一种涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101943052A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101943052A(43)申请公布日2011.01.12(21)申请号201010247891.2(22)申请日2010.08.09(71)申请人孙敏超地址200434上海市虹口区广粤路1500弄3号201室申请人孙正柱(72)发明人孙敏超孙正柱(51)Int.Cl.F02B37/16(2006.01)F02B37/22(2006.01)F02C6/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器(57)摘要本发明公开了一种适于车/船/工程机械用增压内燃机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具有涡轮可变截面与变流量调节功能的涡轮增压器。它主要由一个具有双流道进口涡轮蜗壳的普通常规结构涡轮增压器和一个“开关/引流阀”及相应的联接管路组成。利用阀箱内阀门启闭动作的联动转换切换，可使流入涡轮的排气燃气的流量和通流截面间的配置关系发生改变。据此可以进行调控，使在低(转速、负荷)工况时能大幅增升增压压力，并在高(转速、负荷)工况时抑限增压压力的增加。与现有技术相比，本发明具有功能齐全、调控度大、技术成熟、结构简单、成本低、易与现有技术融合的优点，极具发展潜力与推广应用价值。CN1094352ACCNN110194305201943058A权利要求书1/1页1.一种涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器，它由一个具有双流道进口涡轮蜗壳的普通常规结构涡轮增压器和一个“开关/引流阀”及相应的联接管路所组成。其特征在于：“开关/引流阀”的阀箱内，在由内燃机排气管出口法兰通往涡轮蜗壳进口法兰的方向，存在下述两个流道——其中一个为专通内燃机排气燃气的流道；剩下的另一个则为引流增压空气与排气燃气共用的流道。2.按权利要求1所述的涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器，其特征在于：“开关/引流阀”的进口法兰与内燃机排气管的出口法兰对接；“开关/引流阀”的出口法兰则与涡轮增压器的涡轮蜗壳的进口法兰对接。在“开关/引流阀”阀箱内的引流增压空气与排气燃气的共用流道内，用一个“曲柄-摇臂阀门”对位于该同一流道内的一个排气燃气进气孔和一个引流增压空气进气孔的启闭变换实施联动动作的同步切换(也即，使两个孔相互间始终处于“一通一断”或“彼通此断”的启闭变换联动状态)。3.按权利要求1所述的涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器，其特征在于：“开关/引流阀”的阀箱内，通排气燃气与引流增压空气共用流道的排气燃气进口的通流面积A1与另一个专通排气燃气流道的进口通流面积A2的比值的合理择用范围为A1/A2＝1～2。2CCNN110194305201943058A说明书1/4页一种涡轮可变截面与变流量调节的涡轮增压器技术领域[0001]本发明涉及车、船和工程机械用内燃机增压技术领域内的涡轮增压器。背景技术[0002]内燃机废气涡轮增压是将内燃机排出的废气引入涡轮增压器中的涡轮机，利用废气所包含的能量推动涡轮叶轮旋转，带动涡轮增压器中与其同轴安装的压气机叶轮转动，使进入内燃机参与燃烧的空气在压气机内增压，提高了进气密度(增加了内燃机每工作循环的空气充量数量)后流入内燃机气缸，从而允许向气缸内添加更多数量的燃料进行完全燃烧，结果致使内燃机的输出功率(平均有效压力)得到进一步增加和提高。采用涡轮增压技术除可大幅度提高内燃机的功率外，还可显著改善内燃机的经济性(提高热效率、降低燃料消耗率)、减少有害排放与降低噪声量级。[0003]现代内燃机不断提高升功率密度的现状与未来发展趋势，使内燃机的平均有效压力和涡轮增压器的增压比越来越高。内燃机与涡轮增压器之间，彼此因通流特性不同产生的相互匹配不适应的矛盾更加突出、严重。对于已按内燃机额定工况参数实现了优佳增压匹配的内燃机和涡轮增压器，当内燃机在低(转速、负荷)工况运行时，增压压力和进气空气充量数量会迅速降低，造成进气量不能满足气缸内燃料实现完全燃烧和降低热负荷(排气温度)的需求，从而产生冒黑烟、排气温度过高、有害排放超限、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，对运行工况(转速、负荷)变化范围大的车、船和工程机械用高增压(高平均有效压力)增压内燃机尤为普遍和突出，已成为限制高增压、高性能内燃机发展的“瓶颈”与亟需攻关解决的重要难题。[0004]在不断提高平均有效压力并相应改善低(转速、负荷)工况性能及瞬态特性(加速性)的内燃机涡轮增压技术发展的历史进程中，产生了现有技术的多种涡轮增压器和涡轮增压系统与改进措施(详见陆家祥主编《柴油机涡轮增压技术》·北京·机械工业出版社·1999·137～200页及朱大鑫编著《涡轮增压