气掺混装置的废气旁通涡轮机，包括涡轮和涡轮壳，所述涡轮壳上设有第一喉口、第二喉口和无叶喷嘴，涡轮废气在进入涡轮前，气体先在无叶喷嘴内进行掺混，然后再进入涡轮做功，使进入涡轮的废气均匀，减小对涡轮的叶片的同时冲击。本发明的涡端带喉口进气掺混装置的废气旁通涡轮机，通过在涡轮机上设计不同的进气掺混方案，在保证涡轮机通流特性下，不但减小了进入涡轮叶片的气流冲击，提升了涡轮和涡轮壳的可靠性和涡轮机效率，还降低了涡轮的BPF噪声和壳体热应力集中。

技术领域

本发明涉及用于涡轮增压器上的涡轮机，尤其涉及涡端带喉口进气掺混装置的废气旁通涡轮机，属于内燃机领域。

背景技术

车用和工程机械用发动机大扭矩转速范围宽，要求扭矩储备系数大，特别是为实现发动机满足国家排放标准，车用和工程机械用发动机普遍采用废气旁通涡轮增压器。

为解决发动机扭矩特性范围宽，增压器匹配要求高的问题，废气旁通涡轮增压器涡轮机设计时采用低速通流能力小、中高速段的通流能力大的涡轮机,以及使用空气流量范围宽的压气机，提升低速段增压压力和减小中高速段泵气功损失。满足高低中高速扭矩特性及排放性能，解决增压器与发动机性能匹配问题。由于对涡轮机通流能力要求较高，需要对涡轮机的各个设计细节进行优化，其中最主要的优化是采用半封闭结构形式涡轮叶型，以提升低速段涡轮机效率，同时改善中高速段的通流能力。但是使用半封闭涡轮叶型时，由于涡轮壳气道在喉口处同时对涡轮叶片冲击做功，涡轮叶片容易产生高周疲劳断裂，因此需要改善此处空气流动，以减小气流对涡轮叶片脉冲式冲击，提升涡轮叶片可靠性，减小BPF噪声。

如图1、图2、图3和图4共同所示，旁通放气阀门2与销片组件3是一体焊接结构,可以整体转动，并通过执行器推杆4与执行器5（用固定在涡轮壳上的支架6支撑）中弹簧的一端相连，执行器5的另一端则通过胶管7与压气机8出口增压压力相通。

当发动机9运行工况处于低速、低负荷或高速低负荷时，涡轮增压器的增压压力偏低，旁通放气阀门2处于关闭状态，执行器5中的弹簧具有一定的预紧力。当增压压力提升至可以克服弹簧预紧力时，作用力将通过执行器推杆4、销片组件使旁通放气阀门2打开，将进入涡轮机1的部分废气经旁通通道流入总排气管，从而减少了流入涡轮11的废气及能量，从而使增压器转速和增压压力随之下降。

传统的废气旁通涡轮增压器上的涡轮机结构见图2，包括涡轮壳12、隔热罩14、涡轮11、无叶喷嘴10、旁通放气阀门2、轴套13、销片组件3、推杆4、执行器5，增压压力通过执行器5推动推杆4，推杆4通过销片组件3，带动旁通放气阀门2开启和关闭，实现增压器的转速压力等参数调节。

在发动机运行时,进入涡轮增压器的废气，由涡轮壳12气道引导气流通过无叶喷嘴10进入涡轮11进行做功，做功开始的气道位于喉口处,对涡轮11进行冲击式做功。当喉口只有一处位置距离涡轮叶片较近时，会对涡轮11产生周期性冲击，涡轮11的叶片容易产生高周疲劳断裂，影响涡轮机运行的可靠性。另外周期性冲击，容易产生因气流撞击产生的噪音，影响客户的驾驶舒适性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对传统废气旁通涡轮增压器，冲击式涡轮机产生的上述缺点，提供涡端带喉口进气掺混装置的废气旁通涡轮机。在废气未进入涡轮前,对涡轮壳的进气道喉口气流进行提前处理，使进入涡轮的气体均匀或两股气流交替进入涡轮的叶片，避开喉口处同时冲击涡轮叶片。通过在距离涡轮叶片进口较远的喉口处进行掺混，达到改善涡轮进口气流流动，减小对涡轮叶片冲击，提升涡轮叶片的可靠性，同时达到降低噪音的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

涡端带喉口掺混装置的废气旁通涡轮机，包括涡轮和涡轮壳，所述涡轮壳上设有第一喉口、第二喉口和无叶喷嘴，涡轮废气在进入涡轮前，气体先在无叶喷嘴内进行掺混，然后再进入涡轮做功，使进入涡轮的废气均匀，减小对涡轮的叶片的同时冲击。