一种涡轮增压器阀盖组件的制作方法

本发明涉及增压器技术领域，尤其涉及一种涡轮增压器阀盖组件，具体地，是一种用于汽车涡轮增压器的废气旁通阀阀盖组件。

背景技术

汽车涡轮增压器是提升发动机性能和档次的重要部件，能够提升功率密度、降低排放、消除高原行驶时动力不足的问题，该技术目前已经在发动机上已经普遍应用。

汽车发动机增压器，尤其是乘用车的涡轮增压器设计，既要考虑发动机的低速扭矩，也要考虑发动机的最大功率。涡轮的大小决定了涡端废气的流通能力，同时也是涡轮低速瞬态响应的主要影响因素，因为涡轮设计较大的话转动惯量也会比较大，低速响应就比较差。如果涡轮设计比较小的话，低速响应会比较好，但是流通能力比较低，不能满足发动机最大废气流通量要求。如果涡轮设计较大，能够满足发动机流量要求，但是低速性能就会比较差，这是一个矛盾点。此时涡端废气旁通阀应运而生，顾名思义废气旁通阀就是将涡端多余的废气旁通掉，不让废气经过涡轮，这样就可以实现更小的涡轮设计，同时还可以满足发动机的最大废气量要求。

废气旁通阀能有效提升涡轮增压器和发动机的低速扭矩和低速响应，发动机低速扭矩是重要的性能指标。带废气旁通阀的涡轮具有较小的涡壳，能够提升低速时发动机排气的能量转换系数，从而在发动机低速运行时，使涡轮获得更多的能量和转速，增加空气流量，提升低速扭矩。发动机高速运行时，旁通阀阀门打开，使部分废气不经过涡轮直接流走，避免增压器超速。

废气旁通阀阀盖是影响增压器控制性能和成本的关键部件。废气旁通阀的密封效果、噪音、开度-流量特性、开度-扭矩特性主要由阀盖形状决定。随着乘用车对舒适性要求越来越高，旁通阀的噪声控制、流量控制等也要求越来越严格。同时，阀盖还能影响执行器最大扭矩，而降低扭矩能降低执行器成本。

现有技术中,大部分涡轮增压器废气旁通阀阀盖朝向阀孔的一面为平面，其局限性是控制性能欠佳，开启角度-旁通流量曲线比较陡峭。而且阀盖受力载荷较大，对执行器扭矩有较大要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种涡轮增压器阀盖组件，通过对阀盖进行重新设计，使得阀盖同时设有密封面和半球形阀面，并设置贯通孔，旨在显著提升阀体的控制性能，降低阀盖的受力和载荷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种涡轮增压器阀盖组件，包括涡壳和设在涡壳内的废气旁通道，其特征在于：阀盖组件包括摇臂、阀盖和定位垫片，阀盖组件设置于废气旁通道的一端，用以控制和调节废气旁通道的放气；摇臂的一端通过定位垫片卡设于阀盖的上部，与阀盖形成联动，阀盖设有密封面和半球形阀面，半球形阀面中部设有贯通阀盖的贯通孔，利用贯通孔两端的压力差，用以抽吸靠近摇臂侧部的气体，并通过贯通孔吹散冲击阀盖密封面的高速气体。

优选的，涡壳内设有阀座，废气旁通阀设置于阀座上，阀盖的密封面尺寸与阀座的顶面相匹配；废气旁通道的顶部设有旁通阀阀孔，阀盖的半球形阀面与旁通阀阀孔相配合，半球形阀面直径小于旁通阀阀孔直径。

进一步，贯通孔垂直于摇臂转轴，贯穿孔为单孔结构，贯穿孔呈喷管结构或者喇叭状管体结构，一端为进气端口，一端为出气端口，进气端口的面积大于出气端口的面积。

进一步，贯通孔包括主通孔和分支出气孔，主通孔垂直于摇臂转轴，主通孔呈喷管结构或者喇叭状管体结构，主通孔的两端分别设有主进气口端和主出气口端，主进气口端的直径大于主出气口端的直径；分支出气孔与主通孔相连，分支出气孔与主通孔之间的夹角范围为1°-180°度。

更进一步，贯通孔为两端设有进、出气端，侧壁全密封结构。或者贯通孔的外侧壁为部分封闭结构，封闭部分占贯通孔长度的1/4—2/3。又或者，贯通孔呈沟渠状，贯通孔的外侧壁与半球形阀面的外表面贯通。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本发明所述的改进方案，阀盖组件设置于废气旁通道的一端，用以控制和调节废气旁通道的放气，摇臂的一端通过定位垫片卡设于阀盖的上部，与阀盖形成联动，通过阀盖组件提升阀体的控制性能和控制精度；

2、本发明的技术方案中阀盖设有密封面和半球形阀面，当增压器不需要放气时，阀盖密封面与阀座平面接触配合，将废气旁通通道里的废气进行密封，保证低速扭矩；当增压器需要放气时，阀盖跟随摇臂绕摇臂轴转动开启，开启角度越大，放气量越多，从而保证在发动机高负荷工作时，涡轮转速控制在安全范围之内，由于阀盖的密封面在关闭时能更好地与阀座贴合，建立面密封，避免废气泄漏，提高涡轮效率；

3、本发明的阀盖的半球形阀面与旁通阀阀孔相配合，半球形阀面直径小于旁通阀阀孔直径，半球形阀面使“阀门开度-旁通流量”对应关系平缓且接近线性，用以改善执行器控制特性和对流量的控制精度；

4、本发明通过设置贯通孔，利用贯通孔两端的压力差，抽吸靠近摇臂侧部的气体，并通过贯通孔吹散冲击阀盖密封面的高速气体，有效降低阀盖的受力和载荷，降低执行性扭矩，同时贯通孔还可以降低阀盖的重量，使得零部件更为轻巧。

附图说明

图1是本发明所述的涡壳结构示意图。

图2是本发明所述阀盖组件设置与涡壳内的剖视图。

图3是本发明所述的阀盖组件的剖视图。

图4是本发明所述的阀盖组件的一侧的结构示意图。

图5是本发明所述的阀盖组件的另一侧的结构示意图。

图6是本发明所述的阀盖组件的局部仰视图。

图7是本发明所述的阀盖组件的又一实施例的结构示意图。

图8是图7的a-a向剖视图。

附图标记：

1涡壳、2阀盖组件、3摇臂、4阀盖、5定位垫片、6废气旁通道；

41密封面、42半球形阀面、43贯通孔；

431主进气口端、432分支出气孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种涡轮增压器阀盖组件，参考图1中，包括涡壳1和设在涡壳内的废气旁通道6，其与现有技术的区别在于：阀盖组件2包括摇臂3、阀盖4和定位垫片5，阀盖组件设置于废气旁通道的一端，用以控制和调节废气旁通道的放气；摇臂的一端通过定位垫片卡设于阀盖的上部，与阀盖形成联动，阀盖设有密封面41和半球形阀面42，半球形阀面中部设有贯通阀盖的贯通孔43，利用贯通孔两端的压力差，用以抽吸靠近摇臂侧部的气体，并通过贯通孔吹散冲击阀盖密封面的高速气体。

阀盖设有密封面和半球形阀面，设在阀盖中部的半球形向外凸起阀面，半球形阀面范围的直径小于旁通阀阀孔直径，相对于平面阀盖，能够使流量随开启角度增大的变化变平缓，且趋近线性,这有利于改善控制特性和提升控制精度；阀盖直径大于半球形阀面直径的部分为密封面，相对于线密封的阀组件，在阀门关闭时与阀座贴合更好，建立面密封，避免废气泄漏而降低涡轮效率。

具体来说，阀盖的顶部设有安装凸起，摇臂的一端设有与安装凸起相配合的安装卡槽，摇臂通过铆接或者焊接等方式固定于阀盖的顶部并且通过定位垫片进行进一步加固定位，使得摇臂与阀盖之间形成联动结构。

优选的，涡壳内设有废气旁通道和阀座，废气旁通阀设置于阀座上用以控制废气旁通道的放气速度和放气量，阀盖的密封面尺寸与阀座的顶面相匹配，当增压器不需要放气时，阀盖密封面与阀座顶面接触配合，将废气旁通通道内的废气进行密封，保证低速扭矩；当增压器需要放气时，阀盖跟随摇臂绕摇臂轴转动开启，开启角度越大，放气量越多，从而保证在发动机高负荷工作时，涡轮转速控制在安全范围之内。

废气旁通道的顶部设有旁通阀阀孔，阀盖的半球形阀面与旁通阀阀孔相配合，半球形阀面直径小于旁通阀阀孔直径。其目的是使“阀门开度-旁通流量”对应关系平缓且接近线性，以改善执行器控制特性和对流量的控制精度。

在一个实施例中，阀盖的半球形阀面部分设有一个贯通孔，贯通孔垂直于摇臂转轴，其目的主要是在阀门开启时，降低废气对阀盖的冲击载荷。

贯穿孔为单孔结构，贯穿孔呈喷管结构或者喇叭状管体结构，一端为进气端口，一端为出气端口，进气端口的面积大于出气端口的面积。进气端口的直径小于或者等于出气端口的直径（参见图6中），进气端口呈圆形，便于吸气引入高速气体，而出气端口呈扁平状，目的是加速流过该处气体的同时，增大喷出气体的影响和辐射范围。便于吹起分散同时能够使得高速气体快速扩散，在通过整个贯穿孔时不会受到太多阻挡，从而影响吹出气体的速度，这样才能起到阀盖两侧面的气压平衡作用。以便最大范围内吹走冲击到密封面的气体，减小阀盖承受的冲击载荷。进一步，这里出气端口的宽度可以达到半球形阀面直径的2/3--3/4，这样能达到最佳的气体吸收和吹散效果达到最佳的。

由于贯穿孔的存在，利用孔两侧压差，抽吸靠近摇臂侧原本冲击阀盖的气体来吹走远离摇臂侧冲击阀盖密封面的高速气体，进而降低阀盖收到的冲击载荷，降低所需的执行器最大扭矩，降低成本。同时贯穿孔还可以降低阀盖重量，使得零件更为轻巧，节省材料。

这里所述的喷管结构是指，贯穿孔的上侧壁为平面侧壁或者圆弧槽型侧壁侧壁设计为平面或者圆弧光滑面，可以降低气流通过时造成的沿程损失和局部损失，保持较高压头。该平面侧壁或者圆弧槽型侧壁从进气端口向出气端口宽度逐渐缩小，上侧壁的中心线与阀盖的中心线互相垂直。贯穿孔的下侧壁则为设有弯折部的圆弧曲面，弯折部设置于进气端口处，弯折的角度为80-110度，优选的角度为100-105度。

这里的贯穿孔侧壁为全封闭结构或者半封闭结构，封闭部分占贯通孔长度的1/4—2/3。贯穿孔也可以设计成开放的半封闭沟槽，以便降低加工难度，但会削弱对降低阀盖扭矩和提升控制性能的效果。

由于该贯通孔形状为喷管形状，靠近摇臂转动轴心侧的轮廓面积大，以尽可能多抽走该处产生冲击的气体，远离摇臂转动轴心侧的孔面积小而狭长，其较长的边与阀盖密封面接近平行，以保持贯通气体的较高动能，用足够大的速度吹走尽可能大范围上冲击到密封面的气体。

在另一个实施例中，阀盖组件包括摇臂、阀盖和定位垫片，阀盖组件设置于废气旁通道的一端，用以控制和调节废气旁通道的放气。

当阀门关闭时，在摇臂施加的密封力矩的影响下，阀盖密封面与阀座密封面贴紧，保证有较好的密封效果，避免了高温废气泄漏，保证涡轮有较高效率。

当阀门开启时，相对于平面阀盖，阀门开启角度变化时，通流面积变化平缓，使阀门开启角度与旁通阀通流面积的关系更趋近于线性，进而使开启角度与旁通流量呈线性，这有利于改善执行器控制特性和对流量的控制精度。

阀盖的内部设有贯穿阀盖的贯通孔，贯通孔包括主通孔和分支出气孔，主通孔为单个，分支出气孔分布在主通孔的侧部，设置2-4个分支出气孔，分支出气孔的进气端与主通气孔相连，出气端与密封面的位置相对应，因为密封面是沿着阀座设置的，因此分支出气孔也是呈分散状设置于主通孔的侧部。

进一步，主通孔垂直于摇臂转轴，主通孔呈喷管结构或者喇叭状管体结构，主通孔的两端分别设有主进气口端和主出气口端，主进气口端的直径大于主出气口端的直径；分支出气孔与主通孔相连，分支出气孔与主通孔之间的夹角范围为1°-180°度，优选的夹角范围为30-120度。可以在提升阀门控制性能和精度，并且不降低密封性能的同时，降低8%的冲击载荷。

在一个贯穿孔的实施例中，贯通孔包括主通孔和分支出气孔（参见图7、图8），主通孔为单个，分支出气孔432分布在主通孔的侧部，设置2个对称分布设置的分支出气孔，分支出气孔的进气端与主通气孔相连，分支出气孔与主通孔之间的夹角为110度，主进气口端431的面积大于两个分支出气孔的面积之和，可以提升出口气体速度，以便能达到喷射和吹散高速气体的效果，同时这种结构也易于加工成型，便于推广。

在一个贯穿孔的实施例中，所述的贯穿孔呈沟渠状，即一侧面是开放式的，贯通孔的外侧壁与半球形阀面的外表面贯通，这样使得贯穿孔更易加工和成型，降低了制造的成本。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。