[发明专利]一种非对称式带固定导叶的废气旁通涡轮机

说明书

本发明公开了一种非对称式带固定导叶的废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，涡轮壳内设有可拆卸安装的非对称固定导叶，还包括依次设置在非对称固定导叶右侧的导叶压块和压板，压板通过螺栓与涡轮壳固定连接。更换不同规格的非对称固定导叶能实现流通面积的变化；非对称固定导叶为环状结构，包括多个第一导叶和设置在第一导叶右侧的多个第二导叶；非对称固定导叶的两个端部均设有叶片壁面，涡轮壳与叶片壁面间设有定位销。本发明的一种非对称式带固定导叶的废气旁通涡轮机，利用非对称固定导叶结构将废气通道设置成不同大小的通流截面，小截面通道对应带EGR排气管，能够满足EGR发动机的需求，成本大大降低、可靠性大大提升。

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压器上的涡轮机，尤其涉及一种非对称结构带固定导叶的废气旁通涡轮机，属于内燃机技术领域。

背景技术

随着排放法规的日益严格，EGR越来越多的应用在发动机上，EGR全称为ExhaustGas Recirculation，中文译为废气再循环，是将发动机产生废气的一小部分再送回气缸参与燃烧，作用是减少NOx的排放量。

NOx是一种对人体危害极大的气体，主要是在高温富氧的条件下生成，燃烧温度和氧浓度越高，持续时间越长，NOx的生成物也越多。在发动机工作过程中，如果适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成份CO₂比热容较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对进气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了NOx化合物的生成。

在增压中冷柴油机上，实现废气再循环的主要方式是将涡轮前的废气引入中冷器之后，称为高压废气再循环，为了确保不同工况的EGR率，最好的方式是采用可变截面涡轮增压器，通过增压器的截面变化来调节涡轮前P_T与中冷后P_K的压差，驱动EGR阀。

目前采用最多的可变截面涡轮增压器是在涡轮机内部增加旋转喷嘴叶片，通过改变喷嘴叶片的开度来改变涡轮机的流通通道，控制比较方便。但由于发动机排出的废气具有700摄氏度左右的排气高温，并且有进一步提升的趋势，排气高温对喷嘴叶片、传动机构、喷嘴环支撑盘及外部的控制系统都有严格的要求，发动机排出的高温废气中的杂质对复杂的运动部件造成了可靠性隐患。

而且，该类产品由于昂贵的价格因素，仅被用于高端发动机增压领域，该类型可变截面涡轮增压器从成本和可靠性两方面限制了市场推广。除了上述主要因素外，也存在一些其他技术问题：

问题1，当流量减小时，需关小喷嘴叶片开度，涡轮进气周向速度加大，涡轮变为冲动式叶轮，不利于废气能量的充分利用，涡轮效率偏低，且造成发动机排气背压过高。

问题2，小叶片开度时，涡轮进气流动路径增加，沿程流动损失加大；喷嘴叶片距离涡轮过远，气流混合损失上升。

问题3，叶片两端必须留有间隙，以便于叶片旋转，但此间隙会造成漏气损失，降低涡轮机效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对传统可变截面涡轮增压器的上述缺点，提供一种满足EGR循环需要的非对称式固定导叶的废气旁通涡轮机，将传统的废气旁通涡轮机添加非对称固定导叶结构，将废气通道设置成左右不同大小通流截面，小截面通道对应带EGR排气管，能够满足EGR发动机的需求，性能、EGR率控制都达至最优，同时不需要设置复杂的旋叶式气动调节机构，成本大大降低、可靠性大大提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种非对称式带固定导叶的废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，所述涡轮壳内设有可拆卸安装的非对称固定导叶；气体沿涡轮壳内的通道通过非对称固定导叶进入动力涡轮；更换不同规格的非对称固定导叶能实现流通面积的变化。

作为一种改进，所述非对称固定导叶为环状结构，包括多个第一导叶和设置在第一导叶右侧的多个第二导叶。