[发明专利]可变流道的蜗壳装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜗壳装置，具体的说涉及通过一种可变流道之间分别工作或共同工作来满足发动机低速、中速和高速工况要求的可变流道的蜗壳装置，属于内燃机增压领域。 

技术背景

  目前，随着排放法规的日益严格，涡轮增压器被广泛应用于现代发动机，为了满足发动机各个工况下的性能和排放要求，增压器必须具有增压压力和排气压力的可调节功能，由此可变截面增压器成为国内外研发的重点。 

旋叶式可变截面涡轮增压器VNT因其结构简单、并能有效的拓宽涡轮增压器与发动机的匹配范围，实现增压压力和排气压力的调节而得到广泛的应用。旋叶式可变截面涡轮增压器通过控制喷嘴叶片的旋转角度来改变涡轮的进气流通面积，控制方便，但在实际的应用过程中存在着一些缺陷： 

发动机在大流量工况下，喷嘴叶片开度增大，距离涡轮叶片前缘较近，废气颗粒会对喷嘴叶片会造成比较大的磨损。发动机在小流量工况下，喷嘴叶片的开度很小，这时喷嘴出口气流的周向速度高，涡轮变为冲动式涡轮，另外气体流动的气动损失也比较严重，从而使增压器效率下降。再有，旋叶式涡轮增压器的传动机构可靠性的问题也一直没有得到有效的解决。

如图1所示，专利可变截面双流道进气涡轮公开号：CN101949326A，包括蜗壳1，所述蜗壳1内设有蜗壳进气流道，蜗壳进气流道内设有中间壁2，所述中间壁2将蜗壳进气流道分隔成蜗壳进气内流道3和蜗壳进气外流道4，所述中间壁2上靠近蜗壳进气口5的位置设有旁通口6，在旁通口6上安装有进气调节阀门7，所述进气调节阀门7与进气调节控制机构8传动连接。通过进气调节控制机构8使进气调节阀门7形成不同的开度，控制进入蜗壳进气内流道3和蜗壳进气外流道4的气体流量，实现流道的选择和流通能力的控制。发动机在低速工况下，进气调节阀门处于关闭状态，此时所有发动机排气进入蜗壳进气小流道；发动机中高速工况下，进气调节阀门处于开启状态，蜗壳进气小流道和蜗壳进气大流道一起工作。 

上述专利通过进气调节控制机构控制阀门开度从而实现大小进气流道的流道选择和流量分配。当发动机中高转速下，进气调节阀门在进气调节控制机构的带动下，处于打开状态，存在的问题是发动机中等转速和高转速下进入蜗壳进气流道的进气量并不能很好的控制。 

因此，希望设计一种在发动机低速、中速及高速三种工况下，能有效调节进入蜗壳进气流道进气量的可变流道的蜗壳装置，来解决目前旋叶式涡轮增压器可靠性和效率方面，以及所存在的发动机中等转速和高转速下进气量控制问题。 

发明内容

本发明要解决的问题是针对旋叶式可变涡轮增压器在可靠性和效率方面的存在的问题以及进气量不能很好控制的问题，提供一种可靠性高，且能在发动机低速、中速及高速工况下，能有效调节进入蜗壳进气流量的可变流道蜗壳装置。 

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案： 

一种可变流道的蜗壳装置，包括蜗壳，所述蜗壳内设有进气流道，所述蜗壳上设有分别与蜗壳进气流道连通的蜗壳进气口和蜗壳出气口，所述蜗壳进气流道内设有弧形的气动隔板，所述气动隔板将蜗壳进气流道分为蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道，所述气动隔板靠近蜗壳进气口处的一端设有可调阀门装置。

以下是本发明对上述方案的进一步改进： 

所述可调阀门装置包括阀门轴和进气调节阀门，所述进气调节阀门的一端与阀门轴一体连接，所述阀门轴与气动隔板转动连接，阀门轴可带动进气调节阀门绕阀门轴进行旋转。

当进气调节阀门远离阀门轴的端部与蜗壳进气外流道内壁密封贴合时，进气调节阀门将蜗壳进气外流道关闭； 

当进气调节阀门远离阀门轴的端部与蜗壳进气内流道内壁密封贴合时，进气调节阀门将蜗壳进气内流道关闭；

当进气调节阀门处于蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道之间的中间位置时，蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道同时处于开启状态。

进一步改进： 

所述气动隔板的两侧与蜗壳一体铸造连接。

进一步改进： 

进气调节阀门远离阀门轴的端部两侧分别为斜面结构。

进一步改进： 

所述蜗壳进气内流道和所述蜗壳进气外流道的流道截面在周向上呈渐缩型结构，所述蜗壳进气内流道的流道截面积小于蜗壳进气外流道的流道截面积。

进一步改进： 

所述蜗壳进气内流道的进气区域角度设计为120～210度，所对应的蜗壳进气外流道的进气区域角度为240～150度，所述蜗壳进气内流道和所述蜗壳进气外流道的进气区域角度之和为360度。