CN201794658U - 一种可变流道涡轮机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变流道涡轮机装置，包括涡轮蜗壳、涡轮蜗壳盖板、涡轮叶轮，涡轮蜗壳内设有涡轮蜗壳流道，涡轮蜗壳流道上设有涡轮蜗壳进气口和涡轮蜗壳出气口，所述涡轮蜗壳流道内设有间隔板，所述间隔板可沿涡轮蜗壳的轴向移动，本实用新型采用了在涡轮壳流道内设置轴向移动隔壁，从而将涡轮壳流道分成了不同的流道截面，最大程度的利用了发动机排出的废气能量，有效提高了涡轮机效率。本实用新型中的带轴向移动隔壁的可变流道涡轮机装置结构简单，可靠，成本低，容易实现。

Description

一种可变流道涡轮机装置

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机增压装置，具体的说涉及一种车用涡轮增压器可变流道涡轮机装置，属于内燃机领域。

背景技术

近年来，随着发动机性能的提升以及排放法规的日益严格，人们对能够兼顾车用发动机高低速的涡轮增压器性能提出了更高的要求。但由于传统的单流道涡轮增压器适用于等压增压***，涡轮增压器在高低转速下呈现不等同的效率，涡轮增压器的可靠性能比较差。因此，为了满足发动机全工况范围内的性能要求，可变截面涡轮增压技术受到越来越多的重视，逐渐成为了国内外研发的重点。

目前普遍采用的是在涡轮机内部增加旋转喷嘴叶片的结构来满足可变截面涡轮增压器性能提高的要求。旋叶式和轴向可调式可变截面涡轮增压器是通过改变喷嘴叶片之间的开度或宽度来改变涡轮机的流通通道，控制比较方便。但由于发动机排出的废气具有700摄氏度左右的排气高温，并且有进一步提升的趋势，排气高温对喷嘴叶片，传动机构、喷嘴环支撑盘及外部的控制***都有严格的要求，发动机排出的高温废气中的杂质对复杂的运动部件造成了可靠性隐患，另外，该类产品因为昂贵的价格因素，仅被用于高端发动机增压领域，该类型可变截面涡轮增压器从成本和可靠性两方面严格限制了市场推广，可靠性指标差。

因此，针对目前可变截面涡轮增压器的局限性，希望设计一种高效、可靠、简单实用的车用新型涡轮增压器可变流道涡轮机装置，通过设计的涡轮增压器能可变流道涡轮机装置能有效解决目前可变截面涡轮增压器的缺陷，同时减少复杂的可变截面调节结构并有效提高涡轮机的效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对目前可变截面涡轮增压器的局限性，提供一种可变流道涡轮机装置，通过采用在涡轮蜗壳内设置间隔板的方式可以有效调节进入涡轮蜗壳流道废气流通能量，不仅能有效解决传统固定流道截面涡轮增压器的不足，又能解决设置废气旁通装置的涡轮增压器在使用中存在的不足；有效避免节流损失，提高涡轮机效率。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种可变流道涡轮机装置，包括涡轮蜗壳、涡轮蜗壳盖板、涡轮叶轮，涡轮蜗壳内设有涡轮蜗壳流道，涡轮蜗壳流道上设有涡轮蜗壳进气口和涡轮蜗壳出气口，其特征在于：所述涡轮蜗壳流道内设有间隔板，所述间隔板可沿涡轮蜗壳的轴向移动。

以下是本实用新型对上述方案的进一步改进：

发动机低转速时，所述间隔板移动至靠近涡轮蜗壳流道的下壁位置，所述间隔板将涡轮蜗壳流道间隔成密封的内流道、外流道，从涡轮蜗壳进气口进入的发动机废气只沿着内流道的方向流动。

进一步改进：所述间隔板为环形结构，位于整个涡轮蜗壳流道内。

进一步改进：所述涡轮蜗壳位于涡轮蜗壳流道上方的位置设有容纳间隔板的环型槽。

进一步改进：

所述间隔板的上端设有滑块，该滑块位于环型槽内并与环型槽密封滑动连接。所述环型槽有足够的空间可供间隔板作轴向移动。

发动机高转速时，控制机构控制间隔板向上移动，间隔板移动到环型槽内，内流动与外流道同时打开形成涡轮蜗壳流道，从涡轮蜗壳进气口进入的发动机废气沿着涡轮蜗壳流道的进气方向流动。

进一步改进：

所述间隔板与控制机构传动连接。

进一步改进：

所述间隔板的上端部设有螺纹杆，所述螺纹杆的上部穿过涡轮蜗壳盖板与控制机构传动连接。

进一步改进：

所述控制机构包括执行器，所述执行器上设有执行器推杆，所述执行器推杆通过传动片与螺纹杆连接。

另一种改进：

所述控制机构包括液压缸，所述液压缸的液压杆与螺纹杆连接。

所述液压缸高度由涡轮蜗壳流道的高度限定，液压缸由连接在发动机上的液压泵所控制，从而根据发动机工况有效调节间隔板在环型槽内的轴向移动。

本实用新型充分利用常规涡轮增压器结构，保证在发动机废气连接管路不变的情况下，满足发动机在高低转速下的增压需求，提高发动机低速运转时的增压压力并确保发动机有好的加速性能，同时，又能保证发动机在额定工况点附近增压压力不致过大，使发动机负荷控制在允许的范围内，从而达到有效调节发动机增压压力的目的。而且当涡轮蜗壳流道的流通截面发生改变时废气的流通阻力不会有大的改变，通过简单的结构设计，实现了有效改变涡轮机废气流通截面的目的。

本实用新型通过对传统涡轮增压器涡轮机进行设计，采用了在涡轮蜗壳流道内设置间隔板，从而将涡轮蜗壳流道分成了不同的流道截面，最大程度的利用了发动机排出的废气能量，有效提高了涡轮机效率。本实用新型中的可变流道涡轮机装置结构简单，可靠，成本低，容易实现。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

附图说明

附图1是本实用新型实施例1中可变流道涡轮机装置的结构示意图；

附图2是本实用新型实施例1中可变流道涡轮机装置关闭状态的结构示意图；

附图3是本实用新型实施例1中可变流道涡轮机装置开启状态的结构示意图；

附图4是本实用新型实施例2中可变流道涡轮机装置关闭状态的结构示意图；

附图5是本实用新型实施例2中可变流道涡轮机装置开启状态的结构示意图。

图中：1-涡轮蜗壳流道；2-涡轮蜗壳；3-间隔板；4-外流道；5-内流道；6-环型槽；7-涡轮蜗壳盖板；8-涡轮叶轮；9-控制机构；10-涡轮蜗壳进气口；12-轴套；13-螺纹杆；14-隔热罩；15-涡轮蜗壳出气口；16-传动片；17-螺母；18-执行器推杆；19-支架；20-执行器；21-液压缸。

具体实施方式

实施例1，如附图1所示，一种可变流道涡轮机装置，包括涡轮蜗壳2、涡轮蜗壳盖板7、涡轮叶轮8，涡轮蜗壳2内设有涡轮蜗壳流道1，涡轮蜗壳流道1上设有涡轮蜗壳进气口10和涡轮蜗壳出气口15，从发动机排出的高温废气直接沿涡轮蜗壳进气口10进入涡轮蜗壳流道1从而提供动力给涡轮叶轮8，为了增大涡轮端进气能量将涡轮蜗壳流道1设为渐缩型。

所述涡轮蜗壳流道1内设有环形结构的间隔板3，间隔板3位于整个涡轮蜗壳流道1内，所述间隔板3可沿涡轮蜗壳2的轴向移动，所述间隔板3与控制机构9传动连接。

如图2所示，所述涡轮蜗壳2靠近中间体端设有隔热罩14，所述涡轮蜗壳2位于涡轮蜗壳流道1上方的位置设有容纳间隔板3的环型槽6。所述间隔板3的上端设有滑块，该滑块位于环型槽6内并与环型槽6密封滑动连接。

所述间隔板3移动至间隔板3的下端部靠近涡轮蜗壳流道1的下壁位置时，所述间隔板3将涡轮蜗壳流道1间隔成密封的内流道5和外流道4。

为了减少进入外流道4的气流损失，将涡轮蜗壳外流道4进气面设计为光滑的弧面。

所述间隔板3上均匀设置三个螺纹杆13，所述螺纹杆13一端与间隔板3紧固连接，涡轮蜗壳盖板7上与螺纹杆13对应的位置设有轴孔，在轴孔内过盈配合有轴套12，所述螺纹杆13的上部穿过轴套12与控制机构9传动连接。

所述控制机构9包括通过支架19固定支撑在涡轮蜗壳2上的执行器20，所述执行器20上设有执行器推杆18，所述执行器推杆18通过传动片16与螺纹杆13连接。

所述传动片16通过焊接固定到螺纹杆13一端，从而带到间隔板3轴向移动。

所述执行器推杆18由两个螺母17紧固连接在传动片16上，执行器20工作推动执行器推杆18然后带动传动片16轴向移动，传动片16轴向移动又会带动连接间隔板3的紧固螺纹杆13轴向移动，从而带动间隔板3在环型槽6内轴向移动。

当发动机处于低转速范围内时，为提高发动机进气能量，间隔板3在执行器20的驱动下处于闭合状态，此时，从涡轮蜗壳进气口10进入的发动机废气只沿着内流动5的方向进行流动，从而推动涡轮叶轮8旋转。

如附图3所示，当发动机处于高转速范围内时，涡轮机为了有效利用发动机的废气能量，间隔板3在执行器20的驱动下轴向移动到环型槽6内，此时，内流动5与外流道4同时打开形成涡轮蜗壳流道1，从涡轮蜗壳进气口10进入的发动机废气会沿着涡轮蜗壳流道1的进气方向进行流动，从而推动涡轮叶轮8旋转，此时，间隔板3处于开启状态，发动机废气会流入内流动5同时流入外流道4，从而起到改变涡轮蜗壳2可变截面的作用，所述环型槽6高度限制了间隔板3过量开启。

实施例2，如附图4所示，实施例1中的所述控制机构9还可以为液压缸21，所述液压缸21的液压杆与螺纹杆13连接。

液压缸21高度由涡轮蜗壳流道1的高度限定，液压缸21由连接在发动机上的液压泵控制，从而根据发动机工况有效调节间隔板3在环型槽6内的轴向移动；

当发动机处于低转速范围内时，间隔板3在液压缸21的驱动下处于闭合状态，从涡轮蜗壳进气口10进入的发动机废气只沿着内流动5的方向进行流动，从而推动涡轮叶轮8旋转，此时，外流道4处于闭合状态不会有废气从此处流过。

如图5所示，当发动机处于高转速范围内时，间隔板3在液压缸21的驱动下移动至环型槽6内时，此时，内流道5与外流道4同时打开形成涡轮蜗壳流道1，从涡轮蜗壳进气口10进入的发动机废气会沿着涡轮蜗壳流道1的进气方向进行流动，从而推动涡轮叶轮8旋转，此时，外流道4处于开启状态，发动机废气会随流入内流道5同时流入外流道4，从而起到改变涡轮蜗壳1可变截面的作用，所述环型槽6和液压缸21的高度限制了间隔板3过量开启。

这两种进气控制装置都能有效驱动间隔板3在环型槽6内的轴向移动，有效调节了涡轮蜗壳流道1的进气截面的大小，有效提高了涡轮机效率。

本实用新型专利有效满足了未来涡轮增压器对可变截面涡轮机性能改善的需求，完成了涡轮机可变截面涡轮机装置，通过有效利用内流道和外流道组成的可变流道***控制进入涡轮机的废气流量，有效提高了涡轮机效率。该实用新型涡轮机结构简单实用，气动控制机构和液压控制机构简单，控制方法有效可靠。

现在我们已经按照国家专利法对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本实用新型的精神和范围内的。

Claims (9)

1.一种可变流道涡轮机装置，包括涡轮蜗壳(2)、涡轮蜗壳盖板(7)、涡轮叶轮(8)，涡轮蜗壳(2)内设有涡轮蜗壳流道(1)，涡轮蜗壳流道(1)上设有涡轮蜗壳进气口(10)和涡轮蜗壳出气口(15)，其特征在于：所述涡轮蜗壳流道(1)内设有间隔板(3)，所述间隔板(3)可沿涡轮蜗壳(2)的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述间隔板(3)移动至靠近涡轮蜗壳流道(1)的下壁位置时，所述间隔板(3)将涡轮蜗壳流道(1)间隔成密封的内流道(5)、外流道(4)。

3.根据权利要求2所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述间隔板(3)为环形结构，位于整个涡轮蜗壳流道(1)内。

4.根据权利要求1所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述涡轮蜗壳(2)位于涡轮蜗壳流道(1)上方的位置设有容纳间隔板(3)的环型槽(6)。

5.根据权利要求4所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述间隔板(3)的上端设有滑块，该滑块位于环型槽(6)内并与环型槽(6)密封滑动连接。

6.根据权利要求1～5其中之一所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述间隔板(3)与控制机构(9)传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述间隔板(3)的上端部设有螺纹杆(13)，所述螺纹杆(13)的上部穿过涡轮蜗壳盖板(7)与控制机构(9)传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述控制机构(9)包括执行器(20)，所述执行器(20)上设有执行器推杆(18)，所述执行器推杆(18)通过传动片(16)与螺纹杆(13)连接。

9.根据权利要求7所述的一种可变流道涡轮机装置，其特征在于：所述控制机构(9)包括液压缸(21)，所述液压缸(21)的液压杆与螺纹杆(13)连接。

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