CN1041452C - 空气动力涡轮增压器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气动力涡轮增压器装置。各种发动机在原机不变的条件下装上它，都能增加功率输出、降低油耗和改善排污。

本发明的装置需要解决的技术问题；本装置的动力是大气中空气，为此，装置的效率、空气流量、流速的确立是在对数累旋计算的基础上进行实际测试、多次修正下确定的所以，设计计算难度大。

本发明的技术特征；是一种独特机构的涡轮增压器装置，装置的动力源是大气中的空气。

Description

空气动力涡轮增压器装置

本发明涉及一种空气动力涡轮增压器装置。

发动机增压器装置有几种，目前国内外定型的装置，主要是废气涡轮增压器装置的H系列的产品，运转在高原地区的发动机由于大气压力低故，发动机输出功率都低于额定的工况的功率。如：运转在我国西藏高原地区的发动机仅能输出额定工况功率的70％左右，各种发动机装上它，都能解决高原地区大气压力低输出功率不足的问题。但是废气涡轮增压器装置存在的问题是驱动涡轮旋转的动力是发动机排出的高温(约700℃)废气为此，涡轮及浮动轴必须采用优质耐热合金钢材料，为了提高涡轮旋转效率，涡轮的设计精度高、工艺复杂、浮动轴是在高温(约700℃)和高速(12000r/min)下运转故，浮动轴的油道孔容易结胶质，堵塞油道，导致装置中的浮动轴不能浮动而卡轴。为此，装置耐久和可靠性差，浮动轴卡死的这一问题，至今也是国内外废气涡轮增压器装置生产厂的一项难解的课题。为此，在装置的使用说明书上都强调装置本身必须安装过滤器。可是，卡轴的故障至今也仍然是不可克服的故障，装置本身体积大和重量重。

为解决废气涡轮增压器装置存在的问题：一般是降低发动机的排气温度，但是，发动机在额定工况下的排温再低也不低于几百摄氏度。所以，降低排气温度的潜力也不大，尤其是我国生产的名牌废气涡轮增压器装置的厂，都是购买英国霍尔塞特工程有限公司(Holset Engineeing copany Limited)技术转让许可证制造H系列废气涡轮增压器装置的厂，不允许更改图纸。

韩国申报的专利文献：CN2105560U是一种用于内燃机的空气涡流装置，包括一个壳体和一组在其上具有至少一个狭长切口的叶片，用来防止在叶片后面产生负压，借此产生强的涡流力，该力是通过减小叶片空气流动阻力来保持的。其特征在于所述涡流装置放在空气滤清器中。是通过固定叶片的导向产生的涡流装置。

存在的问题：该装置的壳体和一组叶片都是不锈钢片焊接组成的。叶片形状复杂，工艺难度大，装置的性能稳定性差。

本发明的目的是提供一种不需废气作动力并可提高零部件的耐久性和可靠性且结构简单的空气动力涡轮增压器装置。

本发明目的是这样实现的：空气动力涡轮增压器装置，包括空气动力涡轮，一压气机该压气机动力涡轮只有一进口端(1)，一涡轮室(2)及涡轮的径向叶片(3)和轴向叶片(5)，该压气机具有一压气机室(6)及一出口端(7)其特征在于：所述进口端(1)与大气连通，所述出口端(7)与柴油机的进气管口相连或与汽油机的汽化器进口端相连，所述涡轮室(2)与压气机室(6)直接连通。

本发明的着眼点在于空气动力涡轮增压器装置在结构设计上，涡轮旋转的动力是进入装置中的空气，与发动机排出高温废气的作用无关。由于装置中向心式涡轮的旋转，所以空气进入压气机室内产生旋转气流压入装置出口端。

由于装置中驱动涡轮的旋转动力是大气中的空气，装置中被压入出口端(7)的空气为旋转气流，去掉了发动机的排出高温约(700℃)废气的作用。从而有效的解决了装置本身的耐久性和可靠性，涡轮的材料普通，结构简单，使装置得到了普及应用。

本发明的装置具体理论依据：装有增压器装置的发动机，有效压缩比(ε_c)及(P1/T1)增大了，扫气效率(η_a)提高了，从而降低了发动机的残余废气系数(γ_R)。所以，发动机的充气效率(η_v)提高了。 ${\mathrm{\η}}_v=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_e}{\mathrm{\ϵ}-1}\×\frac{P1}{T1}\×\frac{\mathrm{Ts}}{\mathrm{Ps}}\×(1-(1-{\mathrm{\η}}_s))\×\frac{\mathrm{Pr}}{\mathrm{Tr}}\×\frac{T1}{P1}\×\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_e}\…\…\left(1\right)$ 由于η_v提高了所以，发动机的平均有效压力(Pe)值也就提高了。 $\mathrm{Pe}=1.46\frac{{\mathrm{\η}}_v\×\mathrm{Hu}\×{\mathrm{\η}}_e\×\mathrm{Ps}}{\mathrm{\λ}\×\mathrm{Lo}\×\mathrm{Ts}}\left(\mathrm{KPa}\right)\…\…\left(2\right)$ 由于Pe值提高了所以，发动机的有效功率(Ne)值也提高了。 $\mathrm{Ne}=\frac{\mathrm{Pe}\×\mathrm{Vh}\×n\×i}{450}\left(\mathrm{kw}\right)\…\…\left(3\right)$ 由于(8)式Ne值的提高所以，发动机的比油耗(ge)值也就提高了。 $\mathrm{ge}=\frac{1000G}{\mathrm{Ne}}(g/\mathrm{kw}\·h)\…\…\left(4\right)$ 由上述数学式论证表明：空气动力涡轮增压器装置，装在各种发动机上都能增加输出功率，降低油耗和改善排污。

本发明的装置结构特别简单，零件材料普通具有较好的耐久和可靠性，解决了增压器装置的普及应用。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出的。

图1是根据本发明提出的空气动力涡轮增压器装置的全剖主视图。

图2是根据本发明提出的空气动力涡轮增压器装置的左视图。

下面结合图1、图2详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。

该装置包括一个压气机出口端(7)与柴油发动机的进气管口端相连接或与汽油发动机的汽化器口端相连接的装置，当发动机一运转时，大气中的空气也就吸入装置的进口端(1)内，此时空气又沿着涡轮室(2)内流动的力也就驱动着涡轮的径向叶片(8)使向心式涡轮(4)迅速的高速旋转，同时空气又沿着涡轮的轴向叶片(5)进入压气机室(6)内产生旋转气流，在高速旋转的向心式涡轮的作用下，旋转气体被压入装置的出口端(7)，由于装置的出口端(7)与柴油发动机的进气管口端相连接或与汽油发动机的汽化器口端相连接，所以装置中被压入出口端(7)的旋转气流就进入了发动机的进气系统内。

Claims (1)

1.空气动力涡轮增压器装置，包括空气动力涡轮，一压气机该压气机动力涡轮只有一进口端(1)，一涡轮室(2)及涡轮的径向叶片(3)和轴向叶片(5)，该压气机具有一压气机室(6)及一出口端(7)其特征在于：所述进口端(1)与大气连通，所述出口端(7)与柴油机的进气管口相连或与汽油机的汽化器进口端相连，所述涡轮室(2)与压气机室(6)直接连通。

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