[实用新型]一种可变截面轴径流复合涡轮增压装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮增压装置，具体的说是涉及一种可变截面轴径流复合涡轮增压装置，能有效的兼顾发动机的高低速增压要求，属于内燃机领域。

背景技术

增压器被广泛的应用到现代发动机，为了满足发动机在所有工况下的性能和排放要求，增压器必须具有增压压力和排放压力的可调节功能。随着国四排放法规的实施，可变截面增压器和二级增压器已经称为行业国内外行业研发的重点。

目前普遍采用在蜗壳喷嘴处安装旋转叶片来满足可变截面的要求，与传统的增压器相比，它能有效的拓宽增压器与发动机的匹配范围，实现增压器对增压压力和排放压力的调节功能。

旋叶式可变截面涡轮增压器结构示意图如附图1所示，旋叶式可变截面涡轮增压器的涡轮部分包括蜗壳3、蜗壳喷嘴5、涡轮叶轮7三部分。传动机构2通过调节安装在喷嘴环支撑盘4上的喷嘴叶片6的开度来调节喷嘴的流通面积和出口废气的角度，使高温废气安照设计的气流角度吹向涡轮叶轮7，推动涡轮叶轮7高速旋转。转子轴8带动压气机壳1内的压气机叶轮9高速旋转，对轴向进入压气机的空气进行压缩，压缩后的空气进过压气机壳的收集被送到气缸中参与燃烧。

旋叶式可变截面增压器能根据发动机的不同工况，实时调节喷嘴叶片6的开度来改变蜗壳喷嘴的流通面积，以满足发动机的性能要求。传动机构2对喷嘴叶片6的调节简单、易于控制。但是在实际的应用中，发现旋叶式可变截面涡轮增压器存在着一些缺点：

当发动机在大流量工况下，喷嘴叶片6距离涡轮叶片前缘较近，废气颗粒会对喷嘴叶片6造成较大的磨损。当发动机在小流量工况下，喷嘴叶片7距离涡轮叶片前缘较远，这时高温气流的周向速度较大，涡轮变为冲动式涡轮，另外气体流动过程中气动损失也比较严重，使增压器的效率下降。

发动机的废气排温大约在650～850度左右，并且有进一步升高的趋势。涡轮增压器工作环境恶劣，强烈的振动对传动机构2的可靠性有很高的要求。而传动机构2的可靠性较差的问题到现在也没有得到很好的解决。

旋叶式可变截面增压器的成本很高，这使许多发动机厂家对其昂贵的价格望而却步。成本和寿命也限制了该类型可变截面增压器的市场。

二级增压采用低压涡轮增压器和高压涡轮增压器共同工作实现发动机增压的目的，详细说明请参照公开号CN 101600869A实用新型名称为二级增压式排气涡轮增压器。采用二级增压实际上也是采用两个配置不同尺寸和特性的增压器共同工作，其涡轮机配有两种不同流通能力的蜗壳和涡轮，属于可变流道截面及两种流通特性涡轮的增压器，它能实现较高的增压比，可靠性高并且每一级涡轮增压器的增压比比较低，使单级压气机有较宽的高效率区域，但是主要缺点是匹配、控制复杂，空间尺寸较大，成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对旋叶式可变截面涡轮增压器成本高、低速效率低、可靠性差和二级增压器结构复杂、成本高的缺陷，提供一种结构简单、成本低、可靠性高，并且在小流量下具有较高效率同时兼顾大流量工况效率和流通特性的可变截面复合涡轮装置。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种可变截面轴径流复合涡轮增压装置，包括双流道蜗壳，双流道蜗壳上设有轴流流道和径流流道，所述轴流流道和径流流道上分别设有与蜗壳出气筒连通的蜗壳喷嘴，所述双流道蜗壳上靠近径流流道的蜗壳喷嘴的位置设有滑槽，在滑槽内设有可滑动的移动喉口挡板，移动喉口挡板传动连接有移动喉口挡板控制机构。

以下是本实用新型对上述方案的进一步改进：

所述径流流道位于靠近蜗壳出气筒的一侧，轴流流道位于远离蜗壳出气筒的一侧，所述径流流道与轴流流道之间设有中间壁。

进一步改进：

所述移动喉口挡板控制机构包括执行器，在蜗壳出气筒的外部套接有拨叉环，所述移动喉口挡板与拨叉环固定连接，所述执行器上安装有执行器推杆，执行器推杆与拨叉环之间连接有拨叉。

移动喉口挡板控制机构通过控制所述移动喉口挡板的轴向移动来实现径流流道的开关，保证轴流涡轮工作时，燃气不进入径流蜗壳流道，以降低涡流损失。

进一步改进：

双流道蜗壳内设有复合涡轮叶轮，所述复合涡轮叶轮包括一级涡轮叶轮和二级涡轮叶轮。

所述一级涡轮叶片和所述二级涡轮叶轮叶片可根据增压器的性能要求和与发动机匹配的要求设置为不同数目，以满足发动机的性能要求和排放要求。

进一步改进：

所述一级涡轮叶轮由直叶片组成，二级涡轮叶轮由涡轮向心叶片组成，一级涡轮叶轮与轴流流道相配合，二级涡轮叶轮与径流流道相配合。

进一步改进：