一种满足egr循环需要的可变截面废气旁通涡轮机的制作方法
一种满足egr循环需要的可变截面废气旁通涡轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机。
【背景技术】
[0002]随着排放法规的日益严格，EGR越来越多的应用在发动机上，EGR全称为ExhaustGas Recirculat1n,中文译为废气再循环，是将发动机产生废气的一小部分再送回气缸参与燃烧，作用是减少NOx的排放量。
[0003]NOx是一种对人体危害极大的气体，主要是在高温富氧的条件下生成，燃烧温度和氧浓度越高，持续时间越长，NOx的生成物也越多。在发动机工作过程中，如果适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成份C02比热容较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对进气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了 NOx化合物的生成。
[0004]在增压中冷柴油机上，实现废气再循环的主要方式是将涡轮前的废气引入中冷器之后，称为高压废气再循环，为了确保不同工况的EGR率，最好的方式是采用可变截面涡轮增压器，通过增压器的截面变化来调节涡轮前PT与中冷后PK的压差，驱动EGR阀。
[0005]目前采用最多的可变截面涡轮增压器是在涡轮机内部增加旋转喷嘴叶片，通过改变喷嘴叶片的开度来改变涡轮机的流通通道，控制比较方便。但由于发动机排出的废气具有700摄氏度左右的排气尚温，并且有进一步提升的趋势，排气尚温对喂'嘴叶片、传动机构、喷嘴环支撑盘及外部的控制系统都有严格的要求，发动机排出的高温废气中的杂质对复杂的运动部件造成了可靠性隐患。
[0006]而且，该类产品由于昂贵的价格因素，仅被用于高端发动机增压领域，该类型可变截面涡轮增压器从成本和可靠性两方面限制了市场推广。除了上述主要因素外，也存在一些其他技术问题:
[0007]问题1，当流量减小时，需关小喷嘴叶片开度，涡轮进气周向速度加大，涡轮变为冲动式叶轮，不利于废气能量的充分利用，涡轮效率偏低，且造成发动机排气背压过高。
[0008]问题2，小叶片开度时，涡轮进气流动路径增加，沿程流动损失加大；喷嘴叶片距离涡轮过远，气流混合损失上升。
[0009]问题3，叶片两端必须留有间隙，以便于叶片旋转，但此间隙会造成漏气损失，降低涡轮机效率。
[0010]另外一种使用较多的可变截面应用是康跃科技研发的双层流道可变截面涡轮增压器，通过对传统涡轮壳的结构设计，采用内外双层的进气通道组合，形成不同的通流截面，有效的分段利用发动机的废气能量，可以实现变截面涡轮机的所有功能，并且不需要设置复杂的旋叶式气动调节机构，成本大大降低、可靠性大大提升，将是未来的一个研宄方向。
[0011]该类产品的结构原理如图1所示，当发动机运行在低速、低负荷时，增压压力低，调节阀门5关闭，涡轮壳I只有进气内流道3起作用，气流沿内流道流动方向4流入，驱动涡轮做功。
[0012]如图2所示，当增压压力达到一定程度，控制执行器7推动阀门销片组件6，阀门销片组件6带动调节阀门5打开，进气内流道3与进气外流道2同时起作用，气流沿内流道流动方向4和外流道流动方向8流入，驱动涡轮做功。但这种结构在实际的配试和应用过程中，也发现了很多问题。
[0013]如下:
[0014]一、发动机高速时，排出的废气量较大，为了保证高速性能，避免高速时涡轮机压力过大而超速，双层流道面积较大，但在双层流道的面积分配上，如果内流道面积分配较大，则影响发动机的低速性能和EGR率，如果内流道分配较小，内、外流道面积差很大，则调节阀门5打开时，瞬间的膨胀损失过大，发动机的中速、中负荷段更难以控制。
[0015]二、在发动机的中速、中负荷段，图1、2中所示的简单的阀门结构无法精确控制流量和压力，而流量、压力的控制偏差不但会影响匹配性能，更会影响EGR率的控制，导致发动机排放超标。
[0016]三、内、外流道的分配会产生多个涡舌，气体流动易于相互影响，导致涡轮机效率降低；
[0017]四、设有内、外双流道的涡轮机结构复杂，涡轮机又为铸造件，故生产一致性很难控制，而双流道的铸造偏差大，对涡轮机的匹配性能影响较大。
【发明内容】
[0018]为解决上述技术问题一，本发明提供一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，该涡轮机在满足EGR率的前提下，又可减小调节阀门打开时瞬间的膨胀损失。
[0019]本发明提供的满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，所述涡轮壳设有导流发动机废气至所述动力涡轮处以驱动所述动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，
[0020]所述涡轮壳还设有不经过所述动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。
[0021]可选的，还包括开度可调的调节阀门，用于调节所述进气外流道的进气量；且，
[0022]所述调节阀门与所述废气旁通阀门联动配置为:所述调节阀门开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门开启，此时，进气量达到所述预定值。
[0023]可选的，所述调节阀门为可旋转的中置阀门，转动时，废气可经阀门本体的两侧进入。
[0024]可选的，所述调节阀门和所述废气旁通阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。
[0025]可选的，所述调节阀门与所述废气旁通阀门能够沿所述调节阀门轴向接触；且，还包括驱动部，所述驱动部包括安装于所述涡轮壳的端盖，所述端盖卡盖所述调节阀门的一端面以驱动所述调节阀门转动；
[0026]所述端盖和所述调节阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。
[0027]可选的，所述调节面的轴向高度绕所述调节阀门的转动轴心螺旋上升，所述联动部为与所述调节面接触配合的调节杆。
[0028]可选的，所述调节面具有沿所述调节阀门转动方向平缓凸起的凸部，相应地在所述调节面上形成凹部；所述联动部为轴向凸起，所述轴向凸起相对所述调节面转动时，所述轴向凸起能够依次滑过所述凹部、所述凸部。
[0029]可选的，所述调节阀门设有随之转动的凸轮，所述废气旁通阀门设有能够与所述凸轮边缘接触配合的调节杆。
[0030]可选的，还包括弹簧，当所述调节阀门与所述废气旁通阀门的联动力撤销时，所述弹簧控制所述废气旁通阀门复位至关闭状态。
[0031 ] 可选的，还包括阀门座，其开设有阀门座内流道接口、阀门座外流道接口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口 ；所述调节阀门和所述废气旁通阀门均设于所述阀门座；
[0032]所述阀门座设于所述排气管与所述涡轮壳的进气端之间。
[0033]可选的，所述废气旁通阀门直接安装于所述涡轮壳，所述调节阀门插装于所述涡轮壳内，以直接调节进入所述进气外流道的进气量。
[0034]可选的，所述涡轮机设有对应于六缸发动机的两组所述进气外流道、进气内流道以及废气旁通管路，所述调节阀门包括相接的两个阀门本体，插装入所述涡轮壳后，两个所述阀门本体分别、同时对应控制两个所述进气外流道的进气量。
[0035]可选的，
[0036]还包括设于所述动力涡轮进气端面位置并呈环状的导叶支撑盘；
[0037]所述导叶支撑盘沿其周向间隔布置有若干第一导流通道和第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道具有预定夹角，以使所述进气内流道流出的废气能够经所述第一导流通道导流至所述动力涡轮，所述进气外流道流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮。
[0038]可选的，所述导叶支撑盘的环面周向设有若干凸起于所述环面的导叶，所述导叶开有贯通所述导叶的导流槽，以形成开槽导叶；
[0039]相邻所述开槽导叶之间的通道形成所述第一导流通道，所述导流槽形成所述第二导流通道。
[0040]可选的，所述导叶支撑盘的环面设有凸起于所述环面并间隔设置的长导叶和短导叶，按照逆时针方向，所述长导叶至所述短导叶之间的通道形成所述第二导流通道，所述短导叶至所述长导叶之间的通道形成所述第一导流通道。
[0041]可选的，所述长导叶的排列角度B为68°?80°，所述短导叶的排列角度A，满足:B-A = 0° ?5。。
[0042]本发明提供的涡轮机设有不经过动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，此时，还设置控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门。并且，当废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，开启废气旁通阀门以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。因此，当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，可以设置成较小面积以保证中速、中负荷的涡轮驱动性能和循环即可；而且，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
[0043]本发明提供一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳，所述涡轮壳内设置有进气内流道和进气外流道，进气内流道和进气外流道分别采用非全周结构，进气内流道承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道承担(150?230)°?360°的进气；所述涡轮壳内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道、进气内流道平行设置，但不经过动力涡轮。
[0044]以下是本发明对上述方案的进一步优化:
[0045]该涡轮机还包括动力涡轮、阀门座、排气管及其控制附件，所述涡轮壳、阀门座、排气管密封连接在一起。
[0046]进一步优化:所述阀门座内安装有可调节进气外流道进气流量的调节阀门。
[0047]进一步优化:调节阀门通过调节阀门轴套安装在阀门座内，调节阀门的其 中一端与控制附件传动连接。
[0048]进一步优化:调节阀门的另一端设有调节面，调节面为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。
[0049]进一步优化:
[0050]所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门相配合动作的废气旁通阀门，废气旁通阀门通过废气旁通阀轴套安装在阀门座内，废气旁通阀门与废气旁通阀轴套间安装有弹簧，废气旁通阀门靠近调节阀门的一侧设置有与调节面相配合动作的调节杆。
[0051]动作时，控制附件带动调节阀门旋转，调节进气外流道进气量的同时，调节阀门的调节面推动调节杆，废气旁通阀门打开，并压缩弹簧，此时，旁通废气从废气旁通管路排出，当调节阀门回位时，废气旁通阀门在弹簧弹力作用下回位，废气不再旁通。
[0052]进一步优化:所述涡轮壳内靠近动力涡轮的位置安装有导叶支撑盘，导叶支撑盘上设置有若干个开槽导叶，若干个开槽导叶呈环形均匀排列。
[0053]开槽导叶中间位置设有导流槽，开槽导叶的排列角度为68°?80°，导流槽的两槽边由切割线围绕导叶支撑盘的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。
[0054]所述开槽导叶采用气固复合喷嘴形式，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道起作用，此时进气内流道的进气角由公式tan(a) = 2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角由进气内流道的A/r决定，
[0055]进气内流道的导叶角按进气内流道进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气内流道进入导叶，再沿导叶进入动力涡轮，中间没有转弯损失，气动效率高。
[0056]随着发动机转速逐渐提升，气体流量加大，进气外流道会随着调节阀门的打开参与进气，外流道进气角也由进气外流道的A/r决定，导流槽角度按进气外流道进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气外流道进入导流槽，再沿导流槽进入涡轮，避免产生安装完整导叶(没有导流槽)时的撞击损失和拐弯损失，不但提高了效率，更是拓宽了流量。而且，随着气流速度的加快，径向速度分量上升更快，导流槽的存在，使高速段的流量拓宽更加明显。
[0057]实际工作中，当发动机处于低速、低负荷时，调节阀门关闭，进气沿排气管、阀门座气体入口、阀门座内流道接口、涡轮壳内流道入口、进气内流道、开槽导叶流入涡轮，驱动涡轮做功，此时，气流沿两开槽导叶中间区域流向涡轮，驱动涡轮做功，此时只有进气内流道起作用，截面较小，而且流经导叶时也只沿导叶角流入，气流集中，可以提高涡前压力、提升EGR 率。
[0058]当发动机转速、负荷逐渐升高时，调节阀门开始开启，部分气流流过调节阀门，沿阀门座外流道接口、涡轮壳外流道入口、进气外流道、开槽导叶流入涡轮，以适应逐渐增大的流量需求，在此过程，通过调节调节阀门的开度，可以调整涡前压力，确定合适的EGR率。
[0059]在调节调节阀门的过程中，调节阀门转到一定角度后，会通过调节面给调节杆施加推力，调节杆带动废气旁通阀门压缩弹簧，打开废气旁通通道，废气沿排气管废气旁通出口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口、涡轮壳废气旁通入口、涡轮壳废气旁通出口流出，排掉一部分废气能量，确保发动机高速、高负荷时增压器涡前压力不致过大。而且，随着进气量的增大，进气会沿开槽导叶上的导流槽流入，避免了高速段的气流堵塞。
[0060]另一种优化方案:开槽导叶包括长导叶和短导叶，长导叶的长度大于短导叶的长度，长导叶和短导叶间隔设置。
[0061]小导叶的尾缘与长导叶的前缘在圆周方向上间隔一定距离。便于气流在发动机高速工况时从此流入，可以拓宽流量、减小堵塞，实现的功能类似于开槽导叶。
[0062]长导叶的排列角度为68°?80°，长导叶的排列角度B与短导叶33的排列角度A的角度差为:B-A = 0°?5。。
[0063]本发明采用气固复合喷嘴，结合可变流道和旋转喷嘴叶片两者的优点，解决了他们存在的上述问题，形成一个创新的可变截面解决方案。而且，本发明中的开槽导叶、长短导叶结构，相比已经有应用的全长导叶结构，能够改变进气角、拓宽高速流量范围，兼顾发动机高低速的涡轮机性能，用固定式导叶，实现了旋转喷嘴叶片才能实现的进气角调整，涡轮机效率明显提升，导叶的存在，减少了气流回流，不但提高了涡轮机效率，更使气流流动顺畅，避免了喉口处的气流扰动，油耗率实现整条匹配线上的大幅度降低。
【附图说明】
[0064]附图1是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门关闭状态的原理图；
[0065]附图2是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门开启状态的原理图；
[0066]附图3是本发明实施例1的总体安装示意图，该图示出涡轮机与排气管连接；
[0067]附图4是本发明实施例1中涡轮机的结构示意图，该图主要示出涡轮端进气端面位置以及内部动力涡轮；
[0068]附图5是本发明实施例1中的涡轮壳结构示意图；
[0069]附图6是本发明实施例1中的排气管结构示意图；
[0070]附图7是本发明实施例1中阀门调节结构示意图，该图示出控制执行器和阀门座安装配合；
[0071]附图8是本发明实施例1中阀门座结构示意图；
[0072]附图9是本发明实施例1中阀门座剖开结构示意图；
[0073]附图10是本发明实施例1中调节阀门结构示意图，该图示出调节阀门和废气旁通阀门的配合；
[0074]附图11是本发明实施例2中调节阀门与端盖排布示意图；
[0075]附图12是本发明实施例2中端盖结构图；
[0076]附图13是本发明实施例2中调节阀门结构图；
[0077]图14为是本发明实施例2中调节阀门、端盖、废气旁通阀门配合的示意图；
[0078]附图15是本发明实施例3中废气旁通阀门总成与具有凸轮型调节面的调节阀门配合的结构示意图；
[0079]附图16是本发明实施例3中废气旁通阀门总成安装于涡轮机的排布示意图；
[0080]附图17是本发明实施例3中废气旁通阀门总成配合螺旋型调节面的调节阀门并安装于涡轮机的示意图；
[0081]附图18是图17中废气旁通阀门总成与调节阀门的配合示意图；
[0082]附图19是图18中废气旁通阀门总成的轴向剖面图；
[0083]附图20是图18中废气旁通阀门总成以及调节阀门插装于涡轮壳的剖面图；
[0084]附图21是本发明实施例4中涡轮机排布示意图；
[0085]附图22是本发明实施例4中调节阀门与旁通阀门结构示意图；
[0086]附图23是本发明实施例1中开槽导叶的结构示意图；
[0087]附图24为涡轮壳A、r示意图；
[0088]附图25是本发明实施例1中未加导叶气体流动示意图；
[0089]附图26是本发明实施例1中加导叶气体流动示意图；
[0090]附图27是效率对比图，其中，A线为本发明涡轮机效率线，B线为未改进之前的涡轮机效率线；
[0091]附图28是涡轮机与发动机联合运行时油耗对比曲线图；
[0092]附图29是本发明实施例5中长、短导叶结构示意图；
[0093]附图30是长、短导叶涡轮机和开槽导叶涡轮机、现有一般废气旁通涡轮机的效率比对曲线图。
[0094]图中:1-涡轮壳；2_进气外流道；3_进气内流道；4_内流道流动方向；5_调节阀门；6_阀门销片组件；7_控制执行器；8_外流道流动方向；9_涡轮壳废气旁通入口 ；10_涡轮壳外流道入口 ；11_涡轮壳内流道入口 ；12_开槽导叶；13-涡轮壳废气旁通出口 ；14_排气管；15_阀门座；16_排气管废气旁通出口 ；17_排气管气体出口 ；18_阀门座内流道接口 ；19_阀门座外流道接口 ；20_阀门座废气旁通出口 ；21_废气旁通阀轴套；22_调节阀门轴套；23_阀门座气体入口 ；24_阀门座废气旁通入口 ；25_调节面；26_废气旁通阀门；27-弹簧；28_调节杆；29_导流槽；30_导叶支撑盘；31_动力涡轮；32_长导叶；33_短导叶；34_尾缘；35_前缘；36_切割线；37_旁通阀门总成；38_上壳体；39_上下壳体密封垫；40_旁通阀门总成密封垫；41_下壳体；41a-总成废气旁通出口 ；42_旁通阀门支承轴；43-导向套；44、螺栓；45_螺钉；46、端盖；47_配合调节面；47a_轴向凸起；48_废气旁通阀门控制执行器。
【具体实施方式】
[0095]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0096]实施例1，如图3、4、5所示，一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳1、动力涡轮31、阀门座15、排气管14及其控制附件，阀门座15设于排气管14和涡轮壳I之间。为了保证有效工作，所述涡轮壳1、阀门座15、排气管14密封连接在一起。
[0097]所述涡轮壳I内设置有进气内流道3和进气外流道2，发动机排气管14排出的废气能够进入进气内流道3和进气外流道2。本实施例中，进气内流道3和进气外流道2分别采用非全周结构，如图5所示，进气内流道3承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道2承担(150?230) °?360°的进气。模拟分析和实践表明，该种角度的分配设置，各工况下的效率最优。
[0098]所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位(即涡轮壳I的进气端面)设有分别与进气外流道2和进气内流道3连通的涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳内流道入口 11，排气管14排出的废气可从两入口流入，并分别从进气外流道2、进气内流道3流入动力涡轮31，以驱动动力涡轮31旋转，从而带动涡轮增压器的压气机端动作，以便实施进气增压。
[0099]所述涡轮壳I内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道2、进气内流道3并列设置，但不经过动力涡轮31。即部分废气可流向废气旁通管路，但会排出至外部，而不起驱动动力涡轮31转动的作用。
[0100]此时，所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位还设有与废气旁通管路连通的涡轮壳废气旁通入口 9，所述涡轮壳I的排气端内 孔壁上设有与废气旁通管路连通的涡轮壳废气旁通出口 13。
[0101]阀门座15设有阀门座内流道接口 18、阀门座外流道接口 19、阀门座废气旁通出口20，分别与涡轮壳内流道入口 11、涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳废气旁通入口 9连通；阀门座15还设有阀门座气体入口 23和阀门座废气旁通入口 24。图7、8中，阀门座内流道接口18、阀门座外流道接口 19、阀门座废气旁通出口 20设于阀门座15顶部，阀门座气体入口 23和阀门座废气旁通入口 24设于底部。
[0102]相应地，如图6所示，所述排气管14上设有通过阀门座15与涡轮壳外流道入口 10和涡轮壳内流道入口 11连通的排气管气体出口 17和通过阀门座15与涡轮壳废气旁通入口 9连通的排气管废气旁通出口 16。
[0103]排气管14排出的废气一部分通过排气管气体出口 17流出，通过阀门座15流入到涡轮壳外流道入口 10和涡轮壳内流道入口 11内进行分配后再进入动力涡轮31。
[0104]另一部分旁通废气从排气管废气旁通出口 16流出，通过阀门座15流入连接在一起的涡轮壳废气旁通入口 9，从涡轮壳废气旁通出口 13流出，不经过动力涡轮31，直接排出涡轮壳I。
[0105]如图7、8、9、10所示，所述阀门座15上设置有阀门座内流道接口 18、阀门座外流道接口 19和阀门座废气旁通出口 20，阀门座内流道接口 18的两端分别与涡轮壳内流道入口11和排气管气体出口 17连通，阀门座外流道接口 19的两端分别与涡轮壳外流道入口 10和排气管气体出口 17连通；
[0106]阀门座废气旁通出口 20和阀门座废气旁通入口 24分别与涡轮壳废气旁通入口 9和排气管废气旁通出口 16连通。
[0107]本实施例中，所述阀门座15内还安装有可调节进气外流道2进气流量的的调节阀门5 ;
[0108]具体地，调节阀门5通过调节阀门轴套22安装在阀门座15内，调节阀门5的其中一端连接有阀门销片组件6，通过阀门销片组件6与控制附件传动连接。
[0109]控制附件包括与阀门销片组件6连接的控制执行器7 ;控制执行器7和阀门销片组件6设置在涡轮壳I的外部。
[0110]该调节阀门5优选采用可旋转的中置阀门，如图10所示，调节阀门5可绕其中心轴线旋转。图9中，调节阀门5的门体将阀门座外流道接口 19和阀门座气体入口 23之间的通道全部堵住，调节阀门5在阀门销片组件6的驱动下转动时，其两侧与上述通道的内壁形成开口，则允许废气通过。
[0111]相较于【背景技术】中示出的放气阀门结构，该种中置阀门结构，在旋转开启时，其开度和旋转角度之间呈正比例关系，进气量和进气压力能够实现精准控制，从而实现与发动机的良好匹配，并提尚对EGR率的精准控制，使发动机满足排放标准。
[0112]上述实施例中提供的涡轮机设有不经过动力涡轮31而排出废气的废气旁通管路，此时，还设置控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门26。并且，当废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，开启废气旁通阀门以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。因此，当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门26，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道2无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，可以设置成较小面积以保证中速、中负荷的涡轮驱动性能和EGR循环即可；而且，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门5时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
[0113]进一步地，废气旁通阀门26和调节阀门25可以联动并配置为:调节阀门5开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门26开启，此时，进气量达到所述预定值。
[0114]具体的联动方式可以如下:
[0115]如图9所示，调节阀门5的一端通过调节阀门轴套22安装于阀门座15，调节阀门5的另一端设有调节面25，调节面25为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。
[0116]所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门5相配合动作的废气旁通阀门26，废气旁通阀门26通过废气旁通阀轴套21安装在阀门座15内，废气旁通阀门26与废气旁通阀轴套21间安装有弹簧27，废气旁通阀门26靠近调节阀门5的一端设置有与调节面25相配合动作的调节杆28。如图9所示，废气旁通阀门26和调节阀门5轴线平行地设置，调节杆28朝向调节面25，并与之接触配合。
[0117]动作时，所述控制执行器7推动阀门销片组件6，阀门销片组件6带动调节阀门5旋转，调节进气外流道2进气量的同时，当旋转角度达到一定值时，调节杆28可沿调节面25的螺旋方向移动，则调节阀门5的调节面25可推动调节杆28轴向移动，废气旁通阀门26打开，并压缩弹簧27，此时，旁通废气从阀门座废气旁通入口 24流入，从阀门座废气旁通出口 20流至涡轮壳废气旁通入口 9，并从涡轮壳废气旁通出口 13流出，当调节阀门5回位时，废气旁通阀门26在弹簧27弹力作用下回位，废气不再旁通。
[0118]下面还提供一实施例2，与实施例1基本相同，但采用了不同的联动方式，调节阀门5结构也略作改动(将在后文提及)，请继续参考图11-14。
[0119]该实施例中，调节阀门5与阀门销片组件6相连接的一端设有轴向高度变化的调节面25。此时，还包括与调节阀门5端部卡盖配合的端盖46，端盖46可固定于涡轮壳I的壳体上，端盖46设有与其相对的调节面25配合的结构，阀门销片组件6位于端盖46外侧，并能驱动调节阀门5转动。
[0120]具体地，此实施例中端盖46设有与调节面25配合的配合调节面47，配合调节面47具有轴向凸起47a ;调节面25设有沿所述转动方向设置的凹部，相应地形成凸部，凹部相对平缓地过渡至凸部。如图11、14所示，当阀门销片组件6转动驱动调节阀门5转动时，调节面25相对配合调节面46转动，当轴向凸起47a滑过凹部而接触凸部时，继续转动，则轴向凸起47a缓慢地顶起调节面25，调节阀门5相应地沿轴向移动。
[0121]故设计为调节阀门5与废气旁通阀门26能够沿调节阀门轴向接触，则调节阀门5在配合调节面46驱动下轴向移动时，也同时带动废气旁通阀门26轴向移动，以便开启废气旁通阀门26。
[0122]上述两实施例中的联动设置方式，均是在一部件上形成一轴向高度变化的调节面25，再于另一部件设置与其匹配接触的联动部(比如调节杆28、配合调节面47的轴向凸起)，从而将旋转运动转化为直线运动，实现联动控制。可知，上述实施例中，调节面25和与其匹配的联动部设置方式并不限于上述两种，比如，调节面25可以设于废气旁通阀门26，而调节杆28设于调节阀门5，当然，调节杆28设于废气旁通阀门26可避免调节面25干涉废气流通；调节面25可以设于端盖，而配合调节面46设于调节阀门5。
[0123]上述端盖和调节阀门5的卡合匹配设置，还使得整个联动机构的稳定性较好。据此，如图12、13所示，轴向凸起、凹部均设为两个，并沿对应部件端面的中心线对称设置，则配合后，稳定性更高，不易发生偏移。
[0124]本发明还提供一种实施例3，如图15所示，该实施例与实施例1、2大致相同，但采用了不同的联动配合方式，废气旁通阀门26与调节阀门5的结构也略作改动，下文将陆续表述。
[0125]调节阀门5 —端连接阀门销片组件6，另一端设有凸轮式的调节面25，废气旁通阀门26设有能够与凸轮边缘接触配合的调节杆28。则当调节阀门5转动时，调节杆8沿废气旁通阀门26轴向移动，从而打开阀门。此处，凸轮式的调节面25应当设计为，转动至预定角度时，调节杆28才与凸轮边缘接触而被顶开移动，以满足前述的进气量达到一定程度时才开启废气旁通阀门26。
[0126]上述实施例中，废气旁通阀门26和调节阀门5实现联动控制，则只需设置调节阀门5的驱动部即可，无需另设控制废气旁通阀门26的部件，结构紧凑、简单；而且，废气旁通阀门26由调节阀门5的开度变化而控制，则废气旁通阀门25的启闭控制能够符合实际进气量变化，相比较单独控制，显然控制地更加准确。
[0127]需要说明的是，上述实施例中，设置阀门座15以安装调节阀门5、废气旁通阀门26等部件，从而便于各部件的安装，并实现涡轮壳I与排气管14的可控连通。本发明还提供另一种阀门设置方式，并且结构更加紧凑，如图15-20所示。
[0128]该实施例中，设有废气旁通阀门总成37，与调节阀门5分开设置，废气旁通阀门37总成直接安装于涡轮壳1，调节阀门5直接安装于涡轮壳I内，如图20所示，调节阀门5的门体直接插入进气外流道2中，门体的外周能够与进气外流道2的内壁密封配合，门体转动时，形成开口以导通废气。图中，调节阀门5贯穿涡轮壳I的进气安装端，一端连接废气旁通阀门总成37，另一端连接驱动其转动的阀门销片组件6。
[0129]此时，涡轮壳I的进气安装端面则可直接与排气管14连通，相应地，排气管14相应地设置出分别与进气内流道3、进气外流道2对应的排气口。
[0130]由于联动方式不同，阀门的安装要求也不同。可比较图16、17理解，螺旋型的调节面25、轴向凸起型的调节面25，废气旁通阀门26和调节阀门5轴向平行地设置，而设置为凸轮型的调节面25时，则废气旁通阀门26与调节阀门5将呈一定的角度设置，图15、16，二者几乎垂直设置。
[0131]如图18、19所示，该旁通阀门总成37具体包括废气旁通阀门26、上壳体38、下壳体41，上壳体38和下壳体41相连接而形成阀腔，下壳体41侧壁开设有总成废气旁通出口41a。废气旁通阀门26可以由旁通阀门支承轴42支撑连接，旁通阀门支撑轴42置于阀腔内，并与上壳体38的端部设有弹簧27，以提供复位力。下壳体41的端部设有阀口，当废气旁通阀门26开启时，废气经阀口进入总成废气旁通出口 41a。
[0132]图19中，废气旁通阀门26的端面突出形成调节杆28，即调节杆28 —体形成于废气旁通阀门26，便于加工，联动控制也更为可靠。
[0133]废气旁通阀门总成37的阀腔内还可以设置导向套43，旁通阀门支承轴42贯穿该导向套43，废气旁通阀门26轴向移动时，旁通阀门支承轴42沿导向套43滑动，以免废气旁通阀门26偏移轴向移动，影响废气旁通。图19中 ，旁通阀门支承轴42具有大径端，以支撑弹費27。
[0134]以上实施例提供的涡轮机不仅适用于四缸发动机，还可以适用于六缸发动机。图4-10的结构即对应于四缸，六缸时需要设置两组进气内流道3、进气外流道2、废气旁通管路，如图16、17所示，涡轮壳I的进气安装端面相应地设有两个涡轮壳废气旁通入口 9、涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳内流道入口 11。此时，可以设置两组上述的阀门即可。
[0135]本文还提供一种针对六缸发动机，结构更为紧凑、体积小，且控制更为简单、精准的阀门结构。
[0136]如图13、18、20所示，调节阀门5包括相接的两个阀门本体，插装入涡轮壳I后，两个阀门本体分别对应控制两个外流道2的进气量。该调节阀门5依然与一个废气旁通阀门26联动安装，即在原有调节阀门5上加设一阀门门体，即可适用于六缸发动机，相当于一个阀门控制两个流道的进气量，易于实现精准控制。
[0137]上述实施例中提供了多种调节阀门5和废气旁通阀门26联动的方式，可以理解，单独控制废气旁通阀门26也是可行的，如图21、22所示的实施例4。与【背景技术】中提及的进气外流道放气阀类似，也可以为废气旁通阀门26配备相应的废气旁通阀门控制执行器48，则可根据相应的进气信号，控制废气旁通阀门26的启闭。废气旁通阀门控制执行器48与控制执行器7的工作原理相同，如图22所示，废气旁通阀门控制执行器48的杆端会在气压下伸长，带动销片组件旋转，进而驱动废气旁通阀门26转动，以关闭或开启阀口。
[0138]需要说明的是，上述实施例中，调节阀门5和废气旁通阀门26联动时，当联动力撤销时，通过设置弹簧27，使得废气旁通阀门26可复位至初始状态。弹簧27结合上述多种调节面25配合的联动方式，简单、可靠地实现了废气旁通阀门26的开启。可以理解，当由废气旁通阀门控制执行器48控制废气旁通阀门26启闭时，则无需设置复位装置。实际上，除了已提到的废气旁通阀门26联动方案，还有其他方案可实现废气旁通阀门26和调节阀门5的联动，而无需设置回位结构。比如，调节阀门5的端部设有齿轮，废气旁通阀门26设有齿条，或者调节阀门5设有螺母，废气旁通阀门26设有螺杆，当然，上述的设置方式相对简易，也不易干涉阀口。
[0139]本发明还对驱动动力涡轮31的进气方式作了改进。
[0140]如图4、23所示，所述涡轮壳I内靠近动力动力涡轮31的位置设有无叶喷嘴，以便将进气内流道3和进气外流道2排出的废气导入到动力涡轮31的叶片，本实施例在靠近无叶喷嘴的位置安装有开槽导叶12，所述涡轮壳I内靠近动力涡轮31的位置安装有导叶支撑盘30，导叶支撑盘30上设置有若干个开槽导叶12，为实现更为均匀地进气，若干个开槽导叶12呈环形均匀排列。
[0141]开槽导叶12的中间位置设有导流槽29。即在导叶支撑盘30的环面周向设置若干凸起于环面的导叶，然后开设贯穿导叶的导流槽29，则形成开槽导叶。开槽导叶12的排列角度B (如图23所示，该角度为开槽导叶12中轴线的切线、开槽导叶12靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30中心连线，二者的夹角)可为68°?80°，导流槽29的两槽边可由切割线36 (开槽导叶12靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30中线连线)围绕导叶支撑盘30的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。
[0142]所述开槽导叶12采用气固复合喷嘴形式，即结合了气体流动和固体喷嘴的功能，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道3起作用，本领域技术人员可知，此时进气内流道3进气角由公式tan(a) = 2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角则由进气内流道3的A/r决定，其中，A是涡轮壳I零截面积，R为零截面质心到涡轮壳I轴心的距离，如图24所示，图24为涡轮壳A、r示意图。
[0143]导叶角(两个开槽导叶12之间的夹角)按进气内流道3进气角进行设计，确保两角度基本一致，则气体沿进气内流道3进入开槽导叶12，再沿开槽导叶12进入动力涡轮31，中间没有转弯损失，气动效率高。
[0144]随着发动机转速逐渐提升，气体流量加大，进气外流道2会随着调节阀门5的打开参与进气，进气外流道2进气角也由进气外流道2的A/r决定，导流槽29角度按进气外流道2进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气外流道2进入导流槽29，再沿导流槽29进入动力涡轮31，避免产生安装完整导叶(没有导流槽29)时的撞击损失和拐弯损失，不但提高了效率，更是拓宽了流量。而且，随着气流速度的加快，气流径向速度分量上升更快，导流槽29的存在，使高速段的流量拓宽更加明显。
[0145]图23中附有气体流动示意图，在发动机低速低负荷时，气流只沿N向(角度为α，即进气角)进入动力涡轮31，当发动机转速逐渐提升，气流会沿Μ(角度为β，即进气角)、N两个方向汇合成H向对动力涡轮31起作用，图中δ为流入动力涡轮31的气流方向变化范围。
[0146]此处以设置阀门座15时的实施例为例说明废气流动路径。
[0147]实际工作中，当发动机处于低速、低负荷时，调节阀门5关闭，进气沿排气管14、阀门座气体入口 23、阀门座内流道接口 18、涡轮壳内流道入口 11、进气内流道3、相邻开槽导叶12之间的通道流入动力涡轮31，驱动动力涡轮31做功。
[0148]此时，气流沿两开槽导叶12中间区域流向动力涡轮31，驱动动力涡轮31做功，只有进气内流道3起作用，截面较小，而且流经开槽导叶12时也只沿导叶角流入，即图20中N向，气流集中，可以提高涡前压力、提升EGR率。
[0149]当发动机转速、负荷逐渐升高时，调节阀门5开始开启，部分气流流过调节阀门5，沿阀门座外流道接口 19、涡轮壳外流道入口 10、进气外流道2、开槽导叶12流入动力涡轮31，以适应逐渐增大的流量需求，在此过程，通过调节调节阀门5的开度，可以调整涡前压力，确定合适的EGR率。
[0150]在调节调节阀门5的过程中，调节阀门5转到一定角度后(通常对应于发动机高速段)，会通过调节面25给调节杆28施加推力，调节杆28带动废气旁通阀门26压缩弹簧27，打开废气旁通管路，废气沿排气管废气旁通出口 16、阀门座废气旁通入口 24、阀门座废气旁通出口 20、涡轮壳废气旁通入口 9、涡轮壳废气旁通出口 13流出，排掉一部分废气能量，确保发动机高速、高负荷时增压器涡前压力不致过大。
[0151]而且，随着进气量的增大，进气会沿开槽导叶12上的导流槽29流入，即图23中M向，M向、N向同时进气，避免了高速段的气流堵塞。
[0152]如图25、26所示，导叶的存在，减少了气流回流，不但提高了涡轮机效率，更使气流流动顺畅，避免了喉口处的气流扰动，保证涡轮机效率。
[0153]此外，涡轮机的压比、流量对其性能影响较大，而对流量其决定作用的是通流截面，现有技术依靠涡轮壳I的流道设计控制通流截面，但如【背景技术】所述，铸造涡轮机的生产一致性难以控制，相应地流量难以控φι」。本实施例中设有导叶结构，则可由导叶控制通流面积，而导叶结构能够精密加工形成，通流面积可得到精密控制，从而不受涡轮壳I本身加工精度的影响。
[0154]设置导叶后，使得涡轮机、发动机获得了明显的性能提升，如下:
[0155]1、涡轮机效率明显提升，效率对比图如图27所示，上方较粗的黑色线A为本发明效率线，下方较细的黑色线B为未改进之前的涡轮机效率线。
[0156]2、与发动机联合运行油耗对比曲线如图28所示，采用本发明的涡轮增压器，油耗率实现整条匹配线上的大幅度降低。
[0157]实施例5，在上述实施例基础上，本发明还提供另一种导叶设置形式，如图29所示，导叶包括长导叶32和短导叶33，长导叶32的长度大于短导叶33的长度，长导叶32和短导叶33间隔设置。
[0158]长导叶32和短导叶33的大小根据流动分析来定，但短导叶33的尾缘34与长导叶32的前缘35在圆周方向上要有一段距离，便于气流在发动机高速工况时从此流入，可以拓宽流量、减小堵塞，实现的功能类似于前一实施例的开槽导叶12。即长导叶32按照一定角度沿导叶支撑盘30周向排列，短导叶33按照另一角度排列，则按照逆时针方向，长导叶32和短导叶33之间的通道形成与进气内流道3导通的导流流道，短导叶33和长导叶32之间的通道形成与进气外流道2导通的导流流道。具体工作过程可参照上述的开槽导叶12理解。
[0159]长导叶32的排列角度B可设计为68°?80°，长导叶32的排列角度B与短导叶33的排列角度A的角度差为:B-A = 0°?5。。
[0160]其中，排列角度B为，长导叶32中轴线的切线、长导叶32靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30的中心连线，二者的夹角；排列角度A为，短导叶31中轴线的切线、短导叶31靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30的中心连线，二者的夹角。
[0161]该种导叶设置方式的涡轮机效率更优，效率对比图如图30所示:
[0162]上方最细的黑色线A为长短导叶涡轮机效率线、下方最粗的黑色C线为一般废气旁通涡轮机效率线、中间的黑色线B为开槽导叶涡轮机效率线。通过上表可以看出，设置长导叶32、短导叶33的涡轮机效率甚至还要高于开槽导叶12结构。
[0163]从以上描述可看出，无论是开槽导叶12，还是长导叶32、短导叶33的配合设置，均是为了形成两种具有预定夹角的第一导流通道、第二导流通道(即二者不平行设置，该夹角值和进气内流道3、进气外流道2的进气角有关)，以便进气内流道3流出的废气能够经第一导流通道导流至所述动力涡轮31，进气外流道2流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮31。如上，则相邻开槽导叶12之间的通道形成所述第一导流通道，导流槽29形成第二导流通道；按照逆时针方向，长导叶32至短导叶33之间的通道形成第二导流通道，短导叶33至长导叶32之间的通道形成第一导流通道。
[0164]只要能够将进气内流道3和进气外流道2的废气分别引向动力涡轮31，拓宽流量范围，即可以产生如上所述的技术效果，显然，两种流道的形成方式并不限于上述的开槽导叶12以及长导叶32、短导叶33，当然，上述实施例的结构，易于加工，而且不阻碍气流，导流效 果最好。另外，导流支撑盘30与涡轮壳31分设，而导流支撑盘30可以采取精加工，精度易于保证，从而进一步保证气流的分配，确保涡轮机效率。
[0165]现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。
【主权项】
1.一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳(I)和动力涡轮(31)，所述涡轮壳(I)设有导流发动机废气至所述动力涡轮(31)处以驱动所述动力涡轮(31)旋转的进气内流道(3)和进气外流道(2)，其特征在于， 所述涡轮壳(I)还设有不经过所述动力涡轮(31)而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门(26);废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门(26)开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。2.如权利要求1所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括开度可调的调节阀门(5)，用于调节所述进气外流道(2)的进气量；且， 所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)联动配置为:所述调节阀门(5)开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门(5)开启，此时，进气量达到所述预定值。3.如权利要求2所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)为可旋转的中置阀门，转动时，废气可经阀门本体的两侧进入。4.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)和所述废气旁通阀门(26)，二者之一具有在调节阀门(26)转动方向上，轴向高度变化的调节面(25)，另一者具有与所述调节面(25)接触配合的联动部，以便所述调节阀门(5)转动时能够带动所述废气旁通阀门(26)沿所述调节阀门(5)轴向移动而开启。5.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)能够沿所述调节阀门(5)轴向接触；且，还包括驱动部，所述驱动部包括安装于所述涡轮壳(I)的端盖(46)，所述端盖(46)卡盖所述调节阀门(5)的一端面以驱动所述调节阀门(5)转动； 所述端盖(46)和所述调节阀门(5)，二者之一具有在调节阀门(5)转动方向上，轴向高度变化的调节面(25)，另一者具有与所述调节面(25)接触配合的联动部，以便所述调节阀门(25)转动时能够带动所述废气旁通阀门(26)沿所述调节阀门(5)轴向移动而开启。6.如权利要求4或5所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节面(25)的轴向高度绕所述调节阀门(5)的转动轴心螺旋上升，所述联动部为与所述调节面(25)接触配合的调节杆(28)。7.如权利要求4或5所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节面(25)具有沿所述调节阀门(5)转动方向平缓凸起的凸部，相应地在所述调节面(25)上形成凹部；所述联动部为轴向凸起(47a)，所述轴向凸起(47a)相对所述调节面(25)转动时，所述轴向凸起(47a)能够依次滑过所述凹部、所述凸部。8.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)设有随之转动的凸轮，所述废气旁通阀门(26)设有能够与所述凸轮边缘接触配合的调节杆(28)。9.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括弹簧(27)，当所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)的联动力撤销时，所述弹簧(27)控制所述废气旁通阀门(26)复位至关闭状态。10.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括阀门座(15)，其开设有阀门座内流道接口(18)、阀门座外流道接口(19)、阀门座废气旁通入口(23)、阀门座废气旁通出口(20);所述调节阀门(5)和所述废气旁通阀门(26)均设于所述阀门座(15)； 所述阀门座(15)设于所述排气管(14)与所述涡轮壳(I)的进气端之间。11.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述废气旁通阀门(26)直接安装于所述涡轮壳(I)，所述调节阀门(5)插装于所述涡轮壳(I)内，以直接调节进入所述进气外流道(2)的进气量。12.如权利要求11所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述涡轮机设有对应于六缸发动机的两组所述进气外流道(2)、进气内流道(3)以及废气旁通管路，所述调节阀门(5)包括相接的两个阀门本体，插装入所述涡轮壳(I)后，两个所述阀门本体分别、同时对应控制两个所述进气外流道(2)的进气量。13.如权利要求1-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于， 还包括设于所述动力涡轮(31)进气端面位置并呈环状的导叶支撑盘(30); 所述导叶支撑盘(30)沿其周向间隔布置有若干第一导流通道和第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道具有预定夹角，以使所述进气内流道(3)流出的废气能够经所述第一导流通道导流至所述动力涡轮(31)，所述进气外流道(2)流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮(31)。14.如权利要求13所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述导叶支撑盘(30)的环面周向设有若干凸起于所述环面的导叶，所述导叶开有贯通所述导叶的导流槽(29)，以形成开槽导叶(12); 相邻所述开槽导叶(12)之间的通道形成所述第一导流通道，所述导流槽(29)形成所述第二导流通道。15.如权利要求13所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述导叶支撑盘(30)的环面设有凸起于所述环面并间隔设置的长导叶(32)和短导叶(33)，按照逆时针方向，所述长导叶(32)至所述短导叶(33)之间的通道形成所述第二导流通道，所述短导叶(33)至所述长导叶(32)之间的通道形成所述第一导流通道。16.如权利要求15所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述长导叶(32)的排列角度B为68°?80°，所述短导叶(33)的排列角度A，满足:B-A = 0°?5。。17.一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳(I)，所述涡轮壳(I)内设置有进气内流道⑶和进气外流道(2)，进气内流道(3)和进气外流道(2)分别采用非全周结构，进气内流道承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道承担(150?230)°?360°的进气；所述涡轮壳(I)内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道(2)、进气内流道(3)平行设置，但不经过动力涡轮(31)。18.根据权利要求17所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:该涡轮机还包括动力涡轮(31)、阀门座(15)、排气管(14)及其控制附件，所述涡轮壳(I)、阀门座(15)、排气管(14)密封连接在一起；所述阀门座(15)内安装有可调节进气外流道(2)进气流量的调节阀门(5);调节阀门(5)的另一端设有调节面(25)，调节面(25)为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。19.根据权利要求18所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门(5)相配合动作的废气旁通阀门(26)，废气旁通阀门(26)通过废气旁通阀轴套(21)安装在阀门座(15)内，废气旁通阀门(26)与废气旁通阀轴套(21)间安装有弹簧(27)，废气旁通阀门(26)靠近调节阀门(5)的一侧设置有与调节面(25)相配合动作的调节杆(28);动作时，控制附件带动调节阀门(5)旋转，调节进气外流道(2)进气量的同时，调节阀门(5)的调节面(25)推动调节杆(28)，废气旁通阀门(26)打开，并压缩弹簧(27)，此时，旁通废气从废气旁通管路排出，当调节阀门(5)回位时，废气旁通阀门(26)在弹簧(27)弹力作用下回位，废气不再旁通。20.根据权利要求17所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于: 所述涡轮壳(I)内靠近动力涡轮(31)的位置安装有导叶支撑盘(30)，导叶支撑盘(30)上设置有若干个开槽导叶(12)，若干个开槽导叶(12)呈环形均匀排列； 所述开槽导叶(12)采用气固复合喷嘴形式，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道(3)起作用，此时进气内流道(3)的进气角由公式tan(a) =2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角由进气内流道(3)的A/r决定， 进气内流道(3)的导叶角按进气内流道(3)进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气内流道(3)进入导叶，再沿导叶进入动力涡轮(31)，中间没有转弯损失。21.根据权利要求20所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于: 开槽导叶(12)中间位置设有导流槽(29)，开槽导叶(12)的排列角度(B)为68°?80°，导流槽(29)的两槽边由切割线(36)围绕导叶支撑盘(30)的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。22.根据权利要求20所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:开槽导叶(12)包括长导叶(32)和短导叶(33)，长导叶(32)的长度大于短导叶(33)的长度，长导叶(32)和短导叶(33)间隔设置；小导叶(33)的尾缘(34)与长导叶(32)的前缘(35)在圆周方向上间隔一定距离。
【专利摘要】本发明公开一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，涡轮壳设有导流发动机废气至动力涡轮处以驱动动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，涡轮壳还设有不经过动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入涡轮机的进气量超过预定值时，废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过废气旁通管路排出。当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
【IPC分类】F02M25/07, F02B37/18
【公开号】CN104895667
【申请号】CN201510358065
【发明人】王航, 桑悟海, 袁道军, 宋丽华, 李延昭, 信效芬, 李伟
【申请人】康跃科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机。
【背景技术】
[0002]随着排放法规的日益严格，EGR越来越多的应用在发动机上，EGR全称为ExhaustGas Recirculat1n,中文译为废气再循环，是将发动机产生废气的一小部分再送回气缸参与燃烧，作用是减少NOx的排放量。
[0003]NOx是一种对人体危害极大的气体，主要是在高温富氧的条件下生成，燃烧温度和氧浓度越高，持续时间越长，NOx的生成物也越多。在发动机工作过程中，如果适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成份C02比热容较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对进气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了 NOx化合物的生成。
[0004]在增压中冷柴油机上，实现废气再循环的主要方式是将涡轮前的废气引入中冷器之后，称为高压废气再循环，为了确保不同工况的EGR率，最好的方式是采用可变截面涡轮增压器，通过增压器的截面变化来调节涡轮前PT与中冷后PK的压差，驱动EGR阀。
[0005]目前采用最多的可变截面涡轮增压器是在涡轮机内部增加旋转喷嘴叶片，通过改变喷嘴叶片的开度来改变涡轮机的流通通道，控制比较方便。但由于发动机排出的废气具有700摄氏度左右的排气尚温，并且有进一步提升的趋势，排气尚温对喂'嘴叶片、传动机构、喷嘴环支撑盘及外部的控制系统都有严格的要求，发动机排出的高温废气中的杂质对复杂的运动部件造成了可靠性隐患。
[0006]而且，该类产品由于昂贵的价格因素，仅被用于高端发动机增压领域，该类型可变截面涡轮增压器从成本和可靠性两方面限制了市场推广。除了上述主要因素外，也存在一些其他技术问题:
[0007]问题1，当流量减小时，需关小喷嘴叶片开度，涡轮进气周向速度加大，涡轮变为冲动式叶轮，不利于废气能量的充分利用，涡轮效率偏低，且造成发动机排气背压过高。
[0008]问题2，小叶片开度时，涡轮进气流动路径增加，沿程流动损失加大；喷嘴叶片距离涡轮过远，气流混合损失上升。
[0009]问题3，叶片两端必须留有间隙，以便于叶片旋转，但此间隙会造成漏气损失，降低涡轮机效率。
[0010]另外一种使用较多的可变截面应用是康跃科技研发的双层流道可变截面涡轮增压器，通过对传统涡轮壳的结构设计，采用内外双层的进气通道组合，形成不同的通流截面，有效的分段利用发动机的废气能量，可以实现变截面涡轮机的所有功能，并且不需要设置复杂的旋叶式气动调节机构，成本大大降低、可靠性大大提升，将是未来的一个研宄方向。
[0011]该类产品的结构原理如图1所示，当发动机运行在低速、低负荷时，增压压力低，调节阀门5关闭，涡轮壳I只有进气内流道3起作用，气流沿内流道流动方向4流入，驱动涡轮做功。
[0012]如图2所示，当增压压力达到一定程度，控制执行器7推动阀门销片组件6，阀门销片组件6带动调节阀门5打开，进气内流道3与进气外流道2同时起作用，气流沿内流道流动方向4和外流道流动方向8流入，驱动涡轮做功。但这种结构在实际的配试和应用过程中，也发现了很多问题。
[0013]如下:
[0014]一、发动机高速时，排出的废气量较大，为了保证高速性能，避免高速时涡轮机压力过大而超速，双层流道面积较大，但在双层流道的面积分配上，如果内流道面积分配较大，则影响发动机的低速性能和EGR率，如果内流道分配较小，内、外流道面积差很大，则调节阀门5打开时，瞬间的膨胀损失过大，发动机的中速、中负荷段更难以控制。
[0015]二、在发动机的中速、中负荷段，图1、2中所示的简单的阀门结构无法精确控制流量和压力，而流量、压力的控制偏差不但会影响匹配性能，更会影响EGR率的控制，导致发动机排放超标。
[0016]三、内、外流道的分配会产生多个涡舌，气体流动易于相互影响，导致涡轮机效率降低；
[0017]四、设有内、外双流道的涡轮机结构复杂，涡轮机又为铸造件，故生产一致性很难控制，而双流道的铸造偏差大，对涡轮机的匹配性能影响较大。
【发明内容】
[0018]为解决上述技术问题一，本发明提供一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，该涡轮机在满足EGR率的前提下，又可减小调节阀门打开时瞬间的膨胀损失。
[0019]本发明提供的满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，所述涡轮壳设有导流发动机废气至所述动力涡轮处以驱动所述动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，
[0020]所述涡轮壳还设有不经过所述动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。
[0021]可选的，还包括开度可调的调节阀门，用于调节所述进气外流道的进气量；且，
[0022]所述调节阀门与所述废气旁通阀门联动配置为:所述调节阀门开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门开启，此时，进气量达到所述预定值。
[0023]可选的，所述调节阀门为可旋转的中置阀门，转动时，废气可经阀门本体的两侧进入。
[0024]可选的，所述调节阀门和所述废气旁通阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。
[0025]可选的，所述调节阀门与所述废气旁通阀门能够沿所述调节阀门轴向接触；且，还包括驱动部，所述驱动部包括安装于所述涡轮壳的端盖，所述端盖卡盖所述调节阀门的一端面以驱动所述调节阀门转动；
[0026]所述端盖和所述调节阀门，二者之一具有在调节阀门转动方向上，轴向高度变化的调节面，另一者具有与所述调节面接触配合的联动部，以便所述调节阀门转动时能够带动所述废气旁通阀门沿所述调节阀门轴向移动而开启。
[0027]可选的，所述调节面的轴向高度绕所述调节阀门的转动轴心螺旋上升，所述联动部为与所述调节面接触配合的调节杆。
[0028]可选的，所述调节面具有沿所述调节阀门转动方向平缓凸起的凸部，相应地在所述调节面上形成凹部；所述联动部为轴向凸起，所述轴向凸起相对所述调节面转动时，所述轴向凸起能够依次滑过所述凹部、所述凸部。
[0029]可选的，所述调节阀门设有随之转动的凸轮，所述废气旁通阀门设有能够与所述凸轮边缘接触配合的调节杆。
[0030]可选的，还包括弹簧，当所述调节阀门与所述废气旁通阀门的联动力撤销时，所述弹簧控制所述废气旁通阀门复位至关闭状态。
[0031 ] 可选的，还包括阀门座，其开设有阀门座内流道接口、阀门座外流道接口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口 ；所述调节阀门和所述废气旁通阀门均设于所述阀门座；
[0032]所述阀门座设于所述排气管与所述涡轮壳的进气端之间。
[0033]可选的，所述废气旁通阀门直接安装于所述涡轮壳，所述调节阀门插装于所述涡轮壳内，以直接调节进入所述进气外流道的进气量。
[0034]可选的，所述涡轮机设有对应于六缸发动机的两组所述进气外流道、进气内流道以及废气旁通管路，所述调节阀门包括相接的两个阀门本体，插装入所述涡轮壳后，两个所述阀门本体分别、同时对应控制两个所述进气外流道的进气量。
[0035]可选的，
[0036]还包括设于所述动力涡轮进气端面位置并呈环状的导叶支撑盘；
[0037]所述导叶支撑盘沿其周向间隔布置有若干第一导流通道和第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道具有预定夹角，以使所述进气内流道流出的废气能够经所述第一导流通道导流至所述动力涡轮，所述进气外流道流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮。
[0038]可选的，所述导叶支撑盘的环面周向设有若干凸起于所述环面的导叶，所述导叶开有贯通所述导叶的导流槽，以形成开槽导叶；
[0039]相邻所述开槽导叶之间的通道形成所述第一导流通道，所述导流槽形成所述第二导流通道。
[0040]可选的，所述导叶支撑盘的环面设有凸起于所述环面并间隔设置的长导叶和短导叶，按照逆时针方向，所述长导叶至所述短导叶之间的通道形成所述第二导流通道，所述短导叶至所述长导叶之间的通道形成所述第一导流通道。
[0041]可选的，所述长导叶的排列角度B为68°?80°，所述短导叶的排列角度A，满足:B-A = 0° ?5。。
[0042]本发明提供的涡轮机设有不经过动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，此时，还设置控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门。并且，当废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，开启废气旁通阀门以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。因此，当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，可以设置成较小面积以保证中速、中负荷的涡轮驱动性能和循环即可；而且，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
[0043]本发明提供一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳，所述涡轮壳内设置有进气内流道和进气外流道，进气内流道和进气外流道分别采用非全周结构，进气内流道承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道承担(150?230)°?360°的进气；所述涡轮壳内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道、进气内流道平行设置，但不经过动力涡轮。
[0044]以下是本发明对上述方案的进一步优化:
[0045]该涡轮机还包括动力涡轮、阀门座、排气管及其控制附件，所述涡轮壳、阀门座、排气管密封连接在一起。
[0046]进一步优化:所述阀门座内安装有可调节进气外流道进气流量的调节阀门。
[0047]进一步优化:调节阀门通过调节阀门轴套安装在阀门座内，调节阀门的其 中一端与控制附件传动连接。
[0048]进一步优化:调节阀门的另一端设有调节面，调节面为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。
[0049]进一步优化:
[0050]所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门相配合动作的废气旁通阀门，废气旁通阀门通过废气旁通阀轴套安装在阀门座内，废气旁通阀门与废气旁通阀轴套间安装有弹簧，废气旁通阀门靠近调节阀门的一侧设置有与调节面相配合动作的调节杆。
[0051]动作时，控制附件带动调节阀门旋转，调节进气外流道进气量的同时，调节阀门的调节面推动调节杆，废气旁通阀门打开，并压缩弹簧，此时，旁通废气从废气旁通管路排出，当调节阀门回位时，废气旁通阀门在弹簧弹力作用下回位，废气不再旁通。
[0052]进一步优化:所述涡轮壳内靠近动力涡轮的位置安装有导叶支撑盘，导叶支撑盘上设置有若干个开槽导叶，若干个开槽导叶呈环形均匀排列。
[0053]开槽导叶中间位置设有导流槽，开槽导叶的排列角度为68°?80°，导流槽的两槽边由切割线围绕导叶支撑盘的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。
[0054]所述开槽导叶采用气固复合喷嘴形式，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道起作用，此时进气内流道的进气角由公式tan(a) = 2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角由进气内流道的A/r决定，
[0055]进气内流道的导叶角按进气内流道进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气内流道进入导叶，再沿导叶进入动力涡轮，中间没有转弯损失，气动效率高。
[0056]随着发动机转速逐渐提升，气体流量加大，进气外流道会随着调节阀门的打开参与进气，外流道进气角也由进气外流道的A/r决定，导流槽角度按进气外流道进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气外流道进入导流槽，再沿导流槽进入涡轮，避免产生安装完整导叶(没有导流槽)时的撞击损失和拐弯损失，不但提高了效率，更是拓宽了流量。而且，随着气流速度的加快，径向速度分量上升更快，导流槽的存在，使高速段的流量拓宽更加明显。
[0057]实际工作中，当发动机处于低速、低负荷时，调节阀门关闭，进气沿排气管、阀门座气体入口、阀门座内流道接口、涡轮壳内流道入口、进气内流道、开槽导叶流入涡轮，驱动涡轮做功，此时，气流沿两开槽导叶中间区域流向涡轮，驱动涡轮做功，此时只有进气内流道起作用，截面较小，而且流经导叶时也只沿导叶角流入，气流集中，可以提高涡前压力、提升EGR 率。
[0058]当发动机转速、负荷逐渐升高时，调节阀门开始开启，部分气流流过调节阀门，沿阀门座外流道接口、涡轮壳外流道入口、进气外流道、开槽导叶流入涡轮，以适应逐渐增大的流量需求，在此过程，通过调节调节阀门的开度，可以调整涡前压力，确定合适的EGR率。
[0059]在调节调节阀门的过程中，调节阀门转到一定角度后，会通过调节面给调节杆施加推力，调节杆带动废气旁通阀门压缩弹簧，打开废气旁通通道，废气沿排气管废气旁通出口、阀门座废气旁通入口、阀门座废气旁通出口、涡轮壳废气旁通入口、涡轮壳废气旁通出口流出，排掉一部分废气能量，确保发动机高速、高负荷时增压器涡前压力不致过大。而且，随着进气量的增大，进气会沿开槽导叶上的导流槽流入，避免了高速段的气流堵塞。
[0060]另一种优化方案:开槽导叶包括长导叶和短导叶，长导叶的长度大于短导叶的长度，长导叶和短导叶间隔设置。
[0061]小导叶的尾缘与长导叶的前缘在圆周方向上间隔一定距离。便于气流在发动机高速工况时从此流入，可以拓宽流量、减小堵塞，实现的功能类似于开槽导叶。
[0062]长导叶的排列角度为68°?80°，长导叶的排列角度B与短导叶33的排列角度A的角度差为:B-A = 0°?5。。
[0063]本发明采用气固复合喷嘴，结合可变流道和旋转喷嘴叶片两者的优点，解决了他们存在的上述问题，形成一个创新的可变截面解决方案。而且，本发明中的开槽导叶、长短导叶结构，相比已经有应用的全长导叶结构，能够改变进气角、拓宽高速流量范围，兼顾发动机高低速的涡轮机性能，用固定式导叶，实现了旋转喷嘴叶片才能实现的进气角调整，涡轮机效率明显提升，导叶的存在，减少了气流回流，不但提高了涡轮机效率，更使气流流动顺畅，避免了喉口处的气流扰动，油耗率实现整条匹配线上的大幅度降低。
【附图说明】
[0064]附图1是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门关闭状态的原理图；
[0065]附图2是本发明【背景技术】中双层流道可变截面涡轮增压器阀门开启状态的原理图；
[0066]附图3是本发明实施例1的总体安装示意图，该图示出涡轮机与排气管连接；
[0067]附图4是本发明实施例1中涡轮机的结构示意图，该图主要示出涡轮端进气端面位置以及内部动力涡轮；
[0068]附图5是本发明实施例1中的涡轮壳结构示意图；
[0069]附图6是本发明实施例1中的排气管结构示意图；
[0070]附图7是本发明实施例1中阀门调节结构示意图，该图示出控制执行器和阀门座安装配合；
[0071]附图8是本发明实施例1中阀门座结构示意图；
[0072]附图9是本发明实施例1中阀门座剖开结构示意图；
[0073]附图10是本发明实施例1中调节阀门结构示意图，该图示出调节阀门和废气旁通阀门的配合；
[0074]附图11是本发明实施例2中调节阀门与端盖排布示意图；
[0075]附图12是本发明实施例2中端盖结构图；
[0076]附图13是本发明实施例2中调节阀门结构图；
[0077]图14为是本发明实施例2中调节阀门、端盖、废气旁通阀门配合的示意图；
[0078]附图15是本发明实施例3中废气旁通阀门总成与具有凸轮型调节面的调节阀门配合的结构示意图；
[0079]附图16是本发明实施例3中废气旁通阀门总成安装于涡轮机的排布示意图；
[0080]附图17是本发明实施例3中废气旁通阀门总成配合螺旋型调节面的调节阀门并安装于涡轮机的示意图；
[0081]附图18是图17中废气旁通阀门总成与调节阀门的配合示意图；
[0082]附图19是图18中废气旁通阀门总成的轴向剖面图；
[0083]附图20是图18中废气旁通阀门总成以及调节阀门插装于涡轮壳的剖面图；
[0084]附图21是本发明实施例4中涡轮机排布示意图；
[0085]附图22是本发明实施例4中调节阀门与旁通阀门结构示意图；
[0086]附图23是本发明实施例1中开槽导叶的结构示意图；
[0087]附图24为涡轮壳A、r示意图；
[0088]附图25是本发明实施例1中未加导叶气体流动示意图；
[0089]附图26是本发明实施例1中加导叶气体流动示意图；
[0090]附图27是效率对比图，其中，A线为本发明涡轮机效率线，B线为未改进之前的涡轮机效率线；
[0091]附图28是涡轮机与发动机联合运行时油耗对比曲线图；
[0092]附图29是本发明实施例5中长、短导叶结构示意图；
[0093]附图30是长、短导叶涡轮机和开槽导叶涡轮机、现有一般废气旁通涡轮机的效率比对曲线图。
[0094]图中:1-涡轮壳；2_进气外流道；3_进气内流道；4_内流道流动方向；5_调节阀门；6_阀门销片组件；7_控制执行器；8_外流道流动方向；9_涡轮壳废气旁通入口 ；10_涡轮壳外流道入口 ；11_涡轮壳内流道入口 ；12_开槽导叶；13-涡轮壳废气旁通出口 ；14_排气管；15_阀门座；16_排气管废气旁通出口 ；17_排气管气体出口 ；18_阀门座内流道接口 ；19_阀门座外流道接口 ；20_阀门座废气旁通出口 ；21_废气旁通阀轴套；22_调节阀门轴套；23_阀门座气体入口 ；24_阀门座废气旁通入口 ；25_调节面；26_废气旁通阀门；27-弹簧；28_调节杆；29_导流槽；30_导叶支撑盘；31_动力涡轮；32_长导叶；33_短导叶；34_尾缘；35_前缘；36_切割线；37_旁通阀门总成；38_上壳体；39_上下壳体密封垫；40_旁通阀门总成密封垫；41_下壳体；41a-总成废气旁通出口 ；42_旁通阀门支承轴；43-导向套；44、螺栓；45_螺钉；46、端盖；47_配合调节面；47a_轴向凸起；48_废气旁通阀门控制执行器。
【具体实施方式】
[0095]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0096]实施例1，如图3、4、5所示，一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳1、动力涡轮31、阀门座15、排气管14及其控制附件，阀门座15设于排气管14和涡轮壳I之间。为了保证有效工作，所述涡轮壳1、阀门座15、排气管14密封连接在一起。
[0097]所述涡轮壳I内设置有进气内流道3和进气外流道2，发动机排气管14排出的废气能够进入进气内流道3和进气外流道2。本实施例中，进气内流道3和进气外流道2分别采用非全周结构，如图5所示，进气内流道3承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道2承担(150?230) °?360°的进气。模拟分析和实践表明，该种角度的分配设置，各工况下的效率最优。
[0098]所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位(即涡轮壳I的进气端面)设有分别与进气外流道2和进气内流道3连通的涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳内流道入口 11，排气管14排出的废气可从两入口流入，并分别从进气外流道2、进气内流道3流入动力涡轮31，以驱动动力涡轮31旋转，从而带动涡轮增压器的压气机端动作，以便实施进气增压。
[0099]所述涡轮壳I内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道2、进气内流道3并列设置，但不经过动力涡轮31。即部分废气可流向废气旁通管路，但会排出至外部，而不起驱动动力涡轮31转动的作用。
[0100]此时，所述涡轮壳I上与阀门座15连接的端面部位还设有与废气旁通管路连通的涡轮壳废气旁通入口 9，所述涡轮壳I的排气端内 孔壁上设有与废气旁通管路连通的涡轮壳废气旁通出口 13。
[0101]阀门座15设有阀门座内流道接口 18、阀门座外流道接口 19、阀门座废气旁通出口20，分别与涡轮壳内流道入口 11、涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳废气旁通入口 9连通；阀门座15还设有阀门座气体入口 23和阀门座废气旁通入口 24。图7、8中，阀门座内流道接口18、阀门座外流道接口 19、阀门座废气旁通出口 20设于阀门座15顶部，阀门座气体入口 23和阀门座废气旁通入口 24设于底部。
[0102]相应地，如图6所示，所述排气管14上设有通过阀门座15与涡轮壳外流道入口 10和涡轮壳内流道入口 11连通的排气管气体出口 17和通过阀门座15与涡轮壳废气旁通入口 9连通的排气管废气旁通出口 16。
[0103]排气管14排出的废气一部分通过排气管气体出口 17流出，通过阀门座15流入到涡轮壳外流道入口 10和涡轮壳内流道入口 11内进行分配后再进入动力涡轮31。
[0104]另一部分旁通废气从排气管废气旁通出口 16流出，通过阀门座15流入连接在一起的涡轮壳废气旁通入口 9，从涡轮壳废气旁通出口 13流出，不经过动力涡轮31，直接排出涡轮壳I。
[0105]如图7、8、9、10所示，所述阀门座15上设置有阀门座内流道接口 18、阀门座外流道接口 19和阀门座废气旁通出口 20，阀门座内流道接口 18的两端分别与涡轮壳内流道入口11和排气管气体出口 17连通，阀门座外流道接口 19的两端分别与涡轮壳外流道入口 10和排气管气体出口 17连通；
[0106]阀门座废气旁通出口 20和阀门座废气旁通入口 24分别与涡轮壳废气旁通入口 9和排气管废气旁通出口 16连通。
[0107]本实施例中，所述阀门座15内还安装有可调节进气外流道2进气流量的的调节阀门5 ;
[0108]具体地，调节阀门5通过调节阀门轴套22安装在阀门座15内，调节阀门5的其中一端连接有阀门销片组件6，通过阀门销片组件6与控制附件传动连接。
[0109]控制附件包括与阀门销片组件6连接的控制执行器7 ;控制执行器7和阀门销片组件6设置在涡轮壳I的外部。
[0110]该调节阀门5优选采用可旋转的中置阀门，如图10所示，调节阀门5可绕其中心轴线旋转。图9中，调节阀门5的门体将阀门座外流道接口 19和阀门座气体入口 23之间的通道全部堵住，调节阀门5在阀门销片组件6的驱动下转动时，其两侧与上述通道的内壁形成开口，则允许废气通过。
[0111]相较于【背景技术】中示出的放气阀门结构，该种中置阀门结构，在旋转开启时，其开度和旋转角度之间呈正比例关系，进气量和进气压力能够实现精准控制，从而实现与发动机的良好匹配，并提尚对EGR率的精准控制，使发动机满足排放标准。
[0112]上述实施例中提供的涡轮机设有不经过动力涡轮31而排出废气的废气旁通管路，此时，还设置控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门26。并且，当废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，开启废气旁通阀门以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。因此，当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门26，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道2无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，可以设置成较小面积以保证中速、中负荷的涡轮驱动性能和EGR循环即可；而且，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门5时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
[0113]进一步地，废气旁通阀门26和调节阀门25可以联动并配置为:调节阀门5开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门26开启，此时，进气量达到所述预定值。
[0114]具体的联动方式可以如下:
[0115]如图9所示，调节阀门5的一端通过调节阀门轴套22安装于阀门座15，调节阀门5的另一端设有调节面25，调节面25为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。
[0116]所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门5相配合动作的废气旁通阀门26，废气旁通阀门26通过废气旁通阀轴套21安装在阀门座15内，废气旁通阀门26与废气旁通阀轴套21间安装有弹簧27，废气旁通阀门26靠近调节阀门5的一端设置有与调节面25相配合动作的调节杆28。如图9所示，废气旁通阀门26和调节阀门5轴线平行地设置，调节杆28朝向调节面25，并与之接触配合。
[0117]动作时，所述控制执行器7推动阀门销片组件6，阀门销片组件6带动调节阀门5旋转，调节进气外流道2进气量的同时，当旋转角度达到一定值时，调节杆28可沿调节面25的螺旋方向移动，则调节阀门5的调节面25可推动调节杆28轴向移动，废气旁通阀门26打开，并压缩弹簧27，此时，旁通废气从阀门座废气旁通入口 24流入，从阀门座废气旁通出口 20流至涡轮壳废气旁通入口 9，并从涡轮壳废气旁通出口 13流出，当调节阀门5回位时，废气旁通阀门26在弹簧27弹力作用下回位，废气不再旁通。
[0118]下面还提供一实施例2，与实施例1基本相同，但采用了不同的联动方式，调节阀门5结构也略作改动(将在后文提及)，请继续参考图11-14。
[0119]该实施例中，调节阀门5与阀门销片组件6相连接的一端设有轴向高度变化的调节面25。此时，还包括与调节阀门5端部卡盖配合的端盖46，端盖46可固定于涡轮壳I的壳体上，端盖46设有与其相对的调节面25配合的结构，阀门销片组件6位于端盖46外侧，并能驱动调节阀门5转动。
[0120]具体地，此实施例中端盖46设有与调节面25配合的配合调节面47，配合调节面47具有轴向凸起47a ;调节面25设有沿所述转动方向设置的凹部，相应地形成凸部，凹部相对平缓地过渡至凸部。如图11、14所示，当阀门销片组件6转动驱动调节阀门5转动时，调节面25相对配合调节面46转动，当轴向凸起47a滑过凹部而接触凸部时，继续转动，则轴向凸起47a缓慢地顶起调节面25，调节阀门5相应地沿轴向移动。
[0121]故设计为调节阀门5与废气旁通阀门26能够沿调节阀门轴向接触，则调节阀门5在配合调节面46驱动下轴向移动时，也同时带动废气旁通阀门26轴向移动，以便开启废气旁通阀门26。
[0122]上述两实施例中的联动设置方式，均是在一部件上形成一轴向高度变化的调节面25，再于另一部件设置与其匹配接触的联动部(比如调节杆28、配合调节面47的轴向凸起)，从而将旋转运动转化为直线运动，实现联动控制。可知，上述实施例中，调节面25和与其匹配的联动部设置方式并不限于上述两种，比如，调节面25可以设于废气旁通阀门26，而调节杆28设于调节阀门5，当然，调节杆28设于废气旁通阀门26可避免调节面25干涉废气流通；调节面25可以设于端盖，而配合调节面46设于调节阀门5。
[0123]上述端盖和调节阀门5的卡合匹配设置，还使得整个联动机构的稳定性较好。据此，如图12、13所示，轴向凸起、凹部均设为两个，并沿对应部件端面的中心线对称设置，则配合后，稳定性更高，不易发生偏移。
[0124]本发明还提供一种实施例3，如图15所示，该实施例与实施例1、2大致相同，但采用了不同的联动配合方式，废气旁通阀门26与调节阀门5的结构也略作改动，下文将陆续表述。
[0125]调节阀门5 —端连接阀门销片组件6，另一端设有凸轮式的调节面25，废气旁通阀门26设有能够与凸轮边缘接触配合的调节杆28。则当调节阀门5转动时，调节杆8沿废气旁通阀门26轴向移动，从而打开阀门。此处，凸轮式的调节面25应当设计为，转动至预定角度时，调节杆28才与凸轮边缘接触而被顶开移动，以满足前述的进气量达到一定程度时才开启废气旁通阀门26。
[0126]上述实施例中，废气旁通阀门26和调节阀门5实现联动控制，则只需设置调节阀门5的驱动部即可，无需另设控制废气旁通阀门26的部件，结构紧凑、简单；而且，废气旁通阀门26由调节阀门5的开度变化而控制，则废气旁通阀门25的启闭控制能够符合实际进气量变化，相比较单独控制，显然控制地更加准确。
[0127]需要说明的是，上述实施例中，设置阀门座15以安装调节阀门5、废气旁通阀门26等部件，从而便于各部件的安装，并实现涡轮壳I与排气管14的可控连通。本发明还提供另一种阀门设置方式，并且结构更加紧凑，如图15-20所示。
[0128]该实施例中，设有废气旁通阀门总成37，与调节阀门5分开设置，废气旁通阀门37总成直接安装于涡轮壳1，调节阀门5直接安装于涡轮壳I内，如图20所示，调节阀门5的门体直接插入进气外流道2中，门体的外周能够与进气外流道2的内壁密封配合，门体转动时，形成开口以导通废气。图中，调节阀门5贯穿涡轮壳I的进气安装端，一端连接废气旁通阀门总成37，另一端连接驱动其转动的阀门销片组件6。
[0129]此时，涡轮壳I的进气安装端面则可直接与排气管14连通，相应地，排气管14相应地设置出分别与进气内流道3、进气外流道2对应的排气口。
[0130]由于联动方式不同，阀门的安装要求也不同。可比较图16、17理解，螺旋型的调节面25、轴向凸起型的调节面25，废气旁通阀门26和调节阀门5轴向平行地设置，而设置为凸轮型的调节面25时，则废气旁通阀门26与调节阀门5将呈一定的角度设置，图15、16，二者几乎垂直设置。
[0131]如图18、19所示，该旁通阀门总成37具体包括废气旁通阀门26、上壳体38、下壳体41，上壳体38和下壳体41相连接而形成阀腔，下壳体41侧壁开设有总成废气旁通出口41a。废气旁通阀门26可以由旁通阀门支承轴42支撑连接，旁通阀门支撑轴42置于阀腔内，并与上壳体38的端部设有弹簧27，以提供复位力。下壳体41的端部设有阀口，当废气旁通阀门26开启时，废气经阀口进入总成废气旁通出口 41a。
[0132]图19中，废气旁通阀门26的端面突出形成调节杆28，即调节杆28 —体形成于废气旁通阀门26，便于加工，联动控制也更为可靠。
[0133]废气旁通阀门总成37的阀腔内还可以设置导向套43，旁通阀门支承轴42贯穿该导向套43，废气旁通阀门26轴向移动时，旁通阀门支承轴42沿导向套43滑动，以免废气旁通阀门26偏移轴向移动，影响废气旁通。图19中 ，旁通阀门支承轴42具有大径端，以支撑弹費27。
[0134]以上实施例提供的涡轮机不仅适用于四缸发动机，还可以适用于六缸发动机。图4-10的结构即对应于四缸，六缸时需要设置两组进气内流道3、进气外流道2、废气旁通管路，如图16、17所示，涡轮壳I的进气安装端面相应地设有两个涡轮壳废气旁通入口 9、涡轮壳外流道入口 10、涡轮壳内流道入口 11。此时，可以设置两组上述的阀门即可。
[0135]本文还提供一种针对六缸发动机，结构更为紧凑、体积小，且控制更为简单、精准的阀门结构。
[0136]如图13、18、20所示，调节阀门5包括相接的两个阀门本体，插装入涡轮壳I后，两个阀门本体分别对应控制两个外流道2的进气量。该调节阀门5依然与一个废气旁通阀门26联动安装，即在原有调节阀门5上加设一阀门门体，即可适用于六缸发动机，相当于一个阀门控制两个流道的进气量，易于实现精准控制。
[0137]上述实施例中提供了多种调节阀门5和废气旁通阀门26联动的方式，可以理解，单独控制废气旁通阀门26也是可行的，如图21、22所示的实施例4。与【背景技术】中提及的进气外流道放气阀类似，也可以为废气旁通阀门26配备相应的废气旁通阀门控制执行器48，则可根据相应的进气信号，控制废气旁通阀门26的启闭。废气旁通阀门控制执行器48与控制执行器7的工作原理相同，如图22所示，废气旁通阀门控制执行器48的杆端会在气压下伸长，带动销片组件旋转，进而驱动废气旁通阀门26转动，以关闭或开启阀口。
[0138]需要说明的是，上述实施例中，调节阀门5和废气旁通阀门26联动时，当联动力撤销时，通过设置弹簧27，使得废气旁通阀门26可复位至初始状态。弹簧27结合上述多种调节面25配合的联动方式，简单、可靠地实现了废气旁通阀门26的开启。可以理解，当由废气旁通阀门控制执行器48控制废气旁通阀门26启闭时，则无需设置复位装置。实际上，除了已提到的废气旁通阀门26联动方案，还有其他方案可实现废气旁通阀门26和调节阀门5的联动，而无需设置回位结构。比如，调节阀门5的端部设有齿轮，废气旁通阀门26设有齿条，或者调节阀门5设有螺母，废气旁通阀门26设有螺杆，当然，上述的设置方式相对简易，也不易干涉阀口。
[0139]本发明还对驱动动力涡轮31的进气方式作了改进。
[0140]如图4、23所示，所述涡轮壳I内靠近动力动力涡轮31的位置设有无叶喷嘴，以便将进气内流道3和进气外流道2排出的废气导入到动力涡轮31的叶片，本实施例在靠近无叶喷嘴的位置安装有开槽导叶12，所述涡轮壳I内靠近动力涡轮31的位置安装有导叶支撑盘30，导叶支撑盘30上设置有若干个开槽导叶12，为实现更为均匀地进气，若干个开槽导叶12呈环形均匀排列。
[0141]开槽导叶12的中间位置设有导流槽29。即在导叶支撑盘30的环面周向设置若干凸起于环面的导叶，然后开设贯穿导叶的导流槽29，则形成开槽导叶。开槽导叶12的排列角度B (如图23所示，该角度为开槽导叶12中轴线的切线、开槽导叶12靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30中心连线，二者的夹角)可为68°?80°，导流槽29的两槽边可由切割线36 (开槽导叶12靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30中线连线)围绕导叶支撑盘30的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。
[0142]所述开槽导叶12采用气固复合喷嘴形式，即结合了气体流动和固体喷嘴的功能，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道3起作用，本领域技术人员可知，此时进气内流道3进气角由公式tan(a) = 2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角则由进气内流道3的A/r决定，其中，A是涡轮壳I零截面积，R为零截面质心到涡轮壳I轴心的距离，如图24所示，图24为涡轮壳A、r示意图。
[0143]导叶角(两个开槽导叶12之间的夹角)按进气内流道3进气角进行设计，确保两角度基本一致，则气体沿进气内流道3进入开槽导叶12，再沿开槽导叶12进入动力涡轮31，中间没有转弯损失，气动效率高。
[0144]随着发动机转速逐渐提升，气体流量加大，进气外流道2会随着调节阀门5的打开参与进气，进气外流道2进气角也由进气外流道2的A/r决定，导流槽29角度按进气外流道2进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气外流道2进入导流槽29，再沿导流槽29进入动力涡轮31，避免产生安装完整导叶(没有导流槽29)时的撞击损失和拐弯损失，不但提高了效率，更是拓宽了流量。而且，随着气流速度的加快，气流径向速度分量上升更快，导流槽29的存在，使高速段的流量拓宽更加明显。
[0145]图23中附有气体流动示意图，在发动机低速低负荷时，气流只沿N向(角度为α，即进气角)进入动力涡轮31，当发动机转速逐渐提升，气流会沿Μ(角度为β，即进气角)、N两个方向汇合成H向对动力涡轮31起作用，图中δ为流入动力涡轮31的气流方向变化范围。
[0146]此处以设置阀门座15时的实施例为例说明废气流动路径。
[0147]实际工作中，当发动机处于低速、低负荷时，调节阀门5关闭，进气沿排气管14、阀门座气体入口 23、阀门座内流道接口 18、涡轮壳内流道入口 11、进气内流道3、相邻开槽导叶12之间的通道流入动力涡轮31，驱动动力涡轮31做功。
[0148]此时，气流沿两开槽导叶12中间区域流向动力涡轮31，驱动动力涡轮31做功，只有进气内流道3起作用，截面较小，而且流经开槽导叶12时也只沿导叶角流入，即图20中N向，气流集中，可以提高涡前压力、提升EGR率。
[0149]当发动机转速、负荷逐渐升高时，调节阀门5开始开启，部分气流流过调节阀门5，沿阀门座外流道接口 19、涡轮壳外流道入口 10、进气外流道2、开槽导叶12流入动力涡轮31，以适应逐渐增大的流量需求，在此过程，通过调节调节阀门5的开度，可以调整涡前压力，确定合适的EGR率。
[0150]在调节调节阀门5的过程中，调节阀门5转到一定角度后(通常对应于发动机高速段)，会通过调节面25给调节杆28施加推力，调节杆28带动废气旁通阀门26压缩弹簧27，打开废气旁通管路，废气沿排气管废气旁通出口 16、阀门座废气旁通入口 24、阀门座废气旁通出口 20、涡轮壳废气旁通入口 9、涡轮壳废气旁通出口 13流出，排掉一部分废气能量，确保发动机高速、高负荷时增压器涡前压力不致过大。
[0151]而且，随着进气量的增大，进气会沿开槽导叶12上的导流槽29流入，即图23中M向，M向、N向同时进气，避免了高速段的气流堵塞。
[0152]如图25、26所示，导叶的存在，减少了气流回流，不但提高了涡轮机效率，更使气流流动顺畅，避免了喉口处的气流扰动，保证涡轮机效率。
[0153]此外，涡轮机的压比、流量对其性能影响较大，而对流量其决定作用的是通流截面，现有技术依靠涡轮壳I的流道设计控制通流截面，但如【背景技术】所述，铸造涡轮机的生产一致性难以控制，相应地流量难以控φι」。本实施例中设有导叶结构，则可由导叶控制通流面积，而导叶结构能够精密加工形成，通流面积可得到精密控制，从而不受涡轮壳I本身加工精度的影响。
[0154]设置导叶后，使得涡轮机、发动机获得了明显的性能提升，如下:
[0155]1、涡轮机效率明显提升，效率对比图如图27所示，上方较粗的黑色线A为本发明效率线，下方较细的黑色线B为未改进之前的涡轮机效率线。
[0156]2、与发动机联合运行油耗对比曲线如图28所示，采用本发明的涡轮增压器，油耗率实现整条匹配线上的大幅度降低。
[0157]实施例5，在上述实施例基础上，本发明还提供另一种导叶设置形式，如图29所示，导叶包括长导叶32和短导叶33，长导叶32的长度大于短导叶33的长度，长导叶32和短导叶33间隔设置。
[0158]长导叶32和短导叶33的大小根据流动分析来定，但短导叶33的尾缘34与长导叶32的前缘35在圆周方向上要有一段距离，便于气流在发动机高速工况时从此流入，可以拓宽流量、减小堵塞，实现的功能类似于前一实施例的开槽导叶12。即长导叶32按照一定角度沿导叶支撑盘30周向排列，短导叶33按照另一角度排列，则按照逆时针方向，长导叶32和短导叶33之间的通道形成与进气内流道3导通的导流流道，短导叶33和长导叶32之间的通道形成与进气外流道2导通的导流流道。具体工作过程可参照上述的开槽导叶12理解。
[0159]长导叶32的排列角度B可设计为68°?80°，长导叶32的排列角度B与短导叶33的排列角度A的角度差为:B-A = 0°?5。。
[0160]其中，排列角度B为，长导叶32中轴线的切线、长导叶32靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30的中心连线，二者的夹角；排列角度A为，短导叶31中轴线的切线、短导叶31靠近导叶支撑盘30中心的尖端与导叶支撑盘30的中心连线，二者的夹角。
[0161]该种导叶设置方式的涡轮机效率更优，效率对比图如图30所示:
[0162]上方最细的黑色线A为长短导叶涡轮机效率线、下方最粗的黑色C线为一般废气旁通涡轮机效率线、中间的黑色线B为开槽导叶涡轮机效率线。通过上表可以看出，设置长导叶32、短导叶33的涡轮机效率甚至还要高于开槽导叶12结构。
[0163]从以上描述可看出，无论是开槽导叶12，还是长导叶32、短导叶33的配合设置，均是为了形成两种具有预定夹角的第一导流通道、第二导流通道(即二者不平行设置，该夹角值和进气内流道3、进气外流道2的进气角有关)，以便进气内流道3流出的废气能够经第一导流通道导流至所述动力涡轮31，进气外流道2流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮31。如上，则相邻开槽导叶12之间的通道形成所述第一导流通道，导流槽29形成第二导流通道；按照逆时针方向，长导叶32至短导叶33之间的通道形成第二导流通道，短导叶33至长导叶32之间的通道形成第一导流通道。
[0164]只要能够将进气内流道3和进气外流道2的废气分别引向动力涡轮31，拓宽流量范围，即可以产生如上所述的技术效果，显然，两种流道的形成方式并不限于上述的开槽导叶12以及长导叶32、短导叶33，当然，上述实施例的结构，易于加工，而且不阻碍气流，导流效 果最好。另外，导流支撑盘30与涡轮壳31分设，而导流支撑盘30可以采取精加工，精度易于保证，从而进一步保证气流的分配，确保涡轮机效率。
[0165]现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。
【主权项】
1.一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳(I)和动力涡轮(31)，所述涡轮壳(I)设有导流发动机废气至所述动力涡轮(31)处以驱动所述动力涡轮(31)旋转的进气内流道(3)和进气外流道(2)，其特征在于， 所述涡轮壳(I)还设有不经过所述动力涡轮(31)而排出废气的废气旁通管路，以及控制所述废气旁通管路通断的废气旁通阀门(26);废气进入所述涡轮机的进气量超过预定值时，所述废气旁通阀门(26)开启以使部分废气能够通过所述废气旁通管路排出。2.如权利要求1所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括开度可调的调节阀门(5)，用于调节所述进气外流道(2)的进气量；且， 所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)联动配置为:所述调节阀门(5)开启至预定角度时，带动所述废气旁通阀门(5)开启，此时，进气量达到所述预定值。3.如权利要求2所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)为可旋转的中置阀门，转动时，废气可经阀门本体的两侧进入。4.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)和所述废气旁通阀门(26)，二者之一具有在调节阀门(26)转动方向上，轴向高度变化的调节面(25)，另一者具有与所述调节面(25)接触配合的联动部，以便所述调节阀门(5)转动时能够带动所述废气旁通阀门(26)沿所述调节阀门(5)轴向移动而开启。5.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)能够沿所述调节阀门(5)轴向接触；且，还包括驱动部，所述驱动部包括安装于所述涡轮壳(I)的端盖(46)，所述端盖(46)卡盖所述调节阀门(5)的一端面以驱动所述调节阀门(5)转动； 所述端盖(46)和所述调节阀门(5)，二者之一具有在调节阀门(5)转动方向上，轴向高度变化的调节面(25)，另一者具有与所述调节面(25)接触配合的联动部，以便所述调节阀门(25)转动时能够带动所述废气旁通阀门(26)沿所述调节阀门(5)轴向移动而开启。6.如权利要求4或5所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节面(25)的轴向高度绕所述调节阀门(5)的转动轴心螺旋上升，所述联动部为与所述调节面(25)接触配合的调节杆(28)。7.如权利要求4或5所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节面(25)具有沿所述调节阀门(5)转动方向平缓凸起的凸部，相应地在所述调节面(25)上形成凹部；所述联动部为轴向凸起(47a)，所述轴向凸起(47a)相对所述调节面(25)转动时，所述轴向凸起(47a)能够依次滑过所述凹部、所述凸部。8.如权利要求3所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述调节阀门(5)设有随之转动的凸轮，所述废气旁通阀门(26)设有能够与所述凸轮边缘接触配合的调节杆(28)。9.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括弹簧(27)，当所述调节阀门(5)与所述废气旁通阀门(26)的联动力撤销时，所述弹簧(27)控制所述废气旁通阀门(26)复位至关闭状态。10.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，还包括阀门座(15)，其开设有阀门座内流道接口(18)、阀门座外流道接口(19)、阀门座废气旁通入口(23)、阀门座废气旁通出口(20);所述调节阀门(5)和所述废气旁通阀门(26)均设于所述阀门座(15)； 所述阀门座(15)设于所述排气管(14)与所述涡轮壳(I)的进气端之间。11.如权利要求2-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述废气旁通阀门(26)直接安装于所述涡轮壳(I)，所述调节阀门(5)插装于所述涡轮壳(I)内，以直接调节进入所述进气外流道(2)的进气量。12.如权利要求11所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述涡轮机设有对应于六缸发动机的两组所述进气外流道(2)、进气内流道(3)以及废气旁通管路，所述调节阀门(5)包括相接的两个阀门本体，插装入所述涡轮壳(I)后，两个所述阀门本体分别、同时对应控制两个所述进气外流道(2)的进气量。13.如权利要求1-8任一项所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于， 还包括设于所述动力涡轮(31)进气端面位置并呈环状的导叶支撑盘(30); 所述导叶支撑盘(30)沿其周向间隔布置有若干第一导流通道和第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道具有预定夹角，以使所述进气内流道(3)流出的废气能够经所述第一导流通道导流至所述动力涡轮(31)，所述进气外流道(2)流出的废气能够经所述第二导流通道导流至所述动力涡轮(31)。14.如权利要求13所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述导叶支撑盘(30)的环面周向设有若干凸起于所述环面的导叶，所述导叶开有贯通所述导叶的导流槽(29)，以形成开槽导叶(12); 相邻所述开槽导叶(12)之间的通道形成所述第一导流通道，所述导流槽(29)形成所述第二导流通道。15.如权利要求13所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述导叶支撑盘(30)的环面设有凸起于所述环面并间隔设置的长导叶(32)和短导叶(33)，按照逆时针方向，所述长导叶(32)至所述短导叶(33)之间的通道形成所述第二导流通道，所述短导叶(33)至所述长导叶(32)之间的通道形成所述第一导流通道。16.如权利要求15所述的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于，所述长导叶(32)的排列角度B为68°?80°，所述短导叶(33)的排列角度A，满足:B-A = 0°?5。。17.一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳(I)，所述涡轮壳(I)内设置有进气内流道⑶和进气外流道(2)，进气内流道(3)和进气外流道(2)分别采用非全周结构，进气内流道承担动力涡轮0°?(150?230)°的进气，进气外流道承担(150?230)°?360°的进气；所述涡轮壳(I)内还设有废气旁通管路，该废气旁通管路与进气外流道(2)、进气内流道(3)平行设置，但不经过动力涡轮(31)。18.根据权利要求17所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:该涡轮机还包括动力涡轮(31)、阀门座(15)、排气管(14)及其控制附件，所述涡轮壳(I)、阀门座(15)、排气管(14)密封连接在一起；所述阀门座(15)内安装有可调节进气外流道(2)进气流量的调节阀门(5);调节阀门(5)的另一端设有调节面(25)，调节面(25)为螺旋型结构，其轴向高度绕自身轴心呈螺旋上升。19.根据权利要求18所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:所述废气旁通管路内设置有可与调节阀门(5)相配合动作的废气旁通阀门(26)，废气旁通阀门(26)通过废气旁通阀轴套(21)安装在阀门座(15)内，废气旁通阀门(26)与废气旁通阀轴套(21)间安装有弹簧(27)，废气旁通阀门(26)靠近调节阀门(5)的一侧设置有与调节面(25)相配合动作的调节杆(28);动作时，控制附件带动调节阀门(5)旋转，调节进气外流道(2)进气量的同时，调节阀门(5)的调节面(25)推动调节杆(28)，废气旁通阀门(26)打开，并压缩弹簧(27)，此时，旁通废气从废气旁通管路排出，当调节阀门(5)回位时，废气旁通阀门(26)在弹簧(27)弹力作用下回位，废气不再旁通。20.根据权利要求17所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于: 所述涡轮壳(I)内靠近动力涡轮(31)的位置安装有导叶支撑盘(30)，导叶支撑盘(30)上设置有若干个开槽导叶(12)，若干个开槽导叶(12)呈环形均匀排列； 所述开槽导叶(12)采用气固复合喷嘴形式，发动机低速低负荷时，涡轮机进气内流道(3)起作用，此时进气内流道(3)的进气角由公式tan(a) =2 3ib/(A/r)获得，其中b为涡轮进口宽度，是定值，进气角由进气内流道(3)的A/r决定， 进气内流道(3)的导叶角按进气内流道(3)进气角进行设计，确保两角度基本一致，气体沿进气内流道(3)进入导叶，再沿导叶进入动力涡轮(31)，中间没有转弯损失。21.根据权利要求20所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于: 开槽导叶(12)中间位置设有导流槽(29)，开槽导叶(12)的排列角度(B)为68°?80°，导流槽(29)的两槽边由切割线(36)围绕导叶支撑盘(30)的中心进行旋转获得，槽宽最窄处按3mm控制。22.根据权利要求20所述的一种满足EGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，其特征在于:开槽导叶(12)包括长导叶(32)和短导叶(33)，长导叶(32)的长度大于短导叶(33)的长度，长导叶(32)和短导叶(33)间隔设置；小导叶(33)的尾缘(34)与长导叶(32)的前缘(35)在圆周方向上间隔一定距离。
【专利摘要】本发明公开一种满足RGR循环需要的可变截面废气旁通涡轮机，包括涡轮壳和动力涡轮，涡轮壳设有导流发动机废气至动力涡轮处以驱动动力涡轮旋转的进气内流道和进气外流道，涡轮壳还设有不经过动力涡轮而排出废气的废气旁通管路，以及控制废气旁通管路通断的废气旁通阀门；废气进入涡轮机的进气量超过预定值时，废气旁通阀门开启以使部分废气能够通过废气旁通管路排出。当发动机处于高速工况时，可打开废气旁通阀门，以使部分废气能够经废气旁通管路排出，避免增压器超速。则进气外流道无需为了避免高速时增压器超速而设置成大面积，由低速、低负荷工况转至中速工况而打开调节阀门时，内、外流道的较小面积差使得膨胀损失得以减小。
【IPC分类】F02M25/07, F02B37/18
【公开号】CN104895667
【申请号】CN201510358065
【发明人】王航, 桑悟海, 袁道军, 宋丽华, 李延昭, 信效芬, 李伟
【申请人】康跃科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日
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