一种满足egr循环需要的可变截面废气旁通涡轮机的制作方法_2

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中一端与控制附件传动连接。
[0048]进一步优化:调节阀门的另一端设有调节面,调节面为螺旋型结构,其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。
[0049]进一步优化:
[0050]所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门相配合动作的废气旁通阀门,废气旁通阀门通过废气旁通阀轴套安装在阀门座内,废气旁通阀门与废气旁通阀轴套间安装有弹簧,废气旁通阀门靠近调节阀门的一侧设置有与调节面相配合动作的调节杆。
[0051]动作时,控制附件带动调节阀门旋转,调节进气外流道进气量的同时,调节阀门的调节面推动调节杆,废气旁通阀门打开,并压缩弹簧,此时,旁通废气从废气旁通管路排出,当调节阀门回位时,废气旁通阀门在弹簧弹力作用下回位,废气不再旁通。
[0052]进一步优化:所述涡轮壳内靠近动力涡轮的位置安装有导叶支撑盘,导叶支撑盘上设置有若干个开槽导叶,若干个开槽导叶呈环形均匀排列。
[0053]开槽导叶中间位置设有导流槽,开槽导叶的排列角度为68°?80°,导流槽的两槽边由切割线围绕导叶支撑盘的中心进行旋转获得,槽宽最窄处按3mm控制。
[0054]所述开槽导叶采用气固复合喷嘴形式,发动机低速低负荷时,涡轮机进气内流道起作用,此时进气内流道的进气角由公式tan(a) = 2 3ib/(A/r)获得,其中b为涡轮进口宽度,是定值,进气角由进气内流道的A/r决定,
[0055]进气内流道的导叶角按进气内流道进气角进行设计,确保两角度基本一致,气体沿进气内流道进入导叶,再沿导叶进入动力涡轮,中间没有转弯损失,气动效率高。
[0056]随着发动机转速逐渐提升,气体流量加大,进气外流道会随着调节阀门的打开参与进气,外流道进气角也由进气外流道的A/r决定,导流槽角度按进气外流道进气角进行设计,确保两角度基本一致,气体沿进气外流道进入导流槽,再沿导流槽进入涡轮,避免产生安装完整导叶(没有导流槽)时的撞击损失和拐弯损失,不但提高了效率,更是拓宽了流量。而且,随着气流速度的加快,径向速度分量上升更快,导流槽的存在,使高速段的流量拓宽更加明显。
[0057]实际工作中,当发动机处于低速、低负荷时,调节阀门关闭,进气沿排气管、阀门座气体入口、阀门座内流道接口、涡轮壳内流道入口、进气内流道、开槽导叶流入涡轮,驱动涡轮做功,此时,气流沿两开槽导叶中间区域流向涡轮,驱动涡轮做功,此时只有进气内流道起作用,截面较小,而且流经导叶时也只沿导叶角流入,气流集中,可以提高涡前压力、提升EGR 率。
[0058]当发动机转速、负荷逐渐升高时,调节阀门开始开启,部分气流流过调节阀门,沿阀门座外流道接口、涡轮壳外流道入口、进气外流道、开槽导叶流入涡轮,以适应逐渐增大的流量需求,在此过程,通过调节调节阀门的开度,可以调整涡前压力,确定合适的EGR率。
[0059]在调节调节阀门的过程中,调节阀门转到一定角度后,会通过调节面给调节杆施加推力,调节杆带动废气旁通阀门压缩弹簧,打开废气旁通通道,废气沿排气管废气旁通出口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口、涡轮壳废气旁通入口、涡轮壳废气旁通出口流出,排掉一部分废气能量,确保发动机高速、高负荷时增压器涡前压力不致过大。而且,随着进气量的增大,进气会沿开槽导叶上的导流槽流入,避免了高速段的气流堵塞。
[0060]另一种优化方案:开槽导叶包括长导叶和短导叶,长导叶的长度大于短导叶的长度,长导叶和短导叶间隔设置。
[0061]小导叶的尾缘与长导叶的前缘在圆周方向上间隔一定距离。便于气流在发动机高速工况时从此流入,可以拓宽流量、减小堵塞,实现的功能类似于开槽导叶。
[0062]长导叶的排列角度为68°?80°,长导叶的排列角度B与短导叶33的排列角度A的角度差为:B-A = 0°?5。。
[0063]本发明采用气固复合喷嘴,结合可变流道和旋转喷嘴叶片两者的优点,解决了他们存在的上述问题,形成一个创新的可变截面解决方案。而且,本发明中的开槽导叶、长短导叶结构,相比已经有应用的全长导叶结构,能够改变进气角、拓宽高速流量范围,兼顾发动机高低速的涡轮机性能,用固定式导叶,实现了旋转喷嘴叶片才能实现的进气角调整,涡轮机效率明显提升,导叶的存在,减少了气流回流,不但提高了涡轮机效率,更使气流流动顺畅,避免了喉口处的气流扰动,油耗率实现整条匹配线上的大幅度降低。
【附图说明】
[0064]附图1是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门关闭状态的原理图;
[0065]附图2是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门开启状态的原理图;
[0066]附图3是本发明实施例1的总体安装示意图,该图示出涡轮机与排气管连接;
[0067]附图4是本发明实施例1中涡轮机的结构示意图,该图主要示出涡轮端进气端面位置以及内部动力涡轮;
[0068]附图5是本发明实施例1中的涡轮壳结构示意图;
[0069]附图6是本发明实施例1中的排气管结构示意图;
[0070]附图7是本发明实施例1中阀门调节结构示意图,该图示出控制执行器和阀门座安装配合;
[0071]附图8是本发明实施例1中阀门座结构示意图;
[0072]附图9是本发明实施例1中阀门座剖开结构示意图;
[0073]附图10是本发明实施例1中调节阀门结构示意图,该图示出调节阀门和废气旁通阀门的配合;
[0074]附图11是本发明实施例2中调节阀门与端盖排布示意图;
[0075]附图12是本发明实施例2中端盖结构图;
[0076]附图13是本发明实施例2中调节阀门结构图;
[0077]图14为是本发明实施例2中调节阀门、端盖、废气旁通阀门配合的示意图;
[0078]附图15是本发明实施例3中废气旁通阀门总成与具有凸轮型调节面的调节阀门配合的结构示意图;
[0079]附图16是本发明实施例3中废气旁通阀门总成安装于涡轮机的排布示意图;
[0080]附图17是本发明实施例3中废气旁通阀门总成配合螺旋型调节面的调节阀门并安装于涡轮机的示意图;
[0081]附图18是图17中废气旁通阀门总成与调节阀门的配合示意图;
[0082]附图19是图18中废气旁通阀门总成的轴向剖面图;
[0083]附图20是图18中废气旁通阀门总成以及调节阀门插装于涡轮壳的剖面图;
[0084]附图21是本发明实施例4中涡轮机排布示意图;
[0085]附图22是本发明实施例4中调节阀门与旁通阀门结构示意图;
[0086]附图23是本发明实施例1中开槽导叶的结构示意图;
[0087]附图24为涡轮壳A、r示意图;
[0088]附图25是本发明实施例1中未加导叶气体流动示意图;
[0089]附图26是本发明实施例1中加导叶气体流动示意图;
[0090]附图27是效率对比图,其中,A线为本发明涡轮机效率线,B线为未改进之前的涡轮机效率线;
[0091]附图28是涡轮机与发动机联合运行时油耗对比曲线图;
[0092]附图29是本发明实施例5中长、短导叶结构示意图;
[0093]附图30是长、短导叶涡轮机和开槽导叶涡轮机、现有一般废气旁通涡轮机的效率比对曲线图。
[0094]图中:1-涡轮壳;2_进气外流道;3_进气内流道;4_内流道流动方向;5_调节阀门;6_阀门销片组件;7_控制执行器;8_外流道流动方向;9_涡轮壳废气旁通入口 ;10_涡轮壳外流道入口 ;11_涡轮壳内流道入口 ;12_开槽导叶;13-涡轮壳废气旁通出口 ;14_排气管;15_阀门座;16_排气管废气旁通出口 ;17_排气管气体出口 ;18_阀门座内流道接口 ;19_阀门座外流道接口 ;20_阀门座废气旁通出口 ;21_废气旁通阀轴套;22_调节阀门轴套;23_阀门座气体入口 ;24_阀门座废气旁通入口 ;25_调节面;26_废气旁通阀门;27-弹簧;28_调节杆;29_导流槽;30_导叶支撑盘;31_动力涡轮;32_长导叶;33_短导叶;34_尾缘;35_前缘;36_切割线;37_旁通阀门总成;38_上壳体;39_上下壳体密封垫;40_旁通阀门总成密封垫;41_下壳体;41a-总成废气旁通出口 ;42_旁通阀门支承轴;43-导向套;44、螺栓;45_螺钉;46、端盖;47_配合调节面;47a_轴向凸起;48_废气旁通阀门控制执行器。
【具体实施方式】
[0095]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0096]实施例1,如图3、4、5所示,一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机,包括涡轮壳1、动力涡轮31、阀门座15、排气管14及其控制附件,阀门座15设于排气管14和涡轮壳I之间。为了保证有效工作,所述涡轮壳1、阀门座15、排气管14密封连接在一起。
[0097]所述涡轮壳I内设置有进气内流道3和进气外流道2,发动机排气管14排出的废气能够进入进气内流道3和进气外流道2。本实施例中,进气内流道3和进气外流道2分别采用非全周结构,如图5所示,进气内流道3承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气,进气外流道2承担(150?230) °?360°的进气。模拟分析和实践表明,该种角度的分配设置,各工况下的效率最优。
[0098]所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位(即涡轮壳I的进气端面)设有分别与进气外流道2和进气内流道3连通的涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳内流道入口 11,排气管14排出的废气可从两入口流入,并分别从进气外流道2、进气内流道3流入动力涡轮31,以驱动动力涡轮31旋转,从而带动涡轮增压器的压气机端动作,以便实施进气增压。
[0099]所述涡轮壳I内还设有废气旁通管路,该废气旁通管路与进气外流道2、进气内流道3并列设置,但不经过动力涡轮31。即部分废气可流向废气旁通管路,但会排出至外部,而不起驱动动力涡轮31转动的作用。
[0100]此时,所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位还设有与废气旁通管路连通的涡轮壳废气旁通入口 9,所述涡轮壳I的排气端内
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