兩級增壓的渦輪增壓器的製作方法
2023-05-09 11:01:36 1
專利名稱：兩級增壓的渦輪增壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及乘用車輛的內燃機增壓器設備技術領域，特別涉及一種兩級增壓的渦輪增壓器。
背景技術：
渦輪增壓器可以在內燃機結構不變的情況下提高功率、降低燃油消耗率、縮小內燃機的外形尺寸，高原功率恢復等優點，但採用傳統上的單一渦輪增壓器與發動機匹配時存在諸多缺陷不能兼顧發動機高速和低速的工況，低速扭矩不足、低速和部分負荷時經濟性差，起動、加速性能差，瞬態響應性遲緩和冒煙嚴重等，對於轉速和負荷範圍要求都比較寬廣的車用發動機而言，這些缺陷尤為突出，越來越難以滿足市場的需求。為了同時滿足額定工況點和低速大扭矩點的性能，滿足未來排放法規的要求，採用兩級增壓技術受到越來越高的重視，是渦輪增壓技術發展的主要方向，目前所使用的兩級渦輪增壓器多是採用·一個小的高壓增壓器和一個大的低壓增壓器進行串聯，此種結構的兩級渦輪增壓器結構複雜，連接管路繁多，佔用空間大，這就使得兩級渦輪增壓器在乘用車輛等發動機空間狹小的車輛上使用受限；再有就是連接管路繁多，各管路的接口就多，不僅增加了安裝工人的工作強度，且各管路的接口處很容易因連接不好而發生漏氣的現象，造成的能耗也高，嚴重的影響了兩級渦輪增壓器的工作可靠性，進而影響了車輛的性能。
實用新型內容本實用新型目的是為了克服上述不足，提供一種兩級增壓的渦輪增壓器，該兩級增壓的渦輪增壓器結構緊湊，佔用空間小，且密封性能好，工作可靠性高，適於在乘用車輛等發動機空間狹小的車輛上使用。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是一種兩級增壓的渦輪增壓器，包括連接在一起的高壓增壓器和低壓增壓器，所述高壓增壓器包括高壓壓縮機和高壓渦輪，所述高壓渦輪外部設有高壓渦輪殼，所述高壓渦輪殼上設有高壓渦輪排氣口和用於連接發動機排氣管的高壓渦輪進氣口 ；所述低壓增壓器包括低壓壓縮機和低壓渦輪，所述低壓渦輪外部設有低壓渦輪殼，所述低壓渦輪殼上設有低壓渦輪進氣口和低壓渦輪排氣口，所述高壓渦輪殼的殼體上設有連通所述高壓渦輪進氣口與所述低壓渦輪進氣口的氣體通道，所述氣體通道上安裝有用於控制所述氣體通道內氣流的流量控制閥；所述低壓渦輪殼與所述高壓渦輪殼連接為一體，所述低壓渦輪進氣口連接所述高壓渦輪排氣口。作為一種改進，所述低壓渦輪殼為整體鑄造結構。作為進一步的改進，所述流量控制閥的閥體安裝於所述低壓渦輪殼上且位於所述氣體通道的位置，所述流量控制閥的閥杆穿出所述低壓渦輪殼的殼體並連接閥杆控制單
J Li o本實用新型的有益效果在於由於高壓渦輪殼的殼體上設有連通高壓渦輪進氣口與低壓渦輪進氣口的氣體通道，且氣體通道上安裝有用於控制氣體通道內氣體流量的流量控制閥，當發動機處於低轉速時，流量控制閥關閉，發動機排出的廢氣流經高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉，帶動高壓壓縮機工作，從而能在發動機低轉速時提供穩定的扭矩和更好的加速性能；當發動機轉速升高，增壓壓力達到高壓增壓器的設定值時，流量控制閥打開，由於高壓渦輪的阻力作用，此時發動機排出的廢氣大部分將通過氣體通道直接進入低壓增壓器，驅動低壓渦輪旋轉，從而帶動低壓壓縮機工作，只有少部分的氣體流經高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉帶動高壓壓縮機工作，此時高壓增壓器和低壓增壓器同時工作，既保證了切換的平順性又保證了功率的穩定增加，及較大轉速範圍內的高扭矩輸出。這種將原來的高壓增壓器旁通管路直接設計於高壓渦輪殼殼體內的結構不僅節省了空間，同時還避免了因管路間密封不嚴而產生的漏氣現象，提高了兩級渦輪增壓器運行的可靠性。由於將低壓渦輪殼與高壓渦輪殼連接為一體，低壓渦輪進氣口與高壓渦輪排氣口連接，高壓渦輪排氣口與低壓渦輪排氣口通過低壓渦輪殼連通，此種結構將原有的高壓渦輪殼與低壓渦輪殼之間的連接管路、以及高壓渦輪的排氣管路都整合到了低壓渦輪殼的殼體內，解決了原有兩級渦輪增壓器結構複雜，連接管路繁多，佔用空間大的問題，還極大的減少了生產工人的工作量，提高了工人的工作效率；同時由於用整體的殼體代替了原有複雜的管路，不僅避免了因管路間密封不嚴而產生的漏氣現象，而且還減少了能量的損耗，進一步的提升了兩級渦輪增壓器運行的穩定性和可靠性，從而提高了發動機的性能。 綜上所述，本實用新型不僅解決了乘用車輛發動機低轉速下高扭矩和高轉速下功率最大化的矛盾，且結構緊湊，佔用空間小，密封性能好，工作可靠性高，生產安裝簡單方便，在乘用車輛等發動機空間狹小的車輛上具有很高的使用價值。
圖I是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是本實用新型低壓渦輪殼與高壓渦輪殼的連接示意圖；圖3是圖2的A-A線剖視圖；圖4是本實用新型的低壓渦輪殼的結構示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是本實用新型高壓渦輪殼的結構示意圖；圖中1、高壓增壓器，10、高壓壓縮機，11、高壓渦輪殼，110、高壓渦輪進氣口，111、高壓渦輪排氣口，112、氣體通道，2、低壓增壓器，20、低壓壓縮機，21、低壓渦輪殼，210、低壓渦輪進氣口，211、低壓渦輪排氣口，212、進氣管道腔，3、流量控制閥，30、閥體，31、閥杆，32、閥杆控制單元。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6共同所示，一種兩級增壓的渦輪增壓器，包括連接在一起的高壓增壓器I和低壓增壓器2，高壓增壓器I包括高壓壓縮機10和高壓渦輪，高壓渦輪外部設有高壓渦輪殼11，高壓渦輪殼11上設有高壓渦輪排氣口 111和用於連接發動機排氣管的高壓渦輪進氣口 110 ;低壓增壓器2包括低壓壓縮機20和低壓渦輪，低壓渦輪外部設有低壓渦輪殼21，低壓渦輪殼21上設有低壓渦輪進氣口 210和低壓渦輪排氣口 211，高壓渦輪殼11的殼體上設有連通高壓渦輪進氣口 110與低壓渦輪進氣口 210的氣體通道112，氣體通道112上安裝有用於控制所述氣體通道112內氣流的流量控制閥3 ;低壓渦輪殼21與高壓渦輪殼11連接為一體，所述低壓渦輪進氣口 210連接高壓渦輪排氣口111。由於高壓渦輪殼11的殼體上設有連通高壓渦輪進氣口 110與低壓渦輪進氣口 210的氣體通道112，且氣體通道112上安裝有用於控制氣體通道112內氣體流量的流量控制閥3，當發動機處於低轉速時，流量控制閥3關閉，發動機排出的廢氣流經高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉，帶動高壓壓縮機10工作，從而能在發動機低轉速時提供穩定的扭矩和更好的加速性能；當發動機轉速升高，增壓壓力達到高壓增壓器I的設定值時，流量控制閥3打開，由於高壓渦輪的阻力作用，此時發動機排出的廢氣大部分將通過氣體通道112直接進入低壓增壓器2，驅動低壓渦輪旋轉，從而帶動低壓壓縮機20工作，只有少部分的氣體流經高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉帶動高壓壓縮機10工作，此時高壓增壓器I和低壓增壓器2同時工作，既保證了切換的平順性又保證了功率的穩定增加，及較大轉速範圍內的高扭矩輸出。這種將原來的高壓增壓器旁通管路直接設於高壓渦輪殼殼體內的結構不僅節省了空間，同時還避免了因管路間密封不嚴而產生漏氣的現象，提高了兩級渦輪增壓器運行的可靠性。由於將低壓渦輪殼21與高壓渦輪殼11連接為一體，低壓渦輪進氣口 210與高壓渦輪排氣口111相連接，高壓渦輪排氣口 111與低壓渦輪排氣口 211通過低壓渦輪殼21連通，此種結構 將原有的高壓渦輪殼與低壓渦輪殼之間的連接管路、以及高壓渦輪的排氣管路都整合到了低壓渦輪殼21的殼體內，解決了原有兩級渦輪增壓器結構複雜，連接管路繁多，佔用空間大的問題，還極大的減少了生產工人的工作量，提高了工人的工作效率；同時由於用整體的殼體代替了原有複雜的管路，不僅避免了因管路間密封不嚴而產生的漏氣現象，而且還減少了能量的損耗，進一步的提升了兩級渦輪增壓器運行的穩定性和可靠性，從而提高了發動機的性能。如圖2、圖3、圖4和圖5共同所示，低壓渦輪殼為整體鑄造結構。低壓渦輪殼21內設有相連通的低壓渦輪腔和進氣管道腔212，低壓渦輪排氣口 211設於低壓渦輪腔的一偵牝低壓渦輪進氣口 210設於進氣管道腔212的端部，進氣管道腔212部位的低壓渦輪殼21的殼體結構與發動機的空間相適應，該部位的長度和彎曲弧度可以根據不同車型的發動機的空間進行調整。當流量控制閥3關閉時，發動機排出的廢氣從高壓渦輪進氣口 110進入，流經高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉後，經高壓渦輪排氣口 111、低壓渦輪進氣口 210進入到低壓渦輪殼21的進氣管道腔212內，流經進氣管道腔212後進入低壓渦輪腔，最後經低壓渦輪排氣口 211排出；當流量控制閥3打開時，發動機排出的廢氣從高壓渦輪進氣口 110進入，由於高壓渦輪的阻力作用，使得大部分氣體通過氣體通道112、低壓渦輪進氣口 210進入低壓渦輪殼21的進氣管道腔212內，流經進氣管道腔212後進入低壓渦輪腔，驅動低壓渦輪旋轉後，經低壓渦輪排氣口 211排出，只有少部分氣體經過高壓渦輪，驅動高壓渦輪旋轉後經高壓渦輪排氣口 111、低壓渦輪進氣口 210進入到低壓渦輪殼21的進氣管道腔212內，流經進氣管道腔212後進入低壓渦輪腔，最後經低壓渦輪排氣口 211排出。如圖3和圖4共同所示，流量控制閥3的閥體30安裝於低壓渦輪殼2上且位於高壓渦輪進氣口 110與低壓渦輪進氣口 210連通的氣體通道112處，流量控制閥3的閥杆31穿出低壓渦輪殼21的殼體並連接閥杆控制單元32，閥杆控制單元32可以用氣動或電動結構實現，因流量控制閥3不是本實用新型的發明要點，故在此不再詳述。[0020]本實用新型的工作原理本實用新型所述的兩級渦輪增壓器是由一個小的高壓增壓器I和一個大的低壓增壓器2串聯而成。在發動機低轉速工作的情況下，位於氣體通道112端部的流量控制閥3關閉，高壓增壓器I與發動機同步工作，從而能在發動機低速狀態下提供穩定的扭矩和更好的加速性能；隨著發動機轉速的增加，當增壓壓力達到高壓增壓器I的設定值時，位於氣體通道112端部的流量控制閥3打開，低壓增壓器2開始參與工作，此時小的高壓增壓器I和大的低壓增壓器2同時工作，既保證了切換的平順性又能保證功率穩定增加，及較大轉速範圍內的高扭矩輸出。不僅解決了乘用車輛發動機低轉速下高扭矩和高轉速下功率最大化的矛盾，並通過對低油耗區的覆蓋區間進行調整，改善了燃油經濟性，排放性能得到了優化，且結構緊湊，佔用空間小，密封性能好，工作可靠性高，生產安 裝簡單方便，在乘用車輛等發動機空間狹小的車輛上具有很高的使用價值。本實用新型不局限於上述具體的實施方式，本領域的普通技術人員從上述構思出發，不經過創造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.兩級增壓的渦輪增壓器，包括連接在一起的高壓增壓器和低壓增壓器，所述高壓增壓器包括高壓壓縮機和高壓渦輪，所述高壓渦輪外部設有高壓渦輪殼，所述高壓渦輪殼上設有高壓渦輪排氣口和用於連接發動機排氣管的高壓渦輪進氣口 ；所述低壓增壓器包括低壓壓縮機和低壓渦輪，所述低壓渦輪外部設有低壓渦輪殼，所述低壓渦輪殼上設有低壓渦輪進氣口和低壓渦輪排氣口，其特徵在於所述高壓渦輪殼的殼體上設有連通所述高壓渦輪進氣口與所述低壓渦輪進氣口的氣體通道，所述氣體通道上安裝有用於控制所述氣體通道內氣流的流量控制閥；所述低壓渦輪殼與所述高壓渦輪殼連接為一體，所述低壓渦輪進氣口連接所述高壓渦輪排氣口。
2.根據權利要求I所述的兩級增壓的渦輪增壓器，其特徵在於所述低壓渦輪殼為整體鑄造結構。
3.根據權利要求I所述的兩級增壓的渦輪增壓器，其特徵在於所述流量控制閥的閥體安裝於所述低壓渦輪殼上且位於所述氣體通道的位置，所述流量控制閥的閥杆穿出所述低壓渦輪殼的殼體並連接閥杆控制單元。
專利摘要一種兩級增壓的渦輪增壓器，涉及乘用車輛的內燃機增壓器設備技術領域，包括連接在一起的高壓增壓器和低壓增壓器，高壓渦輪殼的殼體上設有連通高壓渦輪進氣口與低壓渦輪進氣口的氣體通道，所述氣體通道上安裝有用於控制所述氣體通道內氣流的流量控制閥；所述低壓渦輪殼與所述高壓渦輪殼連接為一體，所述低壓渦輪進氣口連接所述高壓渦輪排氣口。本實用新型不僅解決了乘用車輛發動機低轉速下高扭矩和高轉速下功率最大化的矛盾，且結構緊湊，佔用空間小，密封性能好，工作可可靠性高，生產安裝簡單方便，在乘用車輛等發動機空間狹小的車輛上具有很高的使用價值。
文檔編號F02B37/007GK202510216SQ20122014314
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月7日 優先權日2012年4月7日
發明者付冠軍, 付同軍, 劉恩來, 劉風虎, 盧豔, 宮建民, 徐作森, 李毅, 王新明, 王新江, 管恩虎, 鄧海明 申請人:濰坊富源增壓器有限公司