[发明专利]多层可变几何蜗壳装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层可变几何蜗壳装置，具体地说是涉及一种通过不同流道单独工作和共同工作来满足发动机各工况性能要求的多层可变几何蜗壳装置，属于内燃机领域。

背景技术

近年来，随着排放法规的日益严格，涡轮增压技术受到越来越多的重视。涡轮增压技术在基本不消耗发动机有效功的前提下，利用发动机排出的废气能量推动涡轮做功，并通过压气机对发动机进气进行增压；另外，涡轮机具有降低发动机排放噪音的作用。因此,涡轮增压技术已成为应对能源危机和满足排放标准的技术手段之一。

传统的带废气旁通阀的涡轮增压器（WGT），尽管一定程度上克服了低速工况的进气不足、增压不够的现象，高工况时通过打开废气旁通阀而降低增压器的转速，避免增压过度。但在大部分工况下，废气旁通阀式蜗壳并没有实现与发动机的有效匹配。

可变截面涡轮增压器（VGT）因能有效控制发动机的排气压力，可使增压器和发动机在各个工况下实现良好的性能匹配，成为了研发的重点。现已设计研发了多种可变截面涡轮增压器结构，主要有可变喷嘴环增压器、可变喉口增压器、舌形挡板增压器等。但在实际应用中存在的问题是，发动机的进排气负压差很高，泵气损失过高，导致发动机低速工况油耗量偏高。

目前，双流道涡轮增压器（DLP）结构得到了很大发展，专利CN101694166A和CN101949326A分别公开了一种双层流道变截面涡轮机控制装置，该结构包括涡轮壳，涡轮壳内设有内外两个进气流道，发动机中高工况下，该装置通过阀门控制机构调节阀门的开度来调节进入蜗壳进气外流道的进气量，实现了变截面的功能。但该结构在发动机中高速工况下，在蜗壳外流道进气流道内存在气流混流现象，并且在蜗壳内流道进气区域角度最大处气流存中向蜗壳外流道的回流现象，由此影响了发动机中高工况下的性能。

因此，希望设计一种可靠性高的多层可变几何蜗壳装置（MLP），主要改善发动机中速工况下的性能,并能提高发动机低速工况的进气量和效率,提升发动机高工况下的增压比，满足发动机各个工况下的性能要求。

发明内容

本发明要解决的问题是针对带废气旁通阀的涡轮增压器、可变截面涡轮增压器和现公开的双流道涡轮增压器结构的上述不足，提供一种主要改善发动机中速工况下的性能,并能提高发动机低速工况的进气量和效率，提升发动机高工况下的增压比，有效满足发动机全工况范围内的增压要求的多层可变几何蜗壳装置。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种多层可变几何蜗壳装置，包括涡轮蜗壳，所述涡轮蜗壳内设有蜗壳进气流道和无叶喷嘴，所述涡轮蜗壳上设有与蜗壳进气流道相连通的蜗壳进气口；

所述蜗壳进气流道内设有第一气动隔板，所述第一气动隔板将蜗壳进气流道间隔为蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道；

在所述蜗壳进气外流道内设有第二气动隔板，所述第二气动隔板将蜗壳进气外流道间隔为第一分支流道和第二分支流道；

所述蜗壳进气内流道为常开进气流道；

蜗壳进气流道内靠近蜗壳进气口处设有控制第一分支流道和第二分支流道打开或关闭的进气调节阀门。

所述进气调节阀门在打开或关闭的同时可以给流入蜗壳进气内流道气流进行导流。

以下是本发明对上述方案的进一步改进：

所述进气调节阀门一体连接有进气调节阀门轴，进气调节阀门轴与涡轮蜗壳转动连接。

进一步改进：所述进气调节阀门的截面形状为扇形结构，所述进气调节阀门轴设置在进气调节阀门靠近蜗壳进气口一端端部。

进一步改进：蜗壳进气流道内具有蜗壳内壁，蜗壳内壁上与进气调节阀门相对应的位置设有可容纳进气调节阀门的沉槽，所述进气调节阀门上设有与第一气动隔板相配合的配合面。

进一步改进：所述进气调节阀门与第二气动隔板之间具有移动的间隙，该间隙控制在0.3-1.5mm之间。

进一步改进：所述第一分支流道的截面积与第二分支流道的截面积的比值范围为1/4～1/2。

进一步改进：所述蜗壳进气内流道进气区域角度为120～210度之间的任意之角度，所对应的蜗壳进气外流道的进气区域角度为150～240度之间的任意之角度，所述蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道的进气区域角度之和为360度。

进一步改进：所述第一分支流道的进气区域角度和第二分支流道的进气区域角度之比的范围为1：2～1：6。

进一步改进：在所述第一分支流道内靠近无叶喷嘴的进气区域内均匀设有1-2个导流叶片。