阅读说明：本技术 可变流量的废气涡轮增压器 (Variable flow exhaust gas turbocharger ) 是由 张运波 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可变流量的废气涡轮增压器,属于内燃机配件技术领域,包括与压气机壳体相连的涡壳,涡壳内轴向并列设有进气通道A和进气通道B,进气通道A或进气通道B的进气口设有废气流量控制阀,废气流量控制阀由控制装置驱动,用于驱动其阀板开关进气通道A或进气通道B的进气口。通过在涡壳的废气进口轴向并列设置进气通道A和进气通道B,控制装置驱动废气流量控制阀实现对于进气通道A或进气通道B进气口的启闭,进而调节废气流量,有效利用发动机的废气能量,适应不同工况下发动机所需功率；本发明通过灵活调节废气流量,来达到输出不同功率的目的,同时也改善了发动机的排放。(the invention discloses a variable-flow exhaust gas turbocharger, which belongs to the technical field of internal combustion engine accessories and comprises a volute connected with a compressor shell, wherein an air inlet channel A and an air inlet channel B are axially arranged in parallel in the volute, an exhaust gas flow control valve is arranged at an air inlet of the air inlet channel A or the air inlet channel B, and the exhaust gas flow control valve is driven by a control device and used for driving a valve plate of the exhaust gas flow control valve to open and close the air inlet of the air inlet channel A or the air inlet channel B. The control device drives the exhaust gas flow control valve to open and close the air inlet of the air inlet channel A or the air inlet channel B by axially arranging the air inlet channel A and the air inlet channel B in parallel at the exhaust gas inlet of the volute, so that the exhaust gas flow is adjusted, the exhaust gas energy of the engine is effectively utilized, and the required power of the engine under different working conditions is adapted; the invention achieves the purpose of outputting different powers by flexibly adjusting the flow of the waste gas, and simultaneously improves the emission of the engine.)

可变流量的废气涡轮增压器

技术领域

本发明属于内燃机配件技术领域，尤其涉及一种可变流量的废气涡轮增压器。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，尾气排放要求日益严格，由于废气涡轮增压器能够提高发动机进气压力，改善空燃比，使发动机燃烧更完全，节省燃油，能够提高发动机功率，减少废气排放，达到节能降耗的目的，因此得到越来越广泛的应用。从压气机供气特性考虑，增压压力随发动机转速升高而增加。目前，现有的废气涡轮增压器在满足低速时的供气量，高速时就可能增压不足；而如果能够满足高速时的增压气量，低速时供气则可能过量。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变流量的废气涡轮增压器，旨在解决上述现有技术中气动控制涡轮增压器的废气导流板，气压不稳会导致废气导流板无法关闭或关闭不到位的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种可变流量的废气涡轮增压器，包括与压气机壳体相连的涡壳，所述压气机壳体内叶轮与涡壳内涡轮同轴固定，所述涡壳内并列设有与废气进口连通的进气通道A和进气通道B，所述进气通道A和进气通道B沿涡壳的轴向并列设置，所述进气通道A或进气通道B的进气口设有废气流量控制阀，所述废气流量控制阀的阀板设置于进气通道A或进气通道B的进气口；所述废气流量控制阀由控制装置驱动，用于驱动阀板开关进气通道A或进气通道B的进气口。

优选的，所述进气通道A和进气通道B为完全隔离的两个流道。

优选的，所述废气流量控制阀包括阀板和用于驱动阀板转动的连接旋转件，所述连接旋转件与废气进气道内壁转动配合，所述控制装置通过摇臂驱动连接旋转件转动，进而驱动阀板开关进气通道A或进气通道B的进气口。

优选的，所述控制装置包括电子执行器和传动机构；所述传动机构包括连接杆和摆杆，所述电子执行器的主轴与连接杆的一端固定相连，所述连接杆的另一端与摆杆的上端转动连接，所述摆杆的下端与摇臂的另一端转动连接。

优选的，所述摆杆设置于压气机壳体及涡壳的外侧。

优选的，所述控制装置为电动-气动控制方式，所述控制装置包括与汽车内控制系统或独立控制电控系统电连接的电子气动控制阀和控制器，所述电子气动控制阀的进气管与压气机壳体的出气管连通，所述电子气动控制阀的出气管与控制器进气口连通；所述控制器为旁通阀控制器。

优选的，所述旁通阀控制器的推杆末端与摇臂的另一端转动连接，所述旁通阀控制器通过支撑座与涡壳外壁相连；所述支撑座设置于涡壳外壁上，所述支撑座与旁通阀控制器之间通过连接件相连，所述支撑座上设有与推杆配合的导向孔。

优选的，所述连接旋转件与涡壳侧壁的配合面间设有密封件。

优选的，所述进气通道A和进气通道B的内壁均为圆弧过渡。

众所周知，废气涡轮增压器不仅需要内部配件的严密配合，还需要和发动机严密匹配，否则就会降低发动机的效率甚至造成损坏。日前由国Ⅴ排放标准上升为国Ⅵ排放标准，汽车配件服务商不仅要满足环保要求，同时又要满足客户的需求，保证足够的驾驶性能。本发明提供的一种可变流量的废气涡轮增压器既能满足降低排放并提高燃油经济性要求，同时又不会以失去驾驶性能为代价。

如图8所示，当在发动机低速运转时，传统不可变流量废气涡轮增压器使用固定的涡轮大小和不可变的A/R值，导致传统废气涡轮增压器无法同时兼顾发动机对低速和高速的需求，在增压器满足较高转速的大部分发动机工况需求时必然要放弃发动机低转速的增压性能。并且传统废气废气涡轮增压器在发动机低速时是增压器效率最低的增压范围。然而如图7所示，当增压器竭力满足低工况或A/R值越小时，表示废气通过涡轮流速较高，这种特性可以有效减轻涡轮迟滞，涡轮也就能在较低转速区域取得较高的增压，而发动机高转速时则会产生较大排气背压，使高转速时功率受到限制。

如图9所示，利用本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器在发动机低速运转时，相同的气体体积通过废气涡轮增压器，使用单个流道通过废气，减小气流流过流道的截面积，增加推动涡轮的排气能量，增加了涡壳进气口和涡壳出气口的压力差，在同轴涡轮的带动下叶轮有更高的转速，提高增压压力，增加了发动机的低速加速性，改善了废气涡轮增压器本身响应滞后的问题；在发动机全速运转时，废气涡轮增压器流道截面积增大，能够在较高转速时产生较低回压，在较高的发动机转速下能够实现理想的旋转速度，用于提升发动机在高转速下的输出功率，确保车辆获得平滑、线性、可靠的加速动力，直到发动机转速达到最大值。保证废气涡轮增压器与发动机需求进气量匹配并且保证不会超出需求的情况的发生。

本发明提供的可变流量的涡轮增压器在工作过程中，在不同的转速区间使用不同数量的流道，能够提供更好的燃油经济性。改善汽车废气的排放，与其他类型的废气涡轮增压器相比废气排放减少10-20%。而且当废气通过的截面积增大时增加了废气的通过量，减少了排气背压，使发动机在高转速状态排气更顺畅，使发动机的油气混合气燃烧更充分，增加了工作效率，减少了废气污染。本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器，相比于双涡轮增压器减少了双涡轮增压器因并联或串联减少的增压器效率，并且采用阀板的结构活动更灵活，结构更简单可靠，反应迅速。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在涡壳内轴向并列设置进气通道A和进气通道B，利用控制装置驱动进气通道A或进气通道B进气口的废气流量控制阀，实现对进气通道A或进气通道B进气口的启闭，进而调节废气流量，有效利用发动机的废气能量，适应不同工况下发动机所需功率；本发明通过灵活调节废气流量，来达到输出不同功率的目的，同时也改善了发动机的排放。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种可变流量的废气涡轮增压器的结构示意图；

图2是图1中涡壳的俯视图；

图3是图2中的A-A剖面图；

图4是图2中的B-B剖视图；

图5本发明另一实施例提供的一种可变流量的废气涡轮增压器的结构示意图；

图6是本发明实施例中废气流量控制阀的结构示意图；

图7是单独开启进气通道A（小流量）工况下发动机的功率-扭矩特性曲线图；

图8是进气通道A和进气通道B同时开启（大流量）工况下发动机的功率-扭矩特性曲线图；

图9是进气通道A通气一段时间后开启进气通道B（变流量）工况下发动机的功率-扭矩特性曲线图；

图中：1-压气机壳体；2-涡壳，20-工艺口；3-废气进口；4-进气通道A；5-进气通道B；6-废气流量控制阀，61-阀板，62-连接旋转件；7-电子执行器；8-摇臂；9-连接杆；10-摆杆；11-电子气动控制阀；12-控制器；13-进气管；14-出气管；15-排气管；16-推杆；17-护板；18-支撑座；19-连接件。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

如图1、2所示的一种可变流量的废气涡轮增压器，包括与压气机壳体1相连的涡壳2，所述压气机壳体1内叶轮与涡壳2内涡轮同轴固定，所述涡壳2内并列设有与废气进口3连通的进气通道A4和进气通道B5，所述进气通道A4和进气通道B5沿涡壳2的轴向并列设置，所述进气通道A4或进气通道B5的进气口设有废气流量控制阀6，所述废气流量控制阀6的阀板61设置于进气通道A4或进气通道B5的进气口；所述废气流量控制阀6由控制装置驱动，用于驱动阀板61开关进气通道A4或进气通道B5的进气口。通过控制装置控制废气流量控制阀的动作，实现对进气通道A或进气通道B5进气口的启闭，调节废气流量，能够适应不同工况下发动机的输出功率需求。其中，工艺口20（见图3）的设置是为了方便加工进气通道A4和进气通道B5，涡壳2加工完毕，需要将工艺口20进行封堵。

进一步地，请参阅图2、3，作为本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器的一种具体实施方式，所述进气通道A4和进气通道B5为完全隔离的两个流道。通过控制装置控制废气流量控制阀的动作，对进气通道A或进气通道B5进气口的启闭，实现废气流量在一个流道或两个流道之间的调节，根据实际需要调节涡轮废气进气流量，以适应发动机的不同输出功率需求。

进一步地，请参阅图6，作为本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器的一种具体实施方式，所述废气流量控制阀6包括阀板61和用于驱动阀板61转动的连接旋转件62，所述连接旋转件62与废气进气道内壁转动配合，所述控制装置通过摇臂8驱动连接旋转件62转动，进而驱动阀板61开关进气通道A4或进气通道B5的进气口。图中，阀板61的一端可固定于连接旋转件62上，所述连接旋转件62的两端与进气通道A4或进气通道B5的内壁转动配合，所述连接旋转件62的一端贯穿涡壳2侧壁延伸至涡壳2外侧，连接旋转件62与涡壳2侧壁的配合面间设有密封件，避免气体泄漏；所述连接旋转件62的末端与摇臂8的一端固连；所述控制装置驱动摇臂另一端带动连接旋转件转动。其中，连接旋转件布置可与废气流向一致，也可以垂直于废气流向，均可实现阀板开关进气通道A4或进气通道B5的作用。

在本发明的一个优选实施例中，如图1、6所示，所述控制装置为电动控制方式，所述控制装置包括电子执行器7和传动机构；所述传动机构包括连接杆9和摆杆10，所述电子执行器7的主轴与连接杆9的一端固定相连，所述连接杆9的另一端与摆杆10的上端转动连接，所述摆杆10的下端与摇臂8的另一端转动连接。启动电子执行器7，电子执行器7的输出主轴带动连接杆9转动，通过摆杆10的摆动带动摇臂8的转动，进而带动连接旋转件62及阀板61旋转。其中，电子执行器包括壳体及其内部的电机和减速机，利用减速机降低主轴转速，电机选用伺服电机，根据需要设定旋转角度，方便对进气通道A或进气通道B的进气口进行启闭。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器的一种具体实施方式，为了减小高温废气对电子执行器的影响，所述电子执行器7设置于压气机壳体1的外部，电子执行器远离涡壳布置能够避免其受高温废气的影响；所述摆杆10设置于压气机壳体1及涡壳2的外侧。

在本发明的另一个具体实施例中，如图5所示，所述控制装置为电动-气动控制方式，所述控制装置包括与汽车内控制系统或独立控制电控系统电连接的电子气动控制阀11和控制器12，所述电子气动控制阀11的进气管13与压气机壳体1的出气管连通，所述电子气动控制阀11的出气管14与控制器12进气口连通；所述控制器12为旁通阀控制器，且设置于涡壳2的外侧。通过汽车内控制系统或独立控制电控系统即可控制电子气动控制阀及旁通阀控制器的动作。电子气动控制阀利用压气机壳体出气管内的高压气流对旁通阀控制器提供气源，进而驱动旁通阀控制器的推杆进行伸缩动作。

其中，旁通阀控制器的具体结构在CN203214165U专利中有详细描述，可以根据实际需要从市场上购买，在此不再赘述。如图5所示，所述旁通阀控制器的推杆16末端与摇臂8的另一端转动连接，所述旁通阀控制器通过支撑座18与涡壳2外壁相连，支撑座18设置于涡壳2外壁上，支撑座18与旁通阀控制器之间通过连接件19相连，所述支撑座18上设有与推杆16配合的导向孔，借助支撑座18对推杆16起到导向和保护作用。在旁通阀控制器与涡壳之间设置护板17，利用护板17对旁通阀控制器起到隔离高温的作用。旁通阀控制器能够驱动推杆伸缩，进而驱动摇臂及连接旋转件旋转，实现对进气通道A或进气通道B5进气口的快速启闭。

根据流体力学原理，所述进气通道A4和进气通道B5的内壁均为圆弧过渡。进气通道A4和进气通道B5采用该结构能够减小废气在流动过程中所受阻力。

本发明提供的可变流量的废气涡轮增压器，与现有技术相比，本发明相对于其他任何类型的废气废气涡轮增压器取消了废气旁通阀，具有结构紧凑、废气流量调节方便快捷的优点，采用电动-气动的控制方式驱动废气流量控制阀，实现对进气通道A或进气通道B进气口的快速启闭，有效调节废气流量。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。