一种发动机系统及其涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机系统及其涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]在发动机系统中，通常包括涡轮增压器。涡轮增压器是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，进而提高发动机的输出功率。
[0003]常用的涡轮增压器包括涡轮与喷嘴环，涡轮增压器工作时，发动机排出的废气经过喷嘴环进入涡轮内，并在废气能量的作用下推动涡轮转动，涡轮带动与其同轴的叶轮一起旋转，叶轮压送由空气滤清器管道进入的空气，使之增压进入发动机气缸，空气的压力和密度增大能够燃烧更多的燃料，从而增大发动机的输出功率。
[0004]船用柴油机以螺旋桨特性运行，通常情况下，船舶发动机是在接近满负荷状态下运行的，所以现有船用大中型涡轮增压器普遍在高工况时性能表现良好，有较高的效率，但在低工况时效率较差，以牺牲部分工况的性能来提高发动机整体表现。然而对于某些工作船和特种作业船舶，它们经常需要在低速状态下工作，而且还要保证一定的输出功率，以满足作业要求。
[0005]随着自然环境的不断恶化，国际海事组织在2011年I月I日起已经实施了頂O TierII排放法，2016年I月I日起在控制区域执行Tire 111的排放标准。由于发动机低工况时涡轮动力不足，增压压力较低，容易造成燃烧条件恶化，所以如何改善低工况涡轮增压器性能成为关键因素。
[0006]鉴于上述涡轮增压器存在的缺陷，亟待提供一种涡轮增压器，其在低工况下工作时仍具有较高的效率。
【发明内容】
[0007]为解决上述技术问题，本发明的第一目的为提供一种涡轮增压器，当其处于低工况时，进入涡轮的废气量较少，且该涡轮增压器中，内涡轮与外涡轮中一者与废气通道导通，废气的通流面积也较小，该通流面积与发动机废气能量相匹配，使得该涡轮增压器在低工况时仍具有良好的加速性能。
[0008]本发明的第二目的为提供一种发动机系统。
[0009]为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种涡轮增压器，包括涡轮，所述涡轮包括内涡轮与外涡轮；
[0010]所述涡轮增压器还包括用于控制所述涡轮的开关装置，发动机处于高工况时，所述开关装置开启，所述内涡轮与所述外涡轮均与废气通道导通，发动机处于低工况时，所述开关装置关闭，所述外涡轮或所述内涡轮与所述废气通道断开。
[0011 ]本发明中，当发动机处于高工况时，其排气速度较高，废气进入涡轮时，由于内涡轮与外涡轮均与废气通道导通，此时，废气的通流面积较大，且该通流面积与发动机排气能量相匹配，保证该涡轮增压器在高工况时具有较高的效率。
[0012]当发动机处于低工况时，其排气能量较低，此时，控制开关装置关闭，内涡轮与外涡轮中一者与废气通道导通，另一者与废气通道断开，因此，进入涡轮的废气量较少，但同时废气的通流面积也较小，使得废气的加速能力并没有下降，仍可获得较大的动能，从而保证该涡轮增压器在低工况时仍然具有良好的加速性能。同时，废气流通面积减小时，能够减小其能量损失，提高废气能量的利用率。
[0013]可选地，所述开关装置设于所述涡轮的废气进口处，且用于控制所述内涡轮与所述废气通道的导通或断开；
[0014]所述开关装置开启时，所述内涡轮与所述外涡轮均与所述废气通道导通，所述开关装置关闭时，所述内涡轮与所述废气通道断开，所述外涡轮与所述废气通道导通。
[0015]可选地，所述涡轮轮毂的外侧设有环形涡轮分流板，所述涡轮分流板与所述涡轮轮毂之间设有若干内涡轮叶片，所述涡轮分流板外侧设有若干外涡轮叶片，所述涡轮轮毂、所述内涡轮叶片及所述涡轮分流板内壁形成所述内涡轮，所述涡轮分流板外壁与所述外涡轮叶片(形成所述外涡轮；
[0016]所述开关装置开启时，导通所述内涡轮与所述废气通道，废气进入所述内涡轮与所述外涡轮，所述开关装置关闭时，所述内涡轮与所述废气通道断开，废气仅进入所述外涡轮。
[0017]可选地，所述内涡轮叶片与所述外涡轮叶片个数相同且沿径向对应设置，在对应位置，所述内涡轮叶片与所述外涡轮叶片沿同一方向延伸。
[0018]可选地，所述废气通道包括与所述内涡轮连通的内废气通道，以及与所述外涡轮连通的外废气通道；
[0019]所述涡轮增压器还包括用于通入废气的进气壳，所述进气壳包括筒状的进气外壳，以及位于所述进气外壳内的进气内壳，二者之间形成所述外废气通道，所述进气内壳的内腔形成所述内废气通道。
[0020]可选地，所述涡轮分流板与所述进气内壳的端壁沿轴向相互对齐。
[0021]可选地，所述涡轮与所述进气壳之间还设有喷嘴环，所述喷嘴环具有喷嘴环内板、喷嘴环外板及径向位于二者之间的喷嘴环分流板；
[0022]所述喷嘴环内板与所述喷嘴环分流板之间具有若干内喷嘴环叶片，各所述内喷嘴环叶片之间形成内喷嘴环通道，所述内喷嘴环通道与所述内涡轮及所述内废气通道导通，所述喷嘴环分流板与所述喷嘴环外板之间具有若干外喷嘴环叶片，各所述外喷嘴环叶片之间形成外喷嘴环通道，所述外喷嘴环通道与所述外涡轮及所述外废气通道导通；
[0023]所述开关装置开启时，导通所述内废气通道与所述内喷嘴环通道，废气通过所述内喷嘴环通道与所述外喷嘴环通道进入所述涡轮，所述开关装置关闭时，所述内喷嘴环通道与所述内废气通道断开，废气仅通过所述外喷嘴环通道进入所述外涡轮。
[0024]可选地，所述涡轮分流板、所述喷嘴环分流板与所述进气内壳的端壁沿轴向相互对接。
[0025]可选地，所述开关装置包括设于所述进气内壳内的旋转轴与开关叶片，所述旋转轴一端固定于所述开关叶片，以使所述开关叶片在所述旋转轴的驱动下旋转，另一端伸出所述进气壳，且设有用于控制所述旋转轴旋转的操作端；
[0026]所述开关叶片旋转至预定位置时，封闭所述内废气通道，以断开所述内废气通道与所述内喷嘴环通道，所述开关叶片远离所述预定位置时，导通所述内废气通道。
[0027]可选地，所述内喷嘴环叶片与所述外喷嘴环叶片个数相同且沿径向对应设置，在对应位置，所述内喷嘴环叶片与所述外喷嘴环叶片沿同一方向延伸。
[0028]可选地，所述涡轮与所述喷嘴环外周的外侧设置涡轮罩，且所述涡轮罩固定于所述进气壳。
[0029]可选地，所述涡轮分流板靠近所述涡轮罩设置，所述喷嘴环分流板靠近所述喷嘴环外板设置。
[0030]可选地，所述进气壳包括轴向相互连接的第一进气壳与第二进气壳，且所述第一进气壳一端与所述涡轮罩连接，所述第二进气壳与发动机排气管连接；
[0031 ]所述开关装置设于所述第二进气壳内。
[0032]为了实现本发明的第二目的，本发明还提供一种发动机系统，包括涡轮增压器，其中，所述涡轮增压器为以上所述的涡轮增压器。
【附图说明】
[0033]图1为本发明所提供涡轮增压器在一种【具体实施方式】中的结构示意图；
[0034]图2为图1的剖视图；
[0035]图3为图1中涡轮与涡轮罩的结构示意图；
[0036]图4为图1中喷嘴环的结构示意图；
[0037]图5为图1中第一进气壳的结构示意图；
[0038]图6为图1中开关装置与第二进气壳的结构示意图。
[0039]图1-6 中:
[0040]I喷嘴环、11喷嘴环分流板、12内喷嘴环叶片、13外喷嘴环叶片、14内喷嘴环通道、15外喷嘴环通道、16喷嘴环内板、17喷嘴环外板；
[0041]2涡轮、21涡轮分流板、22内涡轮叶片、23外涡轮叶片、24内涡轮通道、25外涡轮通道；
[0042]3进气壳、31第一进气壳、311第一进气外壳、312第一进气内壳、313第一外废气通道、314第一内废气通道、315第一连接筋、316第一法兰、32第二进气壳、321第二进气外壳、322第二进气内壳、323第二外废气通道、324第二内废气通道、325第二连接筋、326第二法---，
[0043]4开关装置、41旋转轴、411操作端、42开关叶片；
[0044]5涡轮罩。
【具体实施方式】
[0045]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。
[0046]请参考附图1-6，其中，图1为本发明所提供涡轮增压器在一种【具体实施方式】中的结构示意图；图2为图1的剖视图；图3为图1中涡轮与涡轮罩的结构示意图；图4为图1中喷嘴环的结构示意图；图5为图1中第一进气壳的结构示意图；图6为图1中开关