一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机制造技术

本发明专利技术公开一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，涡轮壳设有导流发动机废气至动力涡轮处以驱动动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，涡轮壳还设有不经过动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入涡轮机的进气量超过预定值时，废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过废气旁通管路排出。当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机
，特别涉及一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机。
技术介绍
随着排放法规的日益严格，EGR越来越多的应用在发动机上，EGR全称为ExhaustGas Recirculat1n,中文译为废气再循环，是将发动机产生废气的一小部分再送回气缸参与燃烧，作用是减少NOx的排放量。NOx是一种对人体危害极大的气体，主要是在高温富氧的条件下生成，燃烧温度和氧浓度越高，持续时间越长，NOx的生成物也越多。在发动机工作过程中，如果适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成份C02比热容较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对进气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了 NOx化合物的生成。在增压中冷柴油机上，实现废气再循环的主要方式是将涡轮前的废气引入中冷器之后，称为高压废气再循环，为了确保不同工况的EGR率，最好的方式是采用可变截面涡轮增压器，通过增压器的截面变化来调节涡轮前PT与中冷后PK的压差，驱动EGR阀。目前采用最多的可变截面涡轮增压器是在涡轮机内部增加旋转喷嘴叶片，通过改变喷嘴叶片的开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摄氏度左右的排气尚温，并且有进一步提升的趋势，排气尚温对喂'嘴叶片、传动机构、喷嘴环支撑盘及外部的控制系统都有严格的要求，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。而且，该类产品由于昂贵的价格因素，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限制了市场推广。除了上述主要因素外，也存在一些其他技术问题:问题1，当流量减小时，需关小喷嘴叶片开度，涡轮进气周向速度加大，涡轮变为冲动式叶轮，不利于废气能量的充分利用，涡轮效率偏低，且造成发动机排气背压过高。问题2，小叶片开度时，涡轮进气流动路径增加，沿程流动损失加大；喷嘴叶片距离涡轮过远，气流混合损失上升。问题3，叶片两端必须留有间隙，以便于叶片旋转，但此间隙会造成漏气损失，降低涡轮机效率。另外一种使用较多的可变截面应用是康跃科技研发的双层流道可变截面涡轮增压器，通过对传统涡轮壳的结构设计，采用内外双层的进气通道组合，形成不同的通流截面，有效的分段利用发动机的废气能量，可以实现变截面涡轮机的所有功能，并且不需要设置复杂的旋叶式气动调节机构，成本大大降低、可靠性大大提升，将是未来的一个研宄方向。该类产品的结构原理如图1所示，当发动机运行在低速、低负荷时，增压压力低，调节阀门5关闭，涡轮壳I只有进气内流道3起作用，气流沿内流道流动方向4流入，驱动涡轮做功。如图2所示，当增压压力达到一定程度，控制执行器7推动阀门销片组件6，阀门销片组件6带动调节阀门5打开，进气内流道3与进气外流道2同时起作用，气流沿内流道流动方向4和外流道流动方向8流入，驱动涡轮做功。但这种结构在实际的配试和应用过程中，也发现了很多问题。如下:一、发动机高速时，排出的废气量较大，为了保证高速性能，避免高速时涡轮机压力过大而超速，双层流道面积较大，但在双层流道的面积分配上，如果内流道面积分配较大，则影响发动机的低速性能和EGR率，如果内流道分配较小，内、外流道面积差很大，则调节阀门5打开时，瞬间的膨胀损失过大，发动机的中速、中负荷段更难以控制。二、在发动机的中速、中负荷段，图1、2中所示的简单的阀门结构无法精确控制流量和压力，而流量、压力的控制偏差不但会影响匹配性能，更会影响EGR率的控制，导致发动机排放超标。三、内、外流道的分配会产生多个涡舌，气体流动易于相互影响，导致涡轮机效率降低；四、设有内、外双流道的涡轮机结构复杂，涡轮机又为铸造件，故生产一致性很难控制，而双流道的铸造偏差大，对涡轮机的匹配性能影响较大。
技术实现思路
为解决上述技术问题一，本专利技术提供一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，该涡轮机在满足EGR率的前提下，又可减小调节阀门打开时瞬间的膨胀损失。本专利技术提供的满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，所述涡轮壳设有导流发动机废气至所述动力涡轮处以驱动所述动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，所述涡轮壳还设有不经过所述动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。可选的，还包括开度可调的调节阀门，用于调节所述进气外流道的进气量；且，所述调节阀门与所述废气旁通阀门联动配置为:所述调节阀门开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门开启，此时，进气量达到所述预定值。可选的，所述调节阀门为可旋转的中置阀门，转动时，废气可经阀门本体的两侧进入。可选的，所述调节阀门和所述废气旁通阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。可选的，所述调节阀门与所述废气旁通阀门能够沿所述调节阀门轴向接触；且，还包括驱动部，所述驱动部包括安装于所述涡轮壳的端盖，所述端盖卡盖所述调节阀门的一端面以驱动所述调节阀门转动；所述端盖和所述调节阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。可选的，所述调节面的轴向高度绕所述调节阀门的转动轴心螺旋上升，所述联动部为与所述调节面接触配合的调节杆。可选的，所述调节面具有沿所述调节阀门转动方向平缓凸起的凸部，相应地在所述调节面上形成凹部；所述联动部为轴向凸起，所述轴向凸起相对所述调节面转动时，所述轴向凸起能够依次滑过所述凹部、所述凸部。可选的，所述调节阀门设有随之转动的凸轮，所述废气旁通阀门设有能够与所述凸轮边缘接触配合的调节杆。可选的，还包括弹簧，当所述调节阀门与所述废气旁通阀门的联动力撤销时，所述弹簧控制所述废气旁通阀门复位至关闭状态。 可选的，还包括阀门座，其开设有阀门座内流道接口、阀门座外流道接口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口 ；所述调节阀门和所述废气旁通阀门均设于所述阀门座；所述阀门座设于所述排气管与所述涡轮壳的进气端之间。可选的，所述废气旁通阀门直接安装于所述涡轮壳，所述调节阀门插装于所述涡轮壳内，以直接调节进入所述进气外流道的进气量。可选的，所述涡轮机设有对应于六缸发动机的两组所述进气外流道、进气内流道以及废气旁通管路，所述调节阀门包括相接的两个阀门本体，插装入所述涡轮壳后，两个所述阀门本体分别、同时对应控制两个所述进气外流道的进气量。可选的，还包括设于所述动力涡轮进气端面位置并呈环状的导叶支撑盘；所述导叶支撑盘沿其周向间隔布置有若干第一导流通道和第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道具有预定夹角，以使所述进气内流道流出的废气能够经所述第一导流通道导流至所述动力涡轮，所述进气外流道流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮。可选的，所述导叶支撑盘的环面周向设有若干凸起于所述环面的导叶，所述导叶开有贯通所述导叶的导流槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳(1)和动力涡轮(31)，所述涡轮壳(1)设有导流发动机废气至所述动力涡轮(31)处以驱动所述动力涡轮(31)旋转的进气内流道(3)和进气外流道(2)，其特征在于，所述涡轮壳(1)还设有不经过所述动力涡轮(31)而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门(26)；废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门(26)开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王航，桑悟海，袁道军，宋丽华，李延昭，信效芬，李伟，
申请(专利权)人：康跃科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37