CN116025461A - 一种废气旁通装置及具有该装置的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种废气旁通装置及具有该装置的涡轮增压器，废气旁通装置包括：阀杆、衬套、摇臂以及密封部；阀杆的第一端与摇臂连接；衬套套设在阀杆的外部；衬套的径向内壁与阀杆的径向外壁之间设置有第一间隙；衬套的第一端与摇臂之间设置有第二间隙；衬套的第一端的径向内壁上设置容纳部；密封部设置在容纳部内并套设在阀杆的外部；密封部包括套设在阀杆的外部的密封垫；密封垫的径向内壁与阀杆的径向外壁之间设置有第三间隙；第三间隙的径向厚度小于第一间隙的径向厚度；密封垫的背离摇臂的轴向第一端面与容纳部的轴向内壁接触。涡轮增压器包括废气旁通装置。本发明能够减少阀杆与衬套之间的气流的通流面积。

Description

一种废气旁通装置及具有该装置的涡轮增压器

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种废气旁通装置及具有该装置的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器技术作为发动机的一项很重要的节能手段，能够有效地提高发动机的功率，改善燃油经济性，尤其是在节约燃油和降低排放等诸多方面，都给人们带来了巨大的综合效益，涡轮增压器技术是今后国内汽车发动机重要的发展趋势之一。为保证发动机的低速扭矩，涡轮增压器的涡端通常采用小转动惯量的涡轮，即更小直径的涡轮；但是由于为了保证在发动机高速运转时涡轮不因超速而失效，因此需要在涡端设置废气旁通阀，以便于旁通掉多余的废气，从而降低涡轮的负荷。如图1所示，现有涡轮增压器包括阀杆1和衬套2，由于阀杆1和衬套2需要传递运动，因此阀杆1和衬套2之间不能完全密封废气。但是，当涡轮增压器旁通阀区域背压比较高时，废气会从阀杆1和衬套2的间隙中跑出，黑色的烟会在高压的作用下容易直接喷在与涡轮增压器相邻的零件上，并导致摇臂3周围的零件被熏黑。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种废气旁通装置及具有该装置的涡轮增压器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种废气旁通装置，包括：阀杆、衬套、摇臂以及密封部；所述阀杆的第一端与所述摇臂连接；所述衬套套设在所述阀杆的外部；所述衬套的径向内壁与所述阀杆的径向外壁之间设置有第一间隙；所述衬套的第一端与所述摇臂之间设置有第二间隙；所述衬套的所述第一端的径向内壁上设置有容纳部；所述密封部设置在所述容纳部内并套设在所述阀杆的外部；所述密封部包括套设在所述阀杆的外部的密封垫；所述密封垫的径向内壁与所述阀杆的径向外壁之间设置有第三间隙，所述第三间隙的径向厚度小于所述第一间隙的径向厚度；所述密封垫的背离所述摇臂的轴向第一端面与所述容纳部的轴向内壁接触。

在一个具体实施例中，所述密封部包括：弹性部和挡肩部；所述挡肩部和所述弹性部均设置在所述容纳部内并分别套设在所述阀杆的外部；所述挡肩部的径向内壁与所述阀杆的径向外壁之间设置有第四间隙，所述第四间隙的径向厚度大于等于所述第三间隙的径向厚度；所述挡肩部的径向外壁与所述容纳部的径向内壁固定在一起；所述弹性部轴向设置在所述挡肩部与所述密封垫之间；所述弹性部的轴向第一端面与所述密封垫的靠近所述摇臂的轴向第二端面接触，所述弹性部的轴向第二端面与所述挡肩部的背离所述摇臂的轴向端面接触；所述弹性部的径向内壁与所述阀杆的径向外壁之间设置有第五间隙，所述第五间隙的径向厚度大于等于所述第三间隙的径向厚度。

在一个具体实施例中，所述容纳部的径向内壁上周向设置有环形槽，所述挡肩部的所述径向外壁设置在所述环形槽内。

在一个具体实施例中，所述弹性部包括弹簧。

在一个具体实施例中，所述挡肩部包括卡环。

在一个具体实施例中，所述废气旁通装置还包括阀体，所述阀体通过连接部与所述阀杆的第二端连接。

在一个具体实施例中，所述阀杆的所述第二端与所述连接部的第一端连接，所述连接部的第二端与所述阀体连接。

在一个具体实施例中，所述衬套的第二端通过密封件与所述连接部的所述第一端接触。

在一个具体实施例中，所述阀体包括旁通阀。

在一个具体实施例中，所述容纳部的所述轴向内壁设置成锥形面。

在一个具体实施例中，所述锥形面的锥角为160～178度。

在一个具体实施例中，所述锥形面的锥角为175度。

在一个具体实施例中，所述容纳部的所述轴向内壁设置成环形平面。

一种涡轮增压器，包括所述的废气旁通装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的废气旁通装置在衬套径向内壁和阀杆的径向外壁之间设置了密封垫，能够使得阀杆与衬套之间的气流的流通面积减小，漏气量减少，从而能够有效降低气流喷在与涡轮增压器相邻零件的可能性，防止摇臂周围的零件被熏黑。

2、本发明的废气旁通装置设置了弹性部和挡肩部，利用挡肩部能够将弹性部和密封垫固定在容纳部内，且稳定性好，可靠性好，利用弹性部提供的弹性压力，能够进一步提高密封垫的稳定性和可靠性。

3、本发明的废气旁通装置的密封部在工作过程中处于静止状态，能够降低失效风险，使用寿命长，经济性好。

4、本发明的废气旁通装置的容纳部的轴向内壁设置成锥形面，能够使得密封垫与容纳部的轴向内壁形成线密封结构，从而能够有效提高密封垫的密封能力，降低气流从密封垫的轴向第一端面与容纳部的轴向内壁之间泄漏的风险，密封效果好。

5、本发明的废气旁通装置的容纳部的轴向内壁设置成环形平面，能够使得密封垫与容纳部的轴向内壁形成面密封结构，密封效果好，且能够减少蹦料的风险，同时能够防止密封垫和/或容纳部的轴向内壁产生磨损。

6、本发明的废气旁通装置和涡轮增压器，结构简单，使用方便，市场前景广阔。

附图说明

图1示出了现有技术中废气旁通装置的一个具体实施例的局部结构示意图；

图2示出了本发明的废气旁通装置的密封部放置在容纳部内的一个具体实施例的结构示意图；

图3示出了本发明的废气旁通装置的一个具体实施例的局部结构示意图；

图4示出了本发明的废气旁通装置的密封垫与容纳部的轴向内壁形成线密封结构的放大结构示意图；

图5示出了本发明的废气旁通装置的另一个具体实施例的局部结构示意图；

图6示出了本发明的涡轮增压器的一个具体实施例的结构示意图。

其中，1-阀杆；2-衬套；21-容纳部；211-容纳部2的轴向内壁；212-环形槽；3-摇臂；4-密封部；41-密封垫；411-密封垫41的轴向第一端面；42-弹性部；43-挡肩部；5-阀体；6-连接部；61-连接部6的第一端；62-连接部6的第二端；7-密封件；8-锥形面；9-环形平面。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。

本发明所提到的方向用语例如“内”、“外”、“轴向”、“径向”等，仅是参考附加图式的方式。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

如图2～5所示，本发明的废气旁通装置，包括：阀杆1、衬套2、摇臂3以及密封部4。其中，

阀杆1的第一端与摇臂3连接。

衬套2套设在阀杆1的外部。衬套2的径向内壁与阀杆1的径向外壁之间设置有第一间隙，能够使得气流沿第一间隙流出。衬套2的第一端与摇臂3之间设置有第二间隙，能够使得气流继续沿第二间隙流出。衬套2的第一端的径向内壁上设置有容纳部21。列举一个示例，容纳部21贯通衬套2的第一端面，能够便于放置密封部4。

密封部4设置在容纳部21内并套设在阀杆1的外部。密封部4包括套设在阀杆1的外部的密封垫41。密封垫41的径向内壁与阀杆1的径向外壁之间设置有第三间隙，第三间隙的径向厚度小于第一间隙的径向厚度，能够使得气流沿第三间隙流出，同时使得阀杆1与衬套2之间的气流的流通面积减小。密封垫41的背离摇臂3的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211接触，能够防止气流从密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211之间泄漏。

使用时，利用密封垫41的径向内壁与阀杆1的径向外壁之间的第三间隙，能够使得阀杆1与衬套2之间的气流的流通面积减小，漏气量减少，从而能够降低气流喷在与涡轮增压器相邻零件的可能性，防止摇臂3周围的零件被熏黑。同时，密封垫41的背离摇臂3的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211贴合，能够防止气流从密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211之间泄漏。

在一个具体的实施例中，如图2、图3、图5所示，密封部4包括：弹性部42和挡肩部43。其中，

挡肩部43和弹性部42均设置在容纳部21内并分别套设在阀杆1的外部。

挡肩部43的径向内壁与阀杆1的径向外壁之间设置有第四间隙。第四间隙的径向厚度大于等于第三间隙的径向厚度。挡肩部43的径向外壁与容纳部21的径向内壁固定在一起。

弹性部42轴向设置在挡肩部43与密封垫41之间。弹性部42的轴向第一端面与密封垫41的靠近摇臂3的轴向第二端面接触。弹性部42的轴向第二端面与挡肩部43的背离摇臂3的轴向端面接触。弹性部42的径向内壁与阀杆1的径向外壁之间设置有第五间隙，第五间隙的径向厚度大于等于第三间隙的径向厚度。

使用时，利用挡肩部43，能够将弹性部42和密封垫41固定在容纳部21内。同时，利用弹性部42提供的弹性压力，能够提高密封垫41的稳定性和可靠性。并且，密封部4在废气旁通装置的工作过程中处于静止状态，能够降低密封部4的失效风险。

在一个具体的实施例中，如图2、图3、图5所示，容纳部21的径向内壁上周向设置有环形槽212，挡肩部43的径向外壁设置在环形槽212内，能够提高挡肩部43的稳定性和可靠性。

在一个具体的实施例中，如图2、图3、图5所示，弹性部42包括弹簧，结构简单，使用方便。优选的，弹簧为波形弹簧，强度高，柔性好，且耐冲击力强。

在一个具体的实施例中，挡肩部43包括卡环，结构简单，使用方便。

在一个具体的实施例中，如图6所示，废气旁通装置还包括阀体5，能够打开或关闭废气旁通流道的出口。阀体5通过连接部6与阀杆1的第二端连接。使用时，通过顺时针或逆时针转动阀杆1，能够驱动连接部6带动阀体5打开或关闭废气旁通流道的出口。

在一个具体的实施例中，如图6所示，阀杆1的第二端与连接部6的第一端61连接，连接部6的第二端62与阀体5连接。使用时，利用连接部6能够便于驱动阀体5打开或关闭废气旁通流道的出口，且稳定性好，可靠性好。

在一个具体的实施例中，如图6所示，衬套2的第二端通过密封件7与连接部6的第一端61接触。使用时，利用密封件7能够提高衬套2的第二端与连接部6的第一端61接触的密封性。

在一个具体的实施例中，如图6所示，阀体5包括旁通阀，能够便于旁通掉涡轮增压器内多余的废气。

在一个具体的实施例中，如图3、图4所示，容纳部21的轴向内壁211设置成锥形面8，能够使得密封垫41与容纳部21的轴向内壁211形成线密封结构，从而能够有效提高密封垫41的密封能力，降低气流从密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211之间泄漏的风险。例如，1bar(压强单位，巴)的压力下,该线密封结构密封能力相较于原废气旁通装置提高45％。1.5巴的压力下,该线密封结构密封能力相较于原废气旁通装置提高49％。

在一个具体的实施例中，如图3、图4所示，锥形面8的锥角为160～178度，能够进一步提高密封垫41和容纳部21的轴向内壁211的密封能力。优选的，如图3、图4所示，锥形面8的锥角为175度，密封能力强，密封效果好。

在一个具体的实施例中，如图5所示，容纳部21的轴向内壁211设置成环形平面9，能够使得密封垫41与容纳部21的轴向内壁211形成面密封结构，密封效果好，且能够减少蹦料的风险，同时能够防止密封垫41和/或容纳部21的轴向内壁211产生磨损。

在一个具体的实施例中，气流包括废气气流。

本发明的废气旁通装置使用时，利用第三间隙能够使得阀杆1与衬套2之间的气流的流通面积减小，漏气量减少，从而能够有效降低气流喷在与涡轮增压器相邻零件的可能性，防止摇臂3周围的零件被熏黑。同时，密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211贴合，能够防止气流从密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211之间泄漏。并且，密封部4在废气旁通装置的工作过程中处于静止状态，不易失效。

在上述各实施例的基础上，如图2～6所示，本发明提出了一种涡轮增压器，包括所述的废气旁通装置。

本发明的涡轮增压器使用时，利用第三间隙能够使得阀杆1与衬套2之间的气流的流通面积减小，漏气量减少，从而能够有效降低气流喷在与涡轮增压器相邻零件的可能性，防止摇臂3周围的零件被熏黑。同时，密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211贴合，能够防止气流从密封垫41的轴向第一端面411与容纳部21的轴向内壁211之间泄漏。并且，密封部4在废气旁通装置的工作过程中处于静止状态，不易失效。

本发明的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (13)

1.一种废气旁通装置，其特征在于，包括：阀杆(1)、衬套(2)、摇臂(3)以及密封部(4)；

所述阀杆(1)的第一端与所述摇臂(3)连接；

所述衬套(2)套设在所述阀杆(1)的外部；所述衬套(2)的径向内壁与所述阀杆(1)的径向外壁之间设置有第一间隙；所述衬套(2)的第一端与所述摇臂(3)之间设置有第二间隙；所述衬套(2)的所述第一端的径向内壁上设置有容纳部(21)；

所述密封部(4)设置在所述容纳部(21)内并套设在所述阀杆(1)的外部；所述密封部(4)包括套设在所述阀杆(1)的外部的密封垫(41)；所述密封垫(41)的径向内壁与所述阀杆(1)的径向外壁之间设置有第三间隙，所述第三间隙的径向厚度小于所述第一间隙的径向厚度；所述密封垫(41)的背离所述摇臂(3)的轴向第一端面(411)与所述容纳部的轴向内壁接触。

2.根据权利要求1所述的废气旁通装置，其特征在于，所述密封部(4)包括：弹性部(42)和挡肩部(43)；

所述挡肩部(43)和所述弹性部(42)均设置在所述容纳部(21)内并分别套设在所述阀杆(1)的外部；

所述挡肩部(43)的径向内壁与所述阀杆(1)的径向外壁之间设置有第四间隙，所述第四间隙的径向厚度大于等于所述第三间隙的径向厚度；所述挡肩部(43)的径向外壁与所述容纳部(21)的径向内壁固定在一起；

所述弹性部(42)轴向设置在所述挡肩部(43)与所述密封垫(41)之间；所述弹性部(42)的轴向第一端面与所述密封垫(41)的靠近所述摇臂(3)的轴向第二端面接触，所述弹性部(42)的轴向第二端面与所述挡肩部(43)的背离所述摇臂(3)的轴向端面接触；所述弹性部(42)的径向内壁与所述阀杆(1)的径向外壁之间设置有第五间隙，所述第五间隙的径向厚度大于等于所述第三间隙的径向厚度。

3.根据权利要求2所述的废气旁通装置，其特征在于，所述容纳部(21)的径向内壁上周向设置有环形槽(212)，所述挡肩部(43)的所述径向外壁设置在所述环形槽(212)内。

4.根据权利要求2所述的废气旁通装置，其特征在于，所述弹性部(42)包括弹簧，所述挡肩部(43)包括卡环。

5.根据权利要求1所述的废气旁通装置，其特征在于，所述废气旁通装置还包括阀体(5)，所述阀体(5)通过连接部(6)与所述阀杆(1)的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的废气旁通装置，其特征在于，所述阀杆(1)的所述第二端与所述连接部(6)的第一端(61)连接，所述连接部(6)的第二端(62)与所述阀体(5)连接。

7.根据权利要求6所述的废气旁通装置，其特征在于，所述衬套(2)的第二端通过密封件(7)与所述连接部(6)的所述第一端(61)接触。

8.根据权利要求5所述的废气旁通装置，其特征在于，所述阀体(5)包括旁通阀。

9.根据权利要求1所述的废气旁通装置，其特征在于，所述容纳部(21)的所述轴向内壁(211)设置成锥形面(8)。

10.根据权利要求9所述的废气旁通装置，其特征在于，所述锥形面(8)的锥角为160～178度。

11.根据权利要求9所述的废气旁通装置，其特征在于，所述锥形面(8)的锥角为175度。

12.根据权利要求1所述的废气旁通装置，其特征在于，所述容纳部(21)的所述轴向内壁(211)设置成环形平面(9)。

13.一种涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器包括根据权利要求1～12任一项所述的废气旁通装置。

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