[发明专利]可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可变几何的脉冲进气涡轮增压器，具体地说是一种通过不同流道的共同工作来满足发动机各工况性能要求的可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置，属于内燃机领域。

背景技术

在实际工程应用中，基于脉冲增压的双腔半周分隔进气涡轮是一种比较传统的结构形式，双腔半周分隔进气涡轮的蜗壳由上流道和下流道两个流道组成，上流道的进气区域是0-180度，下流道的进气区域是180-360度，上流道和下流道的进气区域组成一个360度全周进气区域，进气流分别经过上、下流道带动涡轮叶轮做功。随着排放法规的日益严格，要求增压器必须具有更高的增压压力和排气压力可调节的功能，而此涡轮机截面积固定不变，因此无法满足发动机各工况的性能要求。

基于此涡轮机截面积固定不变的特点，在蜗壳的喷嘴位置安装可旋转的喷嘴叶片，即旋叶式可变截面涡轮，通过调节喷嘴叶片的旋转开度来改变涡轮的进气流通面积，控制方便，但在实际应用中仍然存在一些缺陷：

发动机在大流量工况下，喷嘴叶片的开度增大，距离涡轮叶片前缘较近，限制了其开度增大的调节范围。发动机在小流量工况下，喷嘴叶片的开度很小，此时喷嘴出口气流的周向速度高，涡轮变为冲动式涡轮，撞击损失较大，可靠性差；再有，喷嘴出口距离叶轮入口较远，在其中的环形区气流相互干涉，增加了流动损失，从而使增压器效率下降。

另外，旋叶式可变截面涡轮增压器的成本很高，这使许多发动机厂家对其昂贵的价格望而却步，成本和寿命限制了此类型涡轮增压器的市场。

因此希望设计一种结构简单、可靠性高、成本低、并在小流量下具有较高效率的可变几何的蜗壳结构，以解决上述两种涡轮机装置存在的效率、可靠性和价格等方面的问题，满足发动机各工况下的性能要求。

发明内容

本发明要解决的问题是为了克服固定截面涡轮增压器不能实现与发动机全工况的良好匹配，以及旋叶式可变截面涡轮增压器成本高、可靠性差、效率低等问题，提供一种成本低、结构简单、可靠性高、低速工况下具有较高的效率，提高涡轮的做功能力，在中、高速时满足发动机的流通能力，避免增压器超速的可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置。

为了解决上述问题，本发明采用了以下技术方案：

一种可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置，包括蜗壳，所述蜗壳上设有进气流道，进气流道的其中一端设有进气口，另一端设有蜗壳出气口，所述进气流道包括两组工作流道：

－内流道，包括第一内流道和第二内流道；

－外流道；包括第一外流道和第二外流道；

进气口包括第一蜗壳进口和第二蜗壳进口；

所述第一内流道和第一外流道与第一蜗壳进口相连通并在周向方向上实现0-180度的半周进气；

所述第二内流道和第二外流道与第二蜗壳进口相连通并在周向方向上实现180-360度的半周进气。

以下是本实用新型对上述方案的进一步改进：

在第一外流道上靠近第一蜗壳进口的位置和第二外流道靠近第二蜗壳进口的位置分别设有进气调节装置。

进一步改进：

所述两个的进气调节装置位于蜗壳同侧，进气调节装置根据发动机的实际工况实现对进气流量的分配。，

另一种改进：

所述两个进气调节装置分别位于蜗壳两侧，进气调节装置根据发动机的实际工况实现对进气流量的分配。

进一步改进：

所述进气调节装置包括安装在蜗壳内的阀门轴，阀门轴的两端与蜗壳分别转动连接，其中一端伸出到蜗壳的外部并传动连接有执行机构，所述阀门轴穿过第一外流道和第二外流道，阀门轴上位于第一外流道和第二外流道内的位置分别安装有阀门。

进一步改进：所述蜗壳上与阀门对应的位置设有阀门盖板，阀门盖板与蜗壳固定密封连接。

执行机构控制阀门的开启和关闭，通过对阀门的开度调节实现对涡轮进气流量的分配，从而实现内外流道的共同工作。

另一种改进：

所述第一蜗壳进口和第二蜗壳进口的截面为梯形结构，呈上下布置。

另一种改进：

所述第一蜗壳进口和第二蜗壳进口的截面为矩形结构，呈左右并排布置。

另一种改进：

 所述第一外流道、第一内流道、第二内流道和第二外流道并排布置在蜗壳内。