一种引流涡轮增压器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910049657.6

申请日:

2009.04.21

公开号:

CN101560909A

公开日:

2009.10.21

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F02B 37/12申请公布日:20091021|||公开

IPC分类号:

F02B37/12; F02C6/12

主分类号:

F02B37/12

申请人:

孙敏超; 孙正柱

发明人:

孙敏超; 孙正柱

地址:

200434上海市虹口区广粤路1500弄3号201室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种适用于车用增压内燃机以改善低工况性能与瞬态特性,且能兼顾满足全转速工况特性需要的引流涡轮增压器。它主要由一个普通常规结构的车用小型径(混)流涡轮增压器与两个阀门——一个增压空气引流阀和一个排气燃气旁通阀组成。在低工况引自压气机出口支管旁通流出的部分增压空气,经空气引流阀流入涡轮蜗壳进口管的引流空气通道,对流入涡轮叶轮的燃气实施“补气”,提高了涡轮功率和增压压力。而在高工况,则通过燃气旁通阀对排气燃气实施“放气”以抑缓增压压力的提高。与现有技术相比,本发明具有技术成熟、结构简单、成本低、调控力度大且范围广的优点。

权利要求书

1、  一种引流涡轮增压器,它由一个普通常规结构的车用小型径(混)流涡轮增压器与两个阀门——一个增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)和一个排气燃气旁通调节阀(或放气阀),以及联接它们的管路组合而成。其特征在于:涡轮增压器的涡轮蜗壳进口管中的通道由下述两部分组成:一部分为专通内燃机排气燃气的通道,剩下的另一部分则为引流增压空气独用或引流增压空气与旁通排气燃气共用的通道。

2、
  按权利要求1所述的引流涡轮增压器,其特征在于:与压气机出口增压空气旁通支管联结成一体的增压空气旁通引流调节阀(或放气阀),其阀门进气端的管路与增压空气旁通支管连通;而阀门出气端的管路则既可与“引流空气/旁通燃气共用进气室”的相应进气口对接,也可直接与涡轮蜗壳进口管内通引流增压空气的独用通道或引流增压空气与旁通排气燃气共用的通道接通。

3、
  按权利要求1所述的引流涡轮增压器,其特征在于:安装于涡轮蜗壳进口法兰前或涡轮蜗壳进口管部位的排气燃气旁通调节阀(或放气阀),其阀门进气端须与排气燃气的专用通道连通;而阀门出气端(即阀门启、闭部件所在部位的一端)则既可与“引流空气/旁通燃气共用进气室”的相应进气口对接,也可直接与涡轮蜗壳进口管内的引流增压空气与旁通排气燃气的共用通道或涡轮蜗壳的出口燃气管道接通。

说明书

一种引流涡轮增压器
技术领域
本发明涉及车、船用增压内燃机技术领域内的涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压技术对内燃机在提高功率、降低燃料消耗及满足环保要求等方面具有无可比拟的优点。但因增压内燃机是旋转式叶轮机械的涡轮增压器与往复式活塞机械的内燃机的复合联合运行,由于两种机械本身的特性不同,虽然二者在内燃机某一工况(转速、负荷)的参数下实现了优佳匹配,也势必在工况参数变化后,会造成涡轮增压器与内燃机之间匹配的不适应。对于按内燃机额定工况参数匹配的增压内燃机,因为增压内燃机的增压压力和空气流量不仅受到内燃机转速的影响,也受到负荷的影响,因此,当内燃机在低速低负荷工况运转时,增压压力和空气流量迅速降低。增压压力的降低就会造成进气量不能满足气缸内燃料完全燃烧所需空气量的要求,从而产生冒黑烟、排气温度过高、低速扭矩较小和燃料消耗率高等不良后果。这种高、低速工况增压优佳匹配难以兼顾的现象,对工况参数(转速、负荷)变化范围大的车、船用增压内燃机尤为突出。
上述分析说明,对于船用内燃机,特别是车用内燃机,如果增压系统满足了高转速时增压适量的要求,则在低转速时供气就会不足;反之,如果满足了低转速时的供气量,则在高转速时就可能增压过量。因此,须采用一些改善措施,才能缓解这一高、低速工况不能同时满足良佳匹配的矛盾,现有技术采用的高速工况放气、引流涡轮增压器、变几何截面涡轮、进排气旁通、相继增压等涡轮增压器和涡轮增压系统,都是改善内燃机低(转速、负荷)工况性能的有效方法。而将本身压气机端放出的部分增压空气引流至其涡轮端的所谓引流涡轮增压器,其改善低速性能的功能、特点、效果与潜力尤其令人关注。关于引流涡轮增压器的结构与性能介绍请参见朱大鑫编著《涡轮增压与涡轮增压器》·北京·机械工业出版社·1992·第434~435页中的相关内容。
引流涡轮增压器的主要目的是为了实现压气机的无喘振工作,进而改善内燃机低速时的扭矩,与此同时仍保持内燃机高速时的额定功率。引流涡轮增压器的功能与低工况进排气旁通涡轮增压系统(参见陆家祥主编《柴油机涡轮增压技术》·北京·机械工业出版社·1999·第144页)基本相同,但前者较后者效果更佳、提高低速扭矩的能力更强。由于现有技术引流涡轮增压器与内燃机都按额定工况(转速、负荷)参数匹配,并在中、低速工况空气引流补气,因此引流涡轮增压器的涡轮和压气机的通流部分的尺寸也都较大。当内燃机在低转速工况运行时,也就需要数量相应较大的旁通引流空气向涡轮补气,以补偿与抑缓因内燃机转速下降造成的涡轮工质流量减少所产生的增压压力下降。这样,除非引流涡轮增压器在内燃机低工况能有很大的引流补气量,否则会因为其通流尺寸较大,而不能像车用小型径(混)流涡轮增压器(其通流尺寸很小)那样能在低工况提供足够高的增压压力,从而获得较大扭矩。现有技术引流涡轮增压器的这一特点,使它很适宜于转速变化范围不很大的大、中功率内燃机按螺旋桨特性运行时(在该情况下,低转速工况的增压压力下降幅度不大)改善低工况特性采用;而不适合在转速、负荷变化范围均很大的车用内燃机按速度特性运行时,改善其低工况性能的情况中采用,因为这时的增压压力降幅很大,令驱动引流补气的静压差很小,致使引流空气量也相应甚小,结果导致引流对改善低工况性能的增益剧降。
此外,在现有技术引流涡轮增压器所采用的引流(放气)结构(也即,经在扩压器壁和扩压器叶片上开割的放气槽缝和钻孔,将压气机叶轮流出的部分增压空气引流至涡轮叶轮背面的隔热板上的钻孔向涡轮叶轮喷吹)的技术方案中,存在着较大的节流损失,这就直接降低了驱动引流补气的扩压器与涡轮叶轮之间的气流静压压差,使引流空气流量减少和不能有效利用引流空气的动能。
发明内容
为了消除现有技术引流涡轮增压器结构存在的上述缺点与弱化其影响的程度,使引流涡轮增压器与车用内燃机的匹配能近似满足内燃机按全负荷速度特性(外特性)运行的需要(也即,当车用内燃机转速改变时,涡轮增压器的增压比应近似保持不变——参见陆家祥主编《柴油机涡轮增压技术》·北京·机械工业出版社·1999·第139页),从而可将其推广应用于车用内燃机,本发明提供了一种具有这种功能的引流涡轮增压器新结构。本发明的技术核心在于:它的涡轮蜗壳自进口法兰至进口管出口喉部(流道零度截面附近)的整个进口管部分的设计和构造,采用了与现有技术引流涡轮增压器或传统普通常规结构车用径(混)流涡轮增压器的涡轮蜗壳进口管均不相同的设计和构造。也即,不像现有技术涡轮蜗壳进口管内只通内燃机排气燃气,而是在本发明构造的涡轮蜗壳进口管中,除安排了一个专通内燃机排气的燃气管路外,还让蜗壳进口管内剩下的通流面积成为一个具有能在内燃机低(转速、负荷)工况时通引流空气,而在高(转速、负荷)工况时改通旁通排气燃气的时断、时通功能的共用管道或通流夹层(在该通道中,引流空气与旁通排气燃气的通流、断流及空、燃气之间的切换,分别各由一个依预先设定增压压力变化范围的增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)和一个排气燃气旁通调节阀(或放气阀)进行控制)。
本发明引流涡轮增压器的本体结构除涡轮蜗壳进口管部分有上述特殊构造外,其余部分的结构均与现有技术普通常规车用径(混)流涡轮增压器的结构相同(在增压器本体结构之外,引流增压器一般较普通增压器结构还要多空气引流阀和燃气旁通阀两个阀门及相应连接管路)。与现有技术引流涡轮增压器按内燃机额定工况参数对其涡轮和压气机进行设计和选用的情况不同,本发明引流涡轮增压器系按内燃机外特性上最大扭矩工况附近(约50%额定转速)处的工况参数对其涡轮和压气机设计和选用,以保证引流涡轮增压器能像车用径(混)流涡轮增压器般尺寸小、重量轻、转子转动惯量小,从而在内燃机低(转速、负荷)工况能具有较高的增压压力和在全转速工况都有良好的加速性。
对于涡轮蜗壳进口管部位的特殊构造,为了使引流涡轮增压器的增压比(或增压压力)在内燃机外特性的全转速工况范围内都近似保持不变,本发明采用下述方式进行设计和调控:
●涡轮蜗壳进口管出口喉部(流道零度截面附近)处的面积A0和积径比(A/R)0,按车用内燃机外特性上(80~100)%额定转速附近工况的排气燃气的压力、温度、流量等参数及所选定的蜗壳构造形式(单/双流道),依涡轮蜗壳的常规气动热力设计方法确定;
●涡轮蜗壳进口管内只通内燃机排气燃气的“燃气内管”管路中出口喉部(流道零度截面附近)处的面积A1和积径比(A/R)1,一般按车用内燃机外特性上约30%额定转速附近工况的排气燃气参数依蜗壳的常规气动热力设计方法确定;
●引流空气/旁通排气燃气的切换共用管道或通流夹层,它在蜗壳进口管出口喉部(流道零度截面附近)处的通流面积则为A2=A0-(A1+A′1),式中A′1为喉部处的燃气内管壁厚占据的截面积。
●燃气内管在蜗壳进口管内应尽量布置在紧靠蜗壳通道半径较大的外壁处,以期获得较小的(A/R)1值,有利于内燃机低工况增压压力的提高。相反,引流空气/旁通排气燃气共用管道在蜗壳进口管内的位置则宜尽量布置在靠近蜗壳通道半径较小的内壁侧。这样,引流空气/旁通排气燃气流出蜗壳进口管处的气流静压就非常接近涡轮叶轮入口处的燃气静压,从而有利于增大驱动引流空气补气/旁通燃气放气的静压差,增加引流空气/旁通燃气放气的气量,以增大增压器提高增压压力的能力及对气流动能的有效利用。
●本发明技术结构引流涡轮增压器与车用内燃机增压匹配运行时,在低(转速、负荷)工况与高(转速、负荷)工况分别各由一个以压气机出口增压压力作为调节控制参数的增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)和排气燃气旁通调节阀(或放气阀)对低工况的引流空气补气量和高工况的排气燃气旁通放气量予以调节控制。具体的调控方式如下:预先给增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)和排气燃气旁通调节阀(或放气阀)分别设定它们各自启、闭阀门的增压压力限止值。当增压压力低于开启阀门的限止值时,阀门处于关闭状态;而当增压压力高于关闭阀门的限止值时,则阀门呈开启状态。对于调节阀,阀门开度大小与增压压力值的大小成正比变化;对于放气阀,阀门开度则只有全开与全闭两个状态。在本发明结构引流涡轮增压器的方案中,调节阀一般采用气膜式压力调节阀(直接用承受气压载荷薄膜变形所产生的阀杆位移进行阀门升程调节,或用车用内燃机中类似冒烟限制器的结构,利用承载膜片变形带动凸轮转动,从而推移阀杆使阀门升程改变的调节阀);放气阀则大多采用气膜式放气阀(现有技术车用内燃机的小型径、混流涡轮增压器在高转速工况放气调节中经常采用的排气燃气旁通放气阀)或用气压通、断开关控制阀门全启、全闭的简单结构电磁阀(放气阀)。在下述本发明采用的诸技术方案引流涡轮增压器的结构中,增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)都安装于增压器本体外,且无一例外地都采用阀门与压气机出口增压空气的旁通支管联结成一体的结构。
●本发明结构引流涡轮增压器与车用内燃机按外特性增压匹配由低转速工况向额定转速工况运行时的情况如下:
当车用内燃机在由怠速工况至增压压力尚未达到为增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)预先设定的“开启阀门限止值”的低速工况范围内运行时,增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)的阀门在自身压缩弹簧压紧力的作用下始终处于关闭状态。这时,内燃机的排气燃气全部经由涡轮蜗壳进口管的燃气内管流入涡轮叶轮。由于该燃气内管的出口面积A1和积径比(A/R)1,它们均小于现有技术车用径(混)流涡轮增压器结构中一般都按外特性上最大扭矩(约50%~55%额定转速)工况附近的参数设计配置的涡轮蜗壳进口管出口喉部处的相应出口面积和积径比的值,因此,本发明结构引流涡轮增压器在该工况范围运行时产出的增压压力值要比普通常规结构车用径(混)流涡轮增压器高得多。
当车用内燃机继续向更高的转速工况运行,增压压力也相应增加。在增压压力达到为增压空气旁通引流调节阀预先设置的“开启压力”(譬如0.13MPa绝对压力)时,增压空气旁通引流调节阀开始开启,引流空气补气开始由增压器自身压气机出口处的增压空气旁通支管经过增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)流入“引流空气/旁通排气燃气共用管道”,对流进增压器涡轮叶轮的排气燃气实施“补气”。引流空气补气的加入,增加了流经涡轮叶轮工质的质量流量,从而使涡轮进口的燃气压力提高,增加了涡轮级的焓降或涡轮功率,带动压气机以更高的转速旋转,致使增压压力相应增加,阀门开度也相应增大,直至引流涡轮增压器的涡轮级因引流空气补气得到的功率增益与压气机级因增压压力提高多消耗的功率相抵消而达到平衡时,工况才呈稳定。随着车用内燃机转速继续增加,增压压力也相应继续增高,在增压压力达到为增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)预先设置的“关闭压力”(一般为最大扭矩工况附近的增压压力值,譬如0.25MPa绝对压力)时,增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)开始关闭,“引流空气/旁通排气燃气共用管道”中呈现断流,车用内燃机在外特性该转速工况的排气燃气,全部经过“燃气内管”流入涡轮叶轮。由于排气燃气的质量流量近似与转速成正比关系变化,所以当车用内燃机转速增加时,增压压力也相应增大。直至转速增加到使增压压力的值达到为排气燃气旁通调节阀(或放气阀)预先设定的“开启压力”(例如外特性80%额定转速附近工况的增压压力值,譬如0.3MPa绝对压力)时,阀门开始开启,旁通排气燃气由“燃气内管”经过阀门流入“引流空气/旁通燃气的共用管道”。这时,排气燃气在蜗壳进口管的喉部出口面积由A1值骤然增加到(A1+A2)值,遂使流入涡轮叶轮的燃气流速下降,涡轮功率减小,压气机出口增压压力的增升受到抑缓,这种状态将一直延续至额定工况。
综上所述可知:通过合理调整涡轮蜗壳进口管中“燃气内管”和“引流空气/旁通燃气共用管道”几何形状、尺寸与位置的配置,以及适当选择“空气引流阀”和“燃气旁通阀”的阀门尺寸、升程和启闭压力(或通过阀门的气体流量),即可近似满足车用内燃机与本发明结构引流涡轮增压器按外特性运行时增压压力(或增压比)不随转速改变的要求。
根据对车用内燃机与引流涡轮增压器增压匹配性能的优良程度以及安装空间限制方面的要求,本发明引流涡轮增压器的基本结构有如下三种技术方案可供选择:
①在引流涡轮增压器涡轮蜗壳进口法兰与内燃机排气管出口法兰之间加装“引流空气/旁通燃气共用进气室”的结构方案:
◆增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)与排气燃气旁通调节阀(或放气阀)均布置于进气室外部的“燃气旁通阀外置方案”(附图1)
在该结构方案中,引流空气由引流涡轮增压器自身压气机出口处的增压空气旁通支管经过增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)在进气室下表面的管接口流入进气室;旁通燃气则由联结于内燃机排气管出口支管上的旁通阀的出口,在进气室上表面的管接口流入进气室。
◆增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀)布置于进气室外部,但排气燃气旁通调节阀(或放气阀)布置于进气室内的“燃气旁通阀内置方案”(附图2)
在该方案中,引流空气流入进气室的方式与上述“外置方案”相同,但旁通燃气则直接由安装于进气室内的旁通阀流出后进入涡轮蜗壳进口管。
②本发明技术方案引流空气经布置于引流涡轮增压器外部与压气机出口增压空气旁通支管联结在一起的增压空气旁通引流调节阀(或电磁阀),在涡轮蜗壳进口管内“引流空气/旁通燃气共用管道”部位外表面上的管接口流入共用管道;而旁通燃气则由涡轮蜗壳内的“燃气内管”经它与相邻“共用管道”之间分隔壁面上的燃气旁通放气阀的阀孔,流入共用管道。在本发明技术方案中,该燃气旁通放气阀的结构与现有技术车用内燃机的小型径(混)流涡轮增压器在内燃机高转速工况旁通放气时采用的放气阀的通用典型结构全同,唯一区别在于它的放气阀门的启闭部件在本发明技术方案中是安装于“共用管道”的内部(附图3)。
③本发明技术方案(如附图4所示)的涡轮蜗壳进口管的结构与上述诸方案有所不同,其区别有以下两点:
■在涡轮蜗壳进口管内仍然布置着两个通道——一个内燃机排气燃气通流管道和一个引流空气补气的通流管道(或通流夹层)。但该引流空气通道不再与旁通燃气共用,也是独用管道。
■旁通燃气放气不流入涡轮叶轮,而是如同现有技术车用内燃机的普通常规结构小型径(混)流涡轮增压器在高转速工况旁通放气时采用的放气阀结构与放气方式一样,旁通燃气由排气燃气通道侧壁上的放气阀的阀孔放出,绕过(不经过)涡轮叶轮,直接流至涡轮的出气管道排出。
上述三种技术方案的优缺点比较:方案①当采用排气燃气旁通调节阀时,因阀门升程随增压压力改变呈缓变状态,工况调节过渡较采用燃气旁通放气阀的技术方案②和③平稳,同时也有利于引流空气补气对提高涡轮入口燃气压力(从而提高了压气机出口的增压空气压力)作用的积累和维持。此外,因为具有附接进气室,因此只要有足够的安装空间,则空气引流阀与燃气旁通阀通过连接管路就可自由与进气室联接,从而获得较大的布置自由度,以及可将它们整合在一起作为专利技术组件附接在涡轮蜗壳的进口法兰上再与内燃机排气管出口法兰相联结,这些特点都有利于将现有技术普通结构的车用小型径(混)流涡轮增压器改造成本发明专利技术结构的引流涡轮增压器工作的推广和普及。方案①的缺点是所需安装空间较大,这对燃气旁通阀“外置方案”尚不严重,但对“内置方案”就较突出。致使方案①对在安装空间有严格要求的部分轿车上的应用会受到限制。方案②的优点是它能如方案①一样充分利用高工况旁通燃气的能量,使其在涡轮叶轮内作功,但安装尺寸却明显较方案①小。此外,方案②可利用现有技术普通结构车用径(混)流涡轮增压器的双流道涡轮蜗壳的构造,重新设计分配两个流道的面积比例,分别使较大面积的通道作为“燃气内管”,而较小面积的通道为“引流空气和旁通燃气的共用通道”,再兼加该方案的燃气旁通放气阀也是现有技术车用径(混)流涡轮增压器中应用很广的技术成熟结构。因此,方案②较方案①更接近于现有技术普通结构车用径(混)流涡轮增压器的构造,在安装尺寸、技术成熟程度(制造、使用的可靠性和耐久性)以及零部件的低成本制造与采购方面均明显占有优势,从而成为实用中最具发展潜力的本发明技术结构。方案③与方案①和方案②相比,其结构最简单,它虽与方案①和②一样,同样具有在低工况用引流空气补气改善车用内燃机低工况性能的“引流涡轮增压器”的基本功能,但在高转速工况却因采用旁通放气,使旁通燃气未经涡轮叶轮作功而损失了这部分燃气的能量,故其配机性能不及方案①和②。
至于本发明技术方案引流涡轮增压器与现有技术方案引流涡轮增压器间的比较,很明显,本发明的上述①、②、③技术方案在结构复杂性、高性能、低造价及高可调性诸方面均远优于现有技术方案,并具有可推广用于车用内燃机低工况性能改善的优点。
附图说明
图1示出了“燃气旁通阀外置方案”中在涡轮蜗壳进口法兰与内燃机排气管出口法兰之间加接“引流空气/旁通燃气共用进气室”结构的示意图。图中数字含义:1——涡轮蜗壳进口管,2——排气燃气内管,3——引流空气/旁通燃气共用管道,4——引流空气/旁通燃气共用进气室,5——内燃机排气管出口法兰,6——涡轮蜗壳。
图2示出了在“燃气旁通阀内置方案”中加接于涡轮蜗壳进口法兰与内燃机排气管出口法兰之间的“引流空气/旁通燃气共用进气室”的结构示意图。图中数字含义:1——涡轮蜗壳进口管,2——排气燃气内管,3——引流空气/旁通燃气共用管道,4——引流空气/旁通燃气共用进气室,5——排气燃气旁通调节阀,6——引流增压空气管接口。
图3示出了旁通燃气放气阀的阀门启闭部件布置于涡轮蜗壳进口管中的“引流空气补气/旁通燃气放气共用管道”内部的本发明技术方案结构示意图。图中数字含义:1——涡轮蜗壳进口管,2——排气燃气内管,3——引流空气/旁通燃气共用管道,4——增压空气旁通引流调节阀,5——排气燃气旁通放气阀,6——引流增压空气管接口。7——压气机,8——涡轮,9——压气机出口管,10——内燃机排气管出口法兰。
图4示出的是内燃机排气燃气和引流空气均在涡轮蜗壳内布置有独立通道,旁通燃气由涡轮蜗壳进口管内“燃气内管”侧壁的放气阀孔不流经涡轮叶轮而直接排放至涡轮出口管的本发明技术方案构造示意图。
图5示出的是德国KKK公司(现Borg-Warner公司)曾大量生产和应用的一种带有散热肋片结构的气膜压力调节式“排气燃气旁通调节阀”的构造。
具体实施方式
图2示出的是相对于现有技术车用径(混)流涡轮增压器普通常规结构,须对本发明技术方案②的引流涡轮增压器,进行零部件改动和加装部件构造的纵剖面视图(但在该图中,安装于压气机出口增压空气旁通支管上的空气引流阀未作显示)。本发明技术方案引流涡轮增压器的本体设计与构造,除涡轮蜗壳进口管1的相关部分在设计与构造上有所不同外,其余均与按车用内燃机外特性上最大扭矩工况附近参数设计或适配的普通车用径(混)流涡轮增压器的结构相同、通流部分尺寸相近或稍小。在该发明方案中,涡轮蜗壳进口管1在出口喉部的面积A0和积径比(A/R)0系按车用内燃机额定工况附近参数设计或选用。在涡轮蜗壳进口管1的通道内布置着“内燃机排气燃气专用内管”2和“引流空气补气/旁通燃气放气共用管道(或通流夹层)”3共两个气流通道。其中,“燃气内管”2在蜗壳进口管出口喉部的面积A1和积径比(A/R)1系按车用内燃机外特性上比最大扭矩(一般约50%~55%额定转速)工况更低的转速(譬如30%额定转速)附近的工况参数进行设计或选用的,因此它们的值更小。这样,在空气引流阀开启之前的低转速工况,本发明结构增压器就能比普通车用增压器获得高得多的增压压力,而有利于低工况性能的改善和引流空气补气。此外,在该发明技术方案的涡轮蜗壳进口法兰与车用内燃机排气管的出口法兰之间加装了一个“引流空气补气/排气燃气旁通放气的共用进气室”4,因为排气燃气旁通调节阀5安装于该进气室4内,而呈燃气旁通阀5内置于进气室4的结构状态。这种燃气旁通阀的内置式结构,因去除了防止燃气泄漏的措施而简化了结构,也消除了旁通燃气外泄造成的能量损失和污染环境的弊端。与现有技术引流涡轮增压器将引流空气补气截止阀设置于涡轮增压器本身的中间体(轴承体)中并联结成一体的结构不同,本实施例与本发明的全部技术方案一样都将增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)安装于涡轮增压器外部,并与压气机出口的增压空气旁通支管联结在一起。引流空气补气经增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)的阀门流出,在“引流空气补气/旁通燃气放气共用进气室”4两个侧面的管接口(在进气室纵剖视图上只标出了一个管接口螺孔6)处流入共用进气室,并再继续流向与其流道光顺连接的涡轮蜗壳进口管内的“引流空气/旁通燃气共用管道”3。
增压空气旁通引流调节阀(或放气阀)一般如前文发明内容部分中所述采用普通气膜式压力调节阀或开关式放气电磁阀的结构;旁通燃气放气阀的结构也与现有技术车用径(混)流涡轮增压器高转速工况放气采用的放气阀的结构全同;但燃气旁通调节阀5因处于燃气高温的环境中,故阀体上须布置有散热肋片,致使其构造特殊且占位体积较大。附图5示出了德国KKK公司(现Borg-Warner公司)曾长期生产、应用过的燃气旁通调节阀典型构造的示意图。
引流涡轮增压器的涡轮蜗壳进口管1内的“燃气内管”2和“引流空气/旁通燃气共用管道”3,可以沿用制作涡轮蜗壳的普通铸造工艺,将三者的内、外模组合成一体并与蜗壳其它部分(进、出口法兰及蜗壳内部的周向流道)的模具合模后,整体浇铸成涡轮蜗壳坯件,然后再采用机械加工制成涡轮蜗壳成品零件。
进气室4因形状比较复杂,宜采用精密铸造方式制作坯件,然后仅对其接合面(如法兰接合面、阀门座等)实施机械加工,以保证其达到所需的尺寸精度与表面光洁度要求。阀体散热肋片部分的零件也同样可以采用精密铸造方式制作。旁通燃气调节阀5的阀门(含阀杆)则可由内燃机气门零件的配件中选用,不必专门制作,因此很方便。

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本发明公开了一种适用于车用增压内燃机以改善低工况性能与瞬态特性,且能兼顾满足全转速工况特性需要的引流涡轮增压器。它主要由一个普通常规结构的车用小型径(混)流涡轮增压器与两个阀门一个增压空气引流阀和一个排气燃气旁通阀组成。在低工况引自压气机出口支管旁通流出的部分增压空气,经空气引流阀流入涡轮蜗壳进口管的引流空气通道,对流入涡轮叶轮的燃气实施“补气”,提高了涡轮功率和增压压力。而在高工况,则通过燃气旁。

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