帶導流葉片的分段式蝸殼的製作方法
2023-08-08 12:53:16
專利名稱：帶導流葉片的分段式蝸殼的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種分段式蝸殼，具體地說是一種通過不同流道單獨工作和共同工作來滿足發動機各工況性能要求的帶導流葉片的分段式蝸殼，屬於內燃機領域。
背景技術：
近年來，隨著排放法規的日益嚴格，人們對能夠兼顧發動機全工況性能的增壓器的需求越來越強烈，可變截面渦輪增壓器因能有效控制發動機的排氣壓力，可使增壓器和發動機在各個工況下實現良好的性能匹配，成為了研發的重點。但在實際應用中，採用可變截面增壓器的發動機的低速扭矩有較大提高，存在的問題是，發動機的進排氣負壓差很高， 泵氣損失過高，導致發動機低速工況油耗量偏高。專利CN101694166A公開了一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，該結構包括渦輪殼，渦輪殼內設有內外兩個進氣流道，發動機中高工況下，該裝置通過閥門控制機構調節閥門的開度來調節進入蝸殼進氣外流道的進氣量， 實現了變截面的功能。但該結構在發動機高速工況下的增壓比提高受限。因此，希望設計一種結構簡單、可靠性高的帶導流葉片的分段式蝸殼，來滿足發動機全工況範圍內的性能要求，提高發動機低速工況的進氣量，降低發動機低速遲滯性，並能在發動機高速工況下，有效利用發動機的排氣能量，提高發動機的進氣量並有效提高增壓比。
發明內容
本發明要解決的問題是為了針對可變截面增壓器的局限性，提供一種能夠有效解決發動機低速工況時增壓器的遲滯性，並能提高發動機高速工況時的增壓比，滿足發動機全工況範圍內的增壓要求的帶導流葉片的分段式蝸殼。為了解決上述問題，本發明採用以下技術方案 一種帶導流葉片的分段式蝸殼，包括渦輪蝸殼；
所述渦輪蝸殼內設有蝸殼進氣流道及蝸殼擴壓通道，所述渦輪蝸殼上分別設有與蝸殼進氣流道連通的蝸殼進氣口和與蝸殼擴壓通道連通的蝸殼出氣口 ； 所述蝸殼進氣流道內設有左側氣動隔板和右側氣動隔板；
所述左側氣動隔板和右側氣動隔板將蝸殼進氣流道間隔成為蝸殼左側進氣外流道，蝸殼進氣內流道和蝸殼右側進氣外流道；
所述蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道靠近蝸殼進氣口處的位置分別設有進氣調節控制裝置。以下是本發明對上述方案的進一步改進
所述進氣調節控制裝置包括分別安裝在蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道的進氣口處的進氣調節閥門，所述進氣調節閥門傳動連接有進氣調節控制執行器；
當發動機處於低速工況範圍時，兩個進氣調節閥門同時關閉，即蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道同時處於關閉狀態；蝸殼進氣內流道單獨處於工作狀態；當發動機處於中速工況範圍時，安裝在蝸殼左側進氣外流道進氣口處的進氣調節閥門關閉，蝸殼左側進氣外流道處於關閉狀態，蝸殼右側進氣外流道和蝸殼進氣內流道處於工作狀態；
當發動機處於高速工況範圍內時，兩個進氣調節閥門同時打開，蝸殼進氣內流道、蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道同時處於工作狀態。進一步改進
所述蝸殼進氣內流道的進氣口與蝸殼進氣口相連通，所述蝸殼左側進氣外流道和所述蝸殼右側進氣外流道的進氣口分別與蝸殼進氣內流道的進氣口相連通。進一步改進所述蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道分別位於蝸殼進氣內流道的兩側且並排平行設置。另一種改進
所述蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道分別位於蝸殼進氣內流道的兩側，所述蝸殼左側進氣外流道的截面為弧形，其外端延伸至蝸殼進氣內流道的外側。進一步改進所述蝸殼左側進氣外流道的截面積大於所述蝸殼右側進氣外流道的截面積。進一步改進為保證所設計的流道截面符合A/R值的設計要求，所述蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道的截面積之和是蝸殼進氣內流道的截面積的0. 3-1. 1倍。進一步改進所述蝸殼左側進氣外流道、蝸殼右側進氣外流道及蝸殼進氣內流道靠近蝸殼擴壓通道的位置處分別設有無葉噴嘴。進一步改進所述蝸殼左側進氣外流道內靠近無葉噴嘴處呈環形均勻設有若干片機翼型氣動式導流葉片。進一步改進所述導流葉片的一端與蝸殼左側進氣外流道內壁一體鑄造連接，另一端與左側氣動隔板位於蝸殼左側進氣外流道一側的內壁一體鑄造連接。進一步改進所述蝸殼左側進氣外流道與蝸殼左側進氣外流道的進氣口之間設有左側外流道控制室；所述蝸殼右側進氣外流道與蝸殼右側進氣外流道的進氣口之間設有右側外流道控制室。進一步改進安裝在蝸殼左側進氣外流道的進氣口處的進氣調節閥門位於左側外流道控制室內；
安裝在蝸殼右側進氣外流道的進氣口處的進氣調節閥門位於右側外流道控制室內。進一步改進所述左側外流道控制室和右側外流道控制室上分別設有外流道上端蓋，以實現對進氣流的密封和進氣調節閥門的限位。本發明採用上述方案，蝸殼進氣內流道是常開進氣流道，蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道在進氣調節控制執行器的控制下處於打開或閉合狀態。發動機處於低速工況範圍內時，進氣調節閥門在進氣調節控制執行器的帶動下， 將蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道同時關閉，此時，從發動機排出的所有廢氣僅流經蝸殼進氣內流道，由於蝸殼進氣內流道的截面積比較小，可有效提高渦輪葉輪的進氣流速，充分利用廢氣中的可用能量，增大發動機低速工況時的渦輪輸出功，提升增壓壓力，滿足發動機低速時的較高增壓壓力的需求，提高發動機的低速性能並能降低排放，同時提高了發動機的加速響應性，減少了增壓遲滯的影響。
發動機處於中速工況範圍內時，蝸殼右側進氣外流道的進氣調節閥門在進氣調節控制執行器的帶動下處於完全打開狀態，從而將蝸殼右側進氣外流道打開，此時，蝸殼進氣內流道和蝸殼右側進氣外流道共同工作，蝸殼進氣流道截面積變大，可有效滿足發動機中等轉速下進入渦輪葉輪的進氣量，提高發動機排出廢氣能量的利用率，滿足發動機中等轉速下的增壓要求。發動機處於高速工況範圍內時，進氣調節閥門在進氣調節控制執行器的帶動下同時處於完全打開狀態，從而將蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道打開，此時蝸殼進氣內流道、蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道同時處於工作狀態。從發動機排出的高速廢氣分別進入蝸殼進氣內流道、蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道，蝸殼進氣流道工作截面積增大，又由於在蝸殼左側進氣外流道的無葉噴嘴處設置了導流葉片，可有效引導進氣流以合適的氣流角進入渦輪葉輪，提高了渦輪進氣效率，從而提高了增壓比。本發明中的渦輪蝸殼結構與普通的增壓器蝸殼結構基本相同，結構簡單、繼承性好、成本低、容易快速實現工程化，結構中的進氣調節裝置結構簡單，控制方式容易實現，可
靠性高。下面結合附圖和對本發明做進一步說明。
附圖1是本發明實施例1中的帶導流葉片的分段式蝸殼的剖面結構示意圖； 附圖2是本發明實施例1中的帶導流葉片的分段式蝸殼的0-180度流道截面結構示意
附圖3是本發明實施例1中的帶導流葉片的分段式蝸殼的徑向剖面結構示意圖； 附圖4是本發明實施例2中的帶導流葉片的分段式蝸殼的0-180度流道截面結構示意
附圖5是本發明實施例2中的帶導流葉片的分段式蝸殼在發動機低速工況下的剖面結構示意附圖6是本發明實施例2中的帶導流葉片的分段式蝸殼在發動機中速工況下的剖面結構示意附圖7是本發明實施例2中的帶導流葉片的分段式蝸殼在發動機高速工況下的剖面結構示意圖中1-渦輪蝸殼；2-蝸殼進氣口 ；3-蝸殼出氣口 ；4-蝸殼擴壓通道；5-左側氣動隔板；6-右側氣動隔板；7-蝸殼左側進氣外流道；8-蝸殼進氣內流道；9-蝸殼右側進氣外流道；10-進氣調節閥門；11-左側外流道控制室；12-右側外流道控制室；13-進氣調節閥門配合面；14-外流道上端蓋；15-無葉噴嘴；16-導流葉片；17-蝸殼左側進氣外流道內壁。
具體實施例方式實施例1，如圖1、圖2所示，一種帶導流葉片的分段式蝸殼，包括
渦輪蝸殼1，所述渦輪蝸殼1內設有蝸殼進氣流道及蝸殼擴壓通道4，所述渦輪蝸殼1 上分別設有與蝸殼進氣流道連通的蝸殼進氣口 2和與蝸殼擴壓通道4連通的蝸殼出氣口3 ；
所述蝸殼進氣流道內設有左側氣動隔板5和右側氣動隔板6 ； 所述左側氣動隔板5和右側氣動隔板6將蝸殼進氣流道間隔成為蝸殼左側進氣外流道 7，蝸殼進氣內流道8和蝸殼右側進氣外流道9 ；
所述蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9靠近蝸殼進氣口 2處的位置分別設有進氣調節控制裝置。所述進氣調節控制裝置包括分別安裝在蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9的進氣口處的進氣調節閥門10，所述進氣調節閥門10傳動連接有進氣調節控制執行器；
當發動機處於低速工況範圍時，兩個進氣調節閥門10同時關閉，即蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9同時處於關閉狀態；蝸殼進氣內流道8單獨處於工作狀態；
當發動機處於中速工況範圍時，安裝在蝸殼左側進氣外流道7進氣口處的調節閥門10 關閉，蝸殼左側進氣外流道7處於關閉狀態，蝸殼右側進氣外流道9和蝸殼進氣內流道8處於工作狀態；
當發動機處於高速工況範圍內時，兩個進氣調節閥門10同時打開，蝸殼進氣內流道8、 蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9同時處於工作狀態。所述左側氣動隔板5和右側氣動隔板6與渦輪蝸殼1鑄造一體連接；
所述蝸殼進氣口 2為單進氣口，所述蝸殼進氣內流道8的進氣口與蝸殼進氣口 2相連通，所述蝸殼左側進氣外流道7和所述蝸殼右側進氣外流道9的進氣口分別與蝸殼進氣內流道8的進氣口相連通。所述蝸殼左側進氣外流道7的截面積大於所述蝸殼右側進氣外流道9的截面積。為保證所設計的流道截面符合A/R值的設計要求，所述蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9的截面積之和是蝸殼進氣內流道8的截面積的0. 3-1. 1倍。所述蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9分別位於蝸殼進氣內流道8 的兩側，所述蝸殼左側進氣外流道7的截面為弧形，其外端延伸至蝸殼進氣內流道8的外側。 所述蝸殼左側進氣外流道7、蝸殼右側進氣外流道9及蝸殼進氣內流道8靠近蝸殼擴壓通道4的位置處分別設有無葉噴嘴15。如圖2、圖3所示，發動機高速工況時，為充分利用發動機的排氣能量，保證流經蝸殼左側進氣外流道的氣流以合適的氣流角進入渦輪葉輪，提高進氣效率，在所述蝸殼左側進氣外流道7內靠近無葉噴嘴15處呈環形均勻設有若干片機翼型氣動式導流葉片16。所述導流葉片16的一端與蝸殼左側進氣外流道內壁17 —體鑄造連接，另一端與左側氣動隔板5位於蝸殼左側進氣外流道7 —側的內壁一體鑄造連接。所述蝸殼左側進氣外流道7與蝸殼左側進氣外流道7的進氣口之間設有左側外流道控制室11 ；所述蝸殼右側進氣外流道9與蝸殼右側進氣外流道9的進氣口之間設有右側外流道控制室12。所述進氣調節閥門10分別安裝在左側外流道控制室11和右側外流道控制室12 內。所述進氣調節閥門10靠近蝸殼左側進氣外流道7的進氣口和蝸殼右側進氣外流道9的進氣口處分別設有進氣調節閥門配合面13，從而實現進氣調節閥門的密封性。所述左側外流道控制室11和右側外流道控制室12上分別設有外流道上端蓋14， 以實現對進氣流的密封和進氣調節閥門的限位。實施例2，如圖4所示，上述實施例1中，所述蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9還可以並排平行設置。如圖5所示，當發動機處於低速工況範圍時，進氣調節閥門10在進氣調節控制執行器的帶動下同時處於關閉狀態，即將蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9同時關閉，此時，從發動機排出的所有廢氣僅流經蝸殼進氣內流道8，由於蝸殼進氣內流道8 的截面積比較小，可有效提高渦輪葉輪的進氣流速，充分利用廢氣中的可用能量，增大發動機低速工況時的渦輪輸出功，提升增壓壓力，滿足發動機低速時的較高增壓壓力的需求，提高發動機的低速性能並能降低排放，同時提高了發動機的加速響應性，減少了增壓遲滯的影響。如圖6所示，當發動機處於中速工況範圍時，蝸殼左側進氣外流道7的調節閥門 10處於關閉狀態，蝸殼左側進氣外流道7並不工作。而蝸殼右側進氣外流道9的進氣調節閥門10在進氣調節控制執行器的帶動下處於打開狀態，從而將蝸殼右側進氣外流道9打開，此時，蝸殼進氣內流道8和蝸殼右側進氣外流道9共同工作，蝸殼進氣流道截面積變大， 可有效滿足發動機中等轉速下進入渦輪葉輪的進氣流量，提高發動機排出廢氣能量的利用率，滿足發動機中等轉速下的增壓要求。如圖7所示，當發動機處於高速工況範圍內時，兩個進氣調節閥門10在進氣調節控制執行器的帶動下同時處於打開狀態，從而將蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9打開，此時，蝸殼進氣內流道8、蝸殼左側進氣外流道7和蝸殼右側進氣外流道9同時處於工作狀態。從發動機排出的高速廢氣分別進入蝸殼進氣內流道8、蝸殼左側進氣外流道 7和蝸殼右側進氣外流道9，又由於在蝸殼左側進氣外流道7的無葉噴嘴15處設置了導流葉片16，可有效引導進氣流以合適的氣流角進入渦輪葉輪，提高了渦輪進氣效率。本發明採用上述方案，所述蝸殼進氣內流道是常開進氣流道，蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道在進氣調節控制執行器的控制下處於打開或閉合狀態。通過調節蝸殼進氣截面積，滿足不同工況下，進入蝸殼進氣流道的進氣量，實現變截面渦輪機的功能，滿足發動機全工況下的增壓需求。該蝸殼結構設計是在傳統蝸殼基礎上進行的改進，結構簡單，繼承性好，容易實現產品的工程化。
權利要求
1.一種帶導流葉片的分段式蝸殼，包括渦輪蝸殼(1)，所述渦輪蝸殼(1)內設有蝸殼進氣流道及蝸殼擴壓通道(4)，所述渦輪蝸殼(1)上分別設有與蝸殼進氣流道連通的蝸殼進氣口(2)和與蝸殼擴壓通道(4)連通的蝸殼出氣口(3)；其特徵在於所述蝸殼進氣流道內設有左側氣動隔板(5)和右側氣動隔板(6)；所述左側氣動隔板(5)和右側氣動隔板(6)將蝸殼進氣流道間隔成為蝸殼左側進氣外流道(7 )，蝸殼進氣內流道(8 )和蝸殼右側進氣外流道(9 )；所述蝸殼左側進氣外流道(7)和蝸殼右側進氣外流道(9)靠近蝸殼進氣口(2)處的位置分別設有進氣調節控制裝置。
2.根據權利要求1所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述進氣調節控制裝置包括分別安裝在蝸殼左側進氣外流道(7 )和蝸殼右側進氣外流道(9)的進氣口處的進氣調節閥門(10)，所述進氣調節閥門(10)傳動連接有進氣調節控制執行器；當發動機處於低速工況範圍時，兩個進氣調節閥門(10)同時關閉，即蝸殼左側進氣外流道(7 )和蝸殼右側進氣外流道(9 )同時處於關閉狀態；蝸殼進氣內流道(8 )單獨處於工作狀態；當發動機處於中速工況範圍時，安裝在蝸殼左側進氣外流道(7)進氣口處的進氣調節閥門(10)關閉，蝸殼左側進氣外流道(7)處於關閉狀態，蝸殼右側進氣外流道(9)和蝸殼進氣內流道(8)處於工作狀態；當發動機處於高速工況範圍時，兩個進氣調節閥門(10)同時打開，蝸殼進氣內流道 (8 )、蝸殼左側進氣外流道(7 )和蝸殼右側進氣外流道(9 )同時處於工作狀態。
3.根據權利要求2所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼進氣內流道(8)的進氣口與蝸殼進氣口(2)相連通，所述蝸殼左側進氣外流道(7)和所述蝸殼右側進氣外流道(9)的進氣口分別與蝸殼進氣內流道(8)的進氣口相連通
4.根據權利要求3所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)和蝸殼右側進氣外流道(9)分別位於蝸殼進氣內流道 (8)的兩側且並排平行設置。
5.根據權利要求3所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)和蝸殼右側進氣外流道(9)分別位於蝸殼進氣內流道 (8)的兩側，所述蝸殼左側進氣外流道(7)的截面為弧形，其外端延伸至蝸殼進氣內流道 (8)的外側。
6.根據權利要求4或5所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)的截面積大於所述蝸殼右側進氣外流道(9)的截面積。
7.根據權利要求6所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)和蝸殼右側進氣外流道(9)的截面積之和是蝸殼進氣內流道(8)的截面積的0. 3-1. 1倍。
8.根據權利要求7所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)、蝸殼右側進氣外流道(9)及蝸殼進氣內流道(8)靠近蝸殼擴壓通道(4)的位置處分別設有無葉噴嘴(15)。
9.根據權利要求8所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)內靠近無葉噴嘴(15)處呈環形均勻設有若干片機翼型氣動式導流葉片(16)。
10.根據權利要求9所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述導流葉片(16)的一端與蝸殼左側進氣外流道內壁(17) —體鑄造連接，另一端與左側氣動隔板(5)位於蝸殼左側進氣外流道(7) —側的內壁一體鑄造連接。
11.根據權利要求10所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述蝸殼左側進氣外流道(7)與蝸殼左側進氣外流道(7)的進氣口之間設有左側外流道控制室(11)；所述蝸殼右側進氣外流道(9)與蝸殼右側進氣外流道(9)的進氣口之間設有右側外流道控制室(12)。
12.根據權利要求11所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於安裝在蝸殼左側進氣外流道(7)的進氣口處的進氣調節閥門(10)位於左側外流道控制室(11)內；安裝在蝸殼右側進氣外流道(9)的進氣口處的進氣調節閥門(10)位於右側外流道控制室(12)內。
13.根據權利要求12所述的帶導流葉片的分段式蝸殼，其特徵在於所述左側外流道控制室(11)和右側外流道控制室(12)上分別設有外流道上端蓋(14)，以實現對進氣流的密封和進氣調節閥門的限位。
全文摘要
本發明公開了一種帶導流葉片的分段式蝸殼，包括渦輪蝸殼；所述渦輪蝸殼內設有蝸殼進氣流道及蝸殼擴壓通道，所述渦輪蝸殼上分別設有與蝸殼進氣流道連通的蝸殼進氣口和與蝸殼擴壓通道連通的蝸殼出氣口；所述蝸殼進氣流道內設有左側氣動隔板和右側氣動隔板；所述左側氣動隔板和右側氣動隔板將蝸殼進氣流道間隔成為蝸殼左側進氣外流道，蝸殼進氣內流道和蝸殼右側進氣外流道；所述蝸殼左側進氣外流道和蝸殼右側進氣外流道靠近蝸殼進氣口處的位置分別設有進氣調節控制裝置。本發明結構簡單、繼承性好、成本低、容易快速實現工程化，結構中的進氣調節裝置結構簡單，控制方式容易實現，可靠性高。
文檔編號F01D25/24GK102562186SQ20121000673
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者宋麗華, 朱智富, 李永泰, 王航, 王豔霞, 袁道軍 申請人:康躍科技股份有限公司