用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置製造方法
2023-08-07 12:55:11 1
用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，包括渦殼、渦輪、尾氣進口管，其特徵在於：設有有尾氣流量調節機構，所述尾氣流量調節機構包括具有外壁和彈性內壁的調節管，調節管彈性內壁內形成的管道一端連通尾氣進口管，另一端連通渦殼，外壁和彈性內壁間構成調節腔，與所述調節腔連通設有活塞腔，活塞腔內設有活塞，所述調節腔內和調節腔至活塞之間填充有液體，與所述活塞連接設有活塞雙向運動驅動機構。本實用新型通過調節腔中的液體，改變調節管內壁管徑，實現尾氣利用控制，尾氣流動損失小；可以連續控制，渦輪與發動機匹配更優秀。
【專利說明】用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種渦輪增壓系統，具體涉及一種用於渦輪增壓系統的尾氣利用 裝直。
【背景技術】
[0002] 發動機的渦輪增壓系統的主要作用是提高發動機進氣量，從而提高發動機的功率 和扭矩。其中的一種形式是，利用發動機排出尾氣的慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪 又帶動同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機 轉速增快，尾氣排出速度與禍輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的 壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出功率。
[0003] 為滿足不同工況下發動機的性能和排放要求，現有技術中通常採用雙流道式渦 輪，連接尾氣的兩個流道並列布置，在低速模式下，使用一個流道，在高速模式下使用兩個 流道。這種結構存在以下缺陷：（1)並列布置的兩個流道會增大尾氣與管道的接觸面積，導 致流動損失增大；（2)控制模式上只能實現低速和高速兩種模式，影響渦輪與發動機匹配 性能；(3)採用閥門控制流道通斷，由於尾氣內含有較多雜質，易導致閥門故障，甚至因此 造成發動機損壞。
[0004] 中國發明專利申請CN101985897A公開了一種可變截面複合渦輪裝置，在雙流道 渦輪蝸殼上設有兩個氣流通道，雙流道渦輪蝸殼上設有與氣流通道連通的蝸殼出氣口和蝸 殼進氣口，在雙流道渦輪蝸殼內設有複合渦輪葉輪，所述複合渦輪葉輪由兩個渦輪葉輪復 合而成，兩個渦輪葉輪與兩個氣流通道一一對應。在發動機低速時，進氣調節閥關閉，所有 排氣全部進入小流道，在發動機中高轉速時，進氣調節閥打開，閥門控制機構控制進氣調節 閥的開度，合理分配進入大小流道的氣體流量。該技術方案通過控制進氣調節閥的開度，增 加渦輪與發動機的匹配性，但是同樣不能解決前述（1)、（3)兩點問題。
【發明內容】
[0005] 本實用新型的發明目的是提供一種用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，以增加渦 輪與發動機的匹配性能，同時減小流動損失，降低故障發生率。
[0006] 為達到上述發明目的，本實用新型採用的技術方案是：一種用於渦輪增壓系統的 尾氣利用裝置，包括渦殼、渦輪、尾氣進口管，設有有尾氣流量調節機構，所述尾氣流量調節 機構包括具有外壁和彈性內壁的調節管，調節管彈性內壁內形成的管道一端連通尾氣進口 管，另一端連通渦殼，外壁和彈性內壁間構成調節腔，與所述調節腔連通設有活塞腔，活塞 腔內設有活塞，所述調節腔內和調節腔至活塞之間填充有液體，與所述活塞連接設有活塞 雙向運動驅動機構。
[0007] 進一步的技術方案，所述外壁和彈性內壁之間設有彈簧。
[0008] 優選地，所述彈簧為拉伸彈簧。
[0009] 優選的技術方案，所述活塞雙向運動驅動機構包括雙向轉動電機及其控制電路、 齒傳動系統，所述齒傳動系統傳動連接雙向轉動電機的輸出軸與活塞杆。
[0010] 本實用新型的用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置的控制方法，包括下列步驟：
[0011] (1)獲取發動機工況參數，計算要求增壓壓力理論值；
[0012] ⑵檢測當前增壓壓力；
[0013] (3)如果要求增壓壓力理論值等於當前增壓壓力，返回步驟（1);如果要求增壓 壓力理論值大於當前增壓壓力，活塞雙向運動驅動機構控制活塞動作，使調節腔中的液體 向活塞腔流動，增大調節管內壁管徑；如果要求增壓壓力理論值小於當前增壓壓力，活塞雙 向運動驅動機構控制活塞動作，使活塞腔中的液體向調節腔流動，減小調節管內壁管徑；
[0014] (4)重複步驟⑵和（3)。
[0015] 上述技術方案中，所述發動機工況參數為發動機轉速和發動機負荷，調節管內壁 管徑隨發動機轉速和發動機負荷的變化進行調整。調節管內壁管徑b與發動機轉速Ld、發 動機負荷Ne的關係可以表達為b=f (Ne，Ld)，通過實驗標定可以得到需求的最佳增壓壓力， 做成map圖表，如附圖4所示。
[0016] 通常，從調節管內壁管徑與發動機工況的關係可以得到，當發動機轉速一定，發動 機負荷增加時，增大調節管內壁管徑；當發動機轉速一定，發動機負荷減小時，減小調節管 內壁管徑；當發動機負荷一定，發動機轉速增大時，增大調節管內壁管徑；當發動機負荷一 定，發動機轉速減小時，減小調節管內壁管徑。
[0017] 本實用新型的工作原理是，在要求大進氣量時，通過控制液體流動使調節管內壁 管徑尺寸變大，進氣量瞬間增加，尾氣利用率增加，渦輪效率提高，在高轉速穩定時，進氣量 相比而言增加，充分地利用尾氣使用效率。
[0018] 在減速降到低速時，控制液體反向流動使調節管內壁管徑尺寸減小，此時可以利 用尾氣的動能，使渦輪響應提前。
[0019] 由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：
[0020] 1.本實用新型只需要設置一個尾氣流道，與現有的雙流道並列布置結構相比，尾 氣與管道接觸面積小，流動損失減小。
[0021] 2.本實用新型通過設置彈性內壁，並用液壓控制內壁的管徑，實現了連續實時可 控，與現有技術中低速和高速兩種模式相比，本實用新型可以連續控制，渦輪與發動機匹配 更優秀。
[0022] 3.本實用新型不需要使用閥門控制，避免了尾氣汙損閥門導致故障的情況發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；
[0024] 圖2是實施例中的使用狀態示意圖；
[0025] 圖3是實施例中的控制流程圖；
[0026] 圖4是不同工況的最適增壓壓力map圖表。
[0027] 其中：1、渦殼；2、渦輪；3、尾氣進口管；4、外壁；5、彈性內壁；6、彈簧；7、調節腔； 8、活塞腔；9、活塞；10、齒傳動系統；11、雙向轉動電機；12、繼電器；13、繼電器；14、葉輪。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：
[0029] 實施例一：參見圖1和圖2所示，一種用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，包括渦 殼1、渦輪2、尾氣進口管3,渦輪2與葉輪14同軸設置。設有有尾氣流量調節機構，所述尾 氣流量調節機構包括具有外壁4和彈性內壁5的調節管，所述外壁4和彈性內壁5之間設 有彈簧6,調節管彈性內壁5內形成的管道一端連通尾氣進口管3,另一端連通渦殼1，外壁 和彈性內壁間構成調節腔7,與所述調節腔7連通設有活塞腔8,活塞腔8內設有活塞9,所 述調節腔7內和調節腔7至活塞9之間填充有液體，與所述活塞連接設有活塞雙向運動驅 動機構。
[0030] 本實施例中，所述彈簧6為拉伸彈簧，以繞內壁周向均勻布置為宜，用於保證彈性 內壁的均勻復位。
[0031] 所述活塞雙向運動驅動機構包括雙向轉動電機11及其控制電路、齒傳動系統10， 所述齒傳動系統10傳動連接雙向轉動電機的輸出軸與活塞杆。為控制電機的正反轉動，本 實施例中設置了兩個繼電器12、13，分別控制電機正轉和電機反轉。
[0032] 本實用新型的設計構思是，增壓壓力與管徑的大小相關，因此，通過調節管徑的大 小，可以調整增壓壓力，並通過檢測反饋比較實現控制。
[0033] 管徑b和增壓壓力PT的具體關係推導如下：
[0034] 流通面積
[0035]
【權利要求】
1. 一種用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，包括渦殼、渦輪、尾氣進口管，其特徵在於： 設有有尾氣流量調節機構，所述尾氣流量調節機構包括具有外壁和彈性內壁的調節管，調 節管彈性內壁內形成的管道一端連通尾氣進口管，另一端連通渦殼，外壁和彈性內壁間構 成調節腔，與所述調節腔連通設有活塞腔，活塞腔內設有活塞，所述調節腔內和調節腔至活 塞之間填充有液體，與所述活塞連接設有活塞雙向運動驅動機構。
2. 根據權利要求1所述的用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，其特徵在於：所述外壁 和彈性內壁之間設有彈簧。
3. 根據權利要求2所述的用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，其特徵在於：所述彈簧 為拉伸彈黃。
4. 根據權利要求1所述的用於渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，其特徵在於：所述活塞 雙向運動驅動機構包括雙向轉動電機及其控制電路、齒傳動系統，所述齒傳動系統傳動連 接雙向轉動電機的輸出軸與活塞杆。
【文檔編號】F02B37/22GK204041220SQ201420511064
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】王桂林 申請人:日立汽車系統(蘇州）有限公司