用于涡轮增压器的涡端结构的制作方法

本发明涉及一种用于涡轮增压器的涡端结构，尤其是一种将传统的涡轮增压器涡壳和涡后管路进行一体化整合的涡端结构，适用于对涡轮增压器空间有特殊限定的应用，包括但不限于两级涡轮增压器。

背景技术：

随着发动机技术的更新，其对涡轮增压器的要求越来越高，一方面要求涡轮增压器占用的空间小，另一方面要求涡轮增压器具有较高性能。

在一些特殊的涡轮增压器应用中，要求废气出口在较小的空间内实现转向，传统的涡轮增压器涡壳出口再连接涡后管路的方式就具有一些不足，如系统零部件数量较多，要求的发动机安装空间较大，具有较多的管路漏气风险。为了追求更加紧凑的系统布置，通过一体铸造将涡后管路集成在涡壳上，使整个增压器系统对于增压器轴线方向上的空间需求更小，面对日益多样化的空间需求，这样的结构有着一定的优势。

另外，现代涡轮增压器大都具有旁通系统，可以对进入涡壳进口的部分气体进行部分旁通，以达到防超速、降低泵气损失、优化增压器做功的作用。但是对于如上所述的一体化涡壳，其出口特征多为弯管，旁通阀系统不能通过传统的涡壳出口进行安装，所以旁通系统的集成存在难点。另一方面，由于空间较小，增压器涡壳出口的气体与增压器涡壳旁通气体的混合也较难处理。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于涡轮增压器的涡端结构，解决了传统涡壳空间占用大，旁通阀集成困难的问题，并且通过外部整流片对增压器涡壳出口的气体进行整流，改善增压器系统的整体性能。

按照本发明提供的技术方案，一种用于涡轮增压器的涡端结构，包括涡壳，其特征是：所述涡壳上设有用于连接发动机排气歧管的涡轮进口通道、涡轮排气出口、涡壳排气出口和涡后管道，涡后管道的两端分别连接涡轮排气出口和涡壳排气出口；所述涡轮进口通道和涡后管道之间设有涡壳旁通气体通道，涡壳旁通气体通道内设有旁通阀系统；所述涡壳和涡后管道为整体铸造结构。

进一步的，所述涡轮排气出口与涡壳排气出口呈夹角设置。

进一步的，所述涡轮排气出口与涡壳排气出口呈90°角设置。

进一步的，所述旁通阀系统包括设置在涡壳旁通气体通道与涡轮进口通道连通处的旁通阀阀孔，以及与旁通阀阀孔相配合的旁通阀阀体。

进一步的，所述涡壳旁通气体通道上设有涡壳堵盖孔，涡壳堵盖孔通过堵盖整流片密封。

进一步的，所述堵盖整流片包括堵盖和整流片，堵盖与涡壳堵盖孔配合；所述整流片设置在涡壳旁通气体通道内部，包括外壁和内壁，外壁与涡壳排气出口壁面齐平。

本发明具有以下优点：

（1）在充分利用涡壳与涡后管路集成带来的优势的前提下（包括减少涡壳之间的连接件以及受载密封面，更加紧凑的空间布置），保证了增压器系统的性能和可靠性。

（2）涡壳集成管路上的涡壳堵盖孔可设计为倾斜结构，不仅能够满足增压器涡壳旁通阀阀孔的机加工，还能最大限度满足增压器涡壳旁通阀系统的安装，特别是当阀体结构较长的情况下，很好的解决了因为集成化设计带来的旁通阀系统安装困难的问题。

（3）堵盖整流片为整体铸造结构，也可以通过机加工的方式一体成型，其堵盖可通过线或者面接触的方式与涡壳堵盖孔形成密封结构，并通过螺栓、焊接或者冲压使两者结合，不仅能够与增压器涡壳堵盖口配合起到涡端密封的作用，还能通过其上的整流片对增压器涡轮后的气体进行整流，除了保证增压器涡轮后的气体能够高效流通之外还能通过整流片形状的改变来改善涡轮出气口的气体流动状态、优化增压器旁通气流的入射角从而改善旁通气流和涡轮出气口气体的混合状态，以减小气体的流动损失，使得增压器旁通气体跟增压器涡壳出口气体混合更加均匀，减小流通损失，提高增压器系统的整体性能。

附图说明

图1为本发明所述涡壳的结构示意图。

图2为本发明所述涡壳的结构示意图（不带堵盖整流片和旁通阀阀体）。

图3为本发明所述涡壳的结构示意图（不带堵盖整流片）。

图4、图5、图6为本发明所述涡壳的剖视图。

图7、图8为本发明所述堵盖整流片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1-图8所示：所述用于涡轮增压器的涡端结构包括涡壳11、涡轮进口通道110、涡壳旁通气体通道111、涡轮排气出口112、涡壳排气出口113、涡后管道114、涡壳堵盖孔11-1、旁通阀阀孔11-2、旁通阀系统3、旁通阀阀体31、堵盖整流片41、整流片41-1、外壁41-2、堵盖41-4、内壁41-5等。

如图1所示，本发明的述用于涡轮增压器的涡端结构，包括涡壳11，涡壳11为整体铸造结构；

如图2-图6所示，所述涡壳11上设有用于连接发动机排气歧管的涡轮进口通道110、涡轮排气出口112、涡壳排气出口113和涡后管道114，涡后管道114的两端分别连接涡轮排气出口112和涡壳排气出口113；

如图5-图6所示，所述涡轮进口通道110和涡后管道114之间设有涡壳旁通气体通道111，涡壳旁通气体通道111内设有旁通阀系统3，所述旁通阀系统3包括设置在涡壳旁通气体通道111与涡轮进口通道110连通处的旁通阀阀孔11-2，以及与旁通阀阀孔11-2相配合的旁通阀阀体31；

如图2-图4所示，所述涡壳旁通气体通道111上设有涡壳堵盖孔11-1，涡壳堵盖孔11-1通过堵盖整流片41密封，通过涡壳堵盖孔11-1对阀孔11-2进行机加工及安装阀体31完成旁通阀系统3的装配安装，所述涡壳堵盖孔11-1可以设计成斜切结构，为了满足较长的阀体结构的安装；堵盖整流片41可以通过螺栓、冲压或者焊接的工艺最终完成涡轮壳装配体的组装；

如图7所示，所述堵盖整流片41包括堵盖41-4和整流片41-1，堵盖整流片41多为一体铸造，也可通过切削加工而成；堵盖41-4与涡壳堵盖孔11-1配合，实现密封的作用，并且能够承受涡壳内的高温高压气体带来的影响；整流片41-1设置在涡壳旁通气体通道111内部，包括外壁41-2和内壁41-5，外壁41-2用于改善涡轮排气出口112气体的流动状态，外壁41-2与涡壳排气出口113壁面齐平，不伸出涡壳旁通气体通道111，尽可能通过减小装配间隙以及改善整流片外壁41-2形状来整流；整流片内壁41-5用于改善涡壳旁通气体通道111的气体流动状态，可控制旁通气体相对于涡后管道114内气体的入射角度，尽可能减少气体相互之间的影响。

具体的，当旁通阀系统3关闭时，发动机排气通过排气歧管进入涡壳进气通道110，驱动涡轮旋转后，经涡轮排气出口112，在整流片外壁41-2的作用下，只有很少或者没有气体进入涡壳旁通气体通道111形成湍流，带来能量损失；当旁通阀系统3打开时，发动机排气部分通过旁通阀阀孔11-2直接进入涡壳旁通气体通道111，在整流片内壁41-5的作用下，涡壳旁通气体通道111中的气体以稳定的流动状态、较小的入射角与增压器涡轮出口112内的气体相遇，并在涡后管道114内混合，通过增压器涡壳排气出口113排出。

本发明的工作原理及工作过程：通过将涡后管路集成在涡壳11出口来减小增压器安装所需的整体尺寸，并且一定程度上提高了发动机的可靠性。为了进一步改善增压器涡壳排气出口113气体的流动状态以及解决旁通阀系统3加工和安装的问题，通过在涡壳11上开设一个斜切的涡壳堵盖孔11-1来完成涡壳旁通阀阀孔11-2的加工以及旁通阀系统3的装配；利用堵盖整流片41与涡壳堵盖孔11-1配合起到必要的密封作用，并且利用集成化的整流片41-1完成对涡后管道114和旁通阀气体通道111中的气体的整流作用，并且使增压器涡壳排气出口113内的气体尽可能均匀有效，降低湍流以及气体冲撞带来的能量损失，提高增压器的整体效率。

具体的，由于增压器涡轮壳11的壳体上设有连通涡轮进气口110与涡壳出口113的气体流道，且在涡轮进口通道110上安装有用于控制气体通道110内气体流量的旁通阀系统3，当发动机处在低速及部分中速低负荷应用工况下，所述的旁通阀系统3关闭，发动机排气歧管的中的废气直接流经涡轮，驱动涡轮旋转，从而带动增压器压缩机工作，使得发动机在低转速时能够获得足够的进气量来满足扭矩及加速性能的需求；

当发动机转速升高，增压器压缩机的出口压力达到了预设的限值，此时旁通阀系统3打开，由于涡轮膨胀做功，涡轮前压力高于涡轮后压力，此时发动机排出的废气部分会通过涡壳旁通气体通道111直接与所述涡轮排气口112内气体汇合，流经增压器涡后管道114排出，此时只有一部分气体流经增压器涡轮，驱动涡轮旋转带动增压器压缩机工作，降低了进气通道110内的气体压力，既满足了中高速的进气需求，又减小了发动机系统在发动机高速时的泵气损失。