[发明专利]可变几何蜗壳装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜗壳装置，具体地说是涉及一种根据发动机不同工况而调节蜗壳临界面积，以满足发动机各工况性能要求，主要用于改善发动机中等转速下的性能要求的可变几何蜗壳装置，属于内燃机增压领域。

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），当发动机处于高工况时通过打开废气旁通阀使高温废气排出，即一种外部放气措施，实现增压器的转速降低，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。

目前，双流道涡轮增压器（DLP）结构得到了很大发展，专利CN101949326A公开了一种可变截面双流道进气涡轮结构，如图1所示，该结构包括涡轮蜗壳1，涡轮蜗壳1内设有蜗壳进气流道2，蜗壳进气流道2内设有中间壁3，所述中间壁3将蜗壳进气流道2分隔成蜗壳进气小流道4和蜗壳进气大流道5，所述中间壁3上靠近蜗壳进气流道2的进口的位置设有旁通口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。发动机中、高速工况下，进气调节阀门7处于开启状态（进气调节阀门位置如图1虚线所示），此时蜗壳进气小流道4和蜗壳进气大流道5一起工作；发动机低速工况下，进气调节阀门7处于关闭状态（进气调节阀门位置如图1实线所示），此时仅蜗壳进气小流道4处于工作状态。此结构特点是在发动机任何工况下，涡轮蜗壳喉口处的临界面I是固定不变的，即是通过一种内部放气方式实现变截面的功能。

因此，希望设计一种在涡轮蜗壳喉口处的临界面是可变的，从而实现特征截面可变功能的可变几何蜗壳装置，主要用于改善发动机中等转速下的性能要求,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传统的带废气旁通阀的涡轮增压器（WGT）及目前双流道涡轮增压器（DLP）所设计的涡轮蜗壳喉口处临界面不变的特点，提供一种涡轮蜗壳喉口处临界面可变的可变几何蜗壳装置。

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，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，所述第二分支流道位于所述第一分支流道的周向外侧；

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； 

当发动机处于低速工况范围时，进气调节阀门关闭，将蜗壳进气外流道关闭，蜗壳进气内流道处于单独工作状态，此时涡轮蜗壳喉口处的临界面积为第一临界面积；

当发动机处于中速工况范围时，进气调节阀门打开，所述进气调节阀门的打开角度的范围值为3～45度，此时将第一分支流道完全打开，蜗壳进气内流道和第一分支流道处于工作状态，此时涡轮蜗壳喉口处的临界面积为第二临界面积；

当发动机处于高速工况范围时，进气调节阀门完全打开，将蜗壳进气外流道完全打开，蜗壳进气内流道和蜗壳进气外流道同时处于工作状态，此时涡轮蜗壳喉口处的临界面积为第三临界面积；

第一临界面积、第二临界面积和第三临界面积互不相等。

以下是本发明对上述方案的进一步改进：

所述蜗壳进气外流道位于所述蜗壳进气内流道的周向外侧，所述蜗壳进气外流道的截面积大于所述蜗壳进气内流道的截面积。

进一步改进：所述第一分支流道的长宽比的比值范围为0.5～10；所述第二分支流道的长宽比的比值范围为0.5～10。

进一步改进：过涡轮蜗壳的中心平行于蜗壳进气口平面且靠近蜗壳进气口的截面为0度截面；

过涡轮蜗壳的中心垂直于0度截面且位于0度截面左侧的截面为90度截面；

过涡轮蜗壳的中心平行于蜗壳进气口平面且远离蜗壳进气口的截面为180度截面；