CN107762578B - 一种可变流道涡轮增压器蜗壳 - Google Patents

一种可变流道涡轮增压器蜗壳 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种可变流道涡轮增压器蜗壳，包括蜗壳腔，所述蜗壳腔具有收集来自于发动机排气的蜗形流道，通过所述蜗形流道将排气送入位于叶轮叶片入口部分；其特征在于：所述蜗壳腔内沿排气流动方向纵向设置有滑动隔板，用于将所述蜗形流道分隔成截面积相对变化的第一流道和第二流道。本发明通过在蜗壳内设置可滑动隔板，将蜗壳流道分为两个流道。通过可滑动隔板调节第一流道和第二流道内气体的流量，同时也对蜗壳出口气流角度进行调节。通过控制蜗壳出口气体的流动角来实现径流涡轮和混流涡轮的切换，因此流动损失较小，涡轮效率较高。更适用于在不同发动机工况下，优化增压器和发动机综合性能。

Description

一种可变流道涡轮增压器蜗壳
技术领域
本发明属于废气涡轮增压技术领域，特别是涉及一种可变流道涡轮增压器蜗壳。
背景技术
当发动机在低速中高负荷运行时，需要压气机提供较多的新鲜空气。而压气机所需的能量来自涡轮机。因此涡轮机需向高效率区域调整。另外，发动机在高转速运行时，涡轮增压器排气能量较多，为了能尽可能降低排气背压，提高燃油效率，涡轮增压器需向大流量方向调整。为此需要设计可变流道涡轮增压器，使得不同工况下发动机与增压器的匹配更为协调。
现有技术主要是通过设置不同容量的涡轮机蜗壳来解决上述问题，当在发动机低速工况时，采用小蜗壳，在高速工况时采用较大蜗壳。从而达到发动机不同工况下与增压器之间的优化匹配。一般采用内侧蜗型流道和外侧蜗型流道的方案，内外侧流道之间存在部分隔板。当只有内侧流道起作用时，气体经过部分隔板后，蜗壳内截面积突然扩大，产生分离，导致气体能量耗散严重。另外，采用内外侧蜗壳流道结构复杂，带来铸造成本升高。
发明内容
本发明目的在于提供一种可变流道涡轮增压器蜗壳，使得涡轮机在发动机低速时具有较高的涡轮效率，在发动机高速时，具有较好的流通能力，从而降低高速时的燃油消耗。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种可变流道涡轮增压器蜗壳，包括蜗壳腔，所述蜗壳腔具有收集来自于发动机排气的蜗形流道，通过所述蜗形流道将排气送入位于叶轮叶片入口部分；其特征在于：所述蜗壳腔内沿排气流动方向纵向设置有滑动隔板，用于将所述蜗形流道分隔成截面积相对变化的第一流道和第二流道。
其进一步特征在于：所述滑动隔板包括“T”形连接的滑板和隔板；所述蜗形流道穹顶具有缺口，所述隔板通过所示缺口***所述蜗形流道；所述滑板封闭所述缺口，并可沿所述蜗形流道穹顶滑动。
一种形式：所述滑动隔板设置在蜗壳腔内喉口位置与蜗壳入口之间。
另一种形式：所述滑动隔板从蜗壳腔内喉口位置延伸至蜗壳流道中部。
进一步的：所述叶轮为混流涡轮叶片。
本发明通过在蜗壳内设置可滑动隔板，将蜗壳流道分为两个流道。通过可滑动隔板调节第一流道和第二流道内气体的流量，同时也对蜗壳出口气流角度进行调节。当在发动机低速时，可滑动隔板向涡轮能量转化效率高的方向调整，此时涡轮在径流涡轮模式下工作。当发动机在高速运行时，可滑动隔板向涡轮流通能力高的方向调整，此时涡轮为混流涡轮模式下工作。本发明结构更为简单，其主要是通过控制蜗壳出口气体的流动角来实现径流涡轮和混流涡轮的切换，因此流动损失较小，涡轮效率较高。更适用于在不同发动机工况下，优化增压器和发动机综合性能。
附图说明
图 1 为发动机在低速大负荷状态下本发明工作状态示意图。
图 2 为发动机在高速大负荷状态下本发明工作状态示意图。
图 3 为滑动隔板一种形式结构示意图。
图 4 为滑动隔板另一种形式结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示一种可变流道涡轮增压器涡轮组件，所述涡轮机组件包括：蜗壳腔7，蜗壳腔7具有收集来自于发动机排气的蜗形流道。通过蜗形流道将排气送入位于叶轮叶片4入口部分。
所述蜗壳腔7内设置有滑动隔板，所述滑动隔板包括“T”形连接的滑板2和隔板3，其中滑板2与蜗壳1之间相对滑动，并与蜗壳1形成气流密封。隔板3将流道分成第一流道10和第二流道11。
所述涡轮叶片4固结于涡轮轮毂5上，涡轮叶片4与轮盖6之存在很小间隙。
工作过程：
当发动机在低速大负荷下工作时，需要压气机提供较多的新鲜空气。通过外部控制机构，调节隔板3，使其向右侧偏转，如图1。使得第一流道10截面积增加，第二流道11截面积减小，由此使得涡轮入口气流角向涡轮做功能力高的方向发展，此时涡轮在径流涡轮模式下工作。涡轮机功率升高，可以为压气机提供更多的功率支撑。
当发动机在高速大负荷下工作时，发动机排气量增加，需要涡轮机在利用排气能量的同时，实现高效排气，来降低发动机排气背压。此时通过外部控制机构，调节隔板3，使其向左侧偏转，如图2所示。使得第一流道10截面减小，第二流道11截面积增加，由此使得涡轮入口气流角向混流涡轮方向发展。混流涡轮带来更好的流量特性，实现高效排气。降低排气背压，发动机经济性变好。
图3为滑动隔板另一角度的示意图。所述隔板3其起始位置设置于蜗壳腔7内喉口位置9与蜗壳7入口之间。气流在经过蜗壳7喉口位置9前就受到可隔板3的导向作用。所述隔板3的终止位置可设置在经过蜗壳7喉口位置9之后的一小段距离，如图3所示。也可以设置在延伸至蜗壳流道内较长的距离，如图4所示。

Claims (5)

1.一种可变流道涡轮增压器蜗壳，包括蜗壳腔，所述蜗壳腔具有收集来自于发动机排气的蜗形流道，通过所述蜗形流道将排气送入位于叶轮叶片入口部分；其特征在于：所述蜗壳腔内沿排气流动方向纵向设置有滑动隔板，所述滑动隔板左右偏转，用于将所述蜗形流道分隔成截面积相对变化的第一流道和第二流道。
2.根据权利要求1所述的可变流道涡轮增压器蜗壳，其特征在于：所述滑动隔板包括“T”形连接的滑板和隔板；所述蜗形流道穹顶具有缺口，所述隔板通过所述缺口***所述蜗形流道；所述滑板封闭所述缺口，并可沿所述蜗形流道穹顶滑动。
3.根据权利要求2所述的可变流道涡轮增压器蜗壳，其特征在于：所述滑动隔板设置在蜗壳腔内喉口位置。
4.根据权利要求2所述的可变流道涡轮增压器蜗壳，其特征在于：所述滑动隔板从蜗壳腔内喉口位置延伸至蜗形流道中部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可变流道涡轮增压器蜗壳，其特征在于：当在发动机低速时，滑动隔板向涡轮能量转化效率高的方向滑动，涡轮在径流涡轮模式下工作；当发动机在高速运行时，滑动隔板向涡轮流通能力高的方向滑动，涡轮在混流涡轮模式下工作。
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