[发明专利]应用于非对称流道的平衡阀装置

说明书

本发明属于涡轮增压器技术领域，涉及一种应用于非对称流道的平衡阀装置，包括涡壳，所述涡壳具有涡壳大流道、涡壳小流道及用于连通涡壳大流道、涡壳小流道的涡壳平衡腔，所述涡壳小流道上设置有平衡阀组件，所述涡壳平衡腔的腔体内一端设置第一衬套，另一端设置第二衬套，轴转动设置于第一衬套、第二衬套中，且轴的两端均与大气接触，并在轴的外端部固定连杆组件；平衡阀组件包括摇臂、阀片及垫片，其中摇臂与轴上对应于第一衬套、第二衬套之间的部分固定连接，阀片的中心轴安装于摇臂的内孔中，并通过垫片轴向限位固定。该平衡阀装置有效消除了平衡阀系统的压力差，实现平衡阀的自平衡，来减少和消除平衡阀上有害的作用力影响。

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，涉及一种应用于非对称流道的平衡阀装置。

背景技术

众所周知，涡轮增压器是利用来自发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮壳内的涡轮，涡轮又带动同轴的压叶轮，压叶轮迫使更多的空气进入发动机燃烧室和燃料混合燃烧来提高发动机产生的动力。通常为使燃烧过程产生的动力最大化，发动机装备有与涡轮增压进气系统连通的分支排气歧管。该分支排气歧管系统除了帮助保留发动机气缸产生的废气能量来提高发动机动力外，还需要使得发动机排气的排放最小。

上述所说发动机排气的排放主要是指发动机燃烧室燃烧后排出的空气污染混合物，包括固体颗粒和氮氧化合物（NOx）等。由于日益严格的排放法规的实施，发动机厂家使用一种废弃废气再循环（EGR）系统。该废弃再循环（EGR）系统是将发动机燃烧后产生的废气的一部分重新再循环往返至发动机气缸参与燃烧。通过降低发动机燃烧室内氧气的含量，降低燃烧温度，从而降低发动机排出气体中的氮氧化物（NOx）。

为实现EGR驱动，都必须满足：涡壳进口压力要大于发动机中冷后进气压力才能实现EGR驱动。现有技术有可变涡轮截面技术和固定截面对称流道的技术；其中可变涡轮截面技术成本较高且可靠性差。固定截面对称流道的技术为满足EGR 驱动需要两个流道的压力同时大于中冷后进气压力，这样发动机排气不畅，造成泵气损失。而非对称流道涡壳具有大小不同面积的两个流道，其中小流道与发动机的EGR 回路管路相连，小流道具有较高的涡前压力，在涡前压力大于发动机中冷后进气压力条件下容易实现EGR驱动，大流道涡前压力较低，可以小于发动机中冷后进气压力，从而降低发动机的泵气损失功，在降低排放的同时，改善了燃油经济性。但是对普通非对称涡轮增压器来说，在发动机中高速大负荷区域，EGR驱动能力足够时，小流道的涡前压力远大于大流道的涡前压力。从而导致涡轮流量提前阻塞，整体涡前压力提升，经济性降低。为了改善该问题，在非对称流道的大、小流道上设置平衡阀，当小流道的压力超过EGR 驱动的压力值时，该平衡阀由控制系统控制打开使小流道的一部分废气可以流往大流道，从而降低小流道的涡前压力，虽然大流道的涡前压力有所上升，但整体的涡前压力是降低的，整体的涡轮机流通能力也是提高的，从而降低发动机泵气损失，改善发动机燃油经济性。

现有的增压器一般都具有普通旁通阀结构，如图4中15所示，它的作用是旁通掉多余的废气到排气管路中用来控制涡轮增压器的增压压力和防止增压器超速。在发明专利公开号200880022691.8及实用新型专利201721524025.7中，这两个专利均描述了非对称双流道对应的壳体结构，使用的平衡阀是涡轮增压器所使用的普通旁通阀结构。例如在非对称流道应用中，如图5所示，利用旁通阀组件15的旁通作用，使部分废气流往大流道16。然而在实际应用过程中，由于小流道的压力很高，在大、小流道汇合的平衡腔内存在非常大的废气压力。由于该平衡阀的轴一端在平衡腔内，另一端与外界空气接触，使得轴上受到一个较大的压力差，该压力差产生一个有害的作用力作用在该轴上。当平衡阀频繁打开和关闭时，平衡阀的摇臂与轴支撑的衬套接触面过小，从而使平衡阀的摇臂产生非常大的磨损，严重影响系统的寿命。另一方面，该平衡阀的阀片未使用防转结构，阀片受到来自发动机的废气脉冲会不断的旋转，加剧阀片的运动附磨损从而影响寿命。

发明内容