CN104653511A - 一种高性能涡轮增压器压气机叶轮 - Google Patents

一种高性能涡轮增压器压气机叶轮 Download PDF

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朱端来
唐云冰
吉秋菊
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Abstract

本发明属于涡轮增压器领域，具体是一种高性能涡轮增压器压气机叶轮。它包括轮轴、轮毂、进气边以及出气边，所述的进气边轮轴连接的一端高于进气边的外沿形成斜的进气边，出气边的外沿宽于出气边与轮毂的连接处形成斜的出气边，所述的该出气边与径向的夹角为30°。本发明的优点是在不改变增压器原有的尺寸下具有大流量、高压比、高强度、低噪音的特点。

Description

一种高性能涡轮增压器压气机叶轮
技术领域
本发明属于涡轮增压器领域，具体是一种高性能涡轮增压器压气机叶轮。
背景技术
在内燃机行业，增压器是其制造史上的第二个里程碑。增压器作为内燃机的重要组成部分，其作用是增加发动机功率、减少有害气体排放量，达到环保目的。
涡轮增压器主要是哑铃型，包括涡轮端、中间体及压气机端。涡轮和压气机叶轮作为转动部分的核心部件，对增压器的性能起着决定性的作用。涡轮利用发动机气缸的排气推动自身旋转来带动与其相连接的压气机叶轮共同旋转，压气机叶轮高速旋转压缩新鲜空气进入发动机气缸，使得发动机进气量增加，提高气缸内部燃料的燃烧效率，从而增加发动机功率，并降低了排放量。
现如今，高性能涡轮增压器的要求越来越高，特别是在赛车和改装车，这就要求压气机叶轮在不改变自身极限尺寸的情况下具有大流量、高压比、高强度、低噪音(所谓极限尺寸就是在最大尺寸不变的情况下)。
压气机叶轮主要包括轮毂和叶片，叶片在轮毂上沿周向均匀分布，所述轮毂含有轮轴，轮轴下端固定有底板，底板为圆形，其板面与轮轴垂直且轮轴的外侧面与底板的边沿间呈流线型圆弧过渡，轮毂面与相邻叶片之间为子午通道。
如图5、如图6所示，进气边与出气边均为直边轮轴直径为10.9mm，叶片高度为19.7mm，进气边为直的时候，容易在图中a区域产生分流，增加气流进气阻力，而且进口有效截面6′也会有所减少，进气量变少，工作效率降低。
发明内容
本发明要解决的是在不改变增压器极限尺寸的前提下提高增压器性能，提供了一种高性能涡轮增压器压气机叶轮。
本发明采用了如下技术方案：
一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，它包括轮轴、轮毂、进气边以及出气边，所述的进气边轮轴连接的一端高于进气边的外沿形成斜的进气边，出气边的外沿宽于出气边与轮毂的连接处形成斜的出气边，所述的该出气边与径向的夹角为30°。
所述的轮轴的直径为d为9mm。
所述的叶片高度为H为21.9mm。
所述的叶片出气边外沿的直径为D为61mm。
所述的出气边外沿直径D1为41.9mm。
所述的轮毂的直径d1为56.1mm。
本发明的优点是在不改变增压器原有的尺寸下具有大流量、高压比、高强度、低噪音的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为轮毂及子午线示意图；
图3为沿叶轮周向截开并伸直后的进气口截面图
图4为叶片的进气边是斜的时候的进气状态；
图5为进气边为直的时候的进气状态。
图6为现有技术叶轮结构示意图
具体实施方式
如图1所示，一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，它包括轮轴1、轮毂2、 进气边3以及出气边4，所述的进气边轮轴连接的一端3b高于进气边的外沿3a形成斜的进气边，出气边4的外沿4a宽于出气边与轮毂的连接处4b形成斜的出气边4，所述的该出气边4与径向的夹角为30°。
所述的轮轴的直径为d为9mm，比原有的轮轴减小了1.9mm的直径，通过减小轮轴直径可以提高进气口界面面积，在同样的转速条件下能够增加流量，进而单位时间内叶轮可以压缩更多的气体进入发动机气缸，使发动机内燃料燃烧更加充分，提高发动机效率和功率，如图2所示，通过将轮毂变瘦来增加子午通道的空间，使得通道内部容纳气体的量变多，这种状态下的叶轮具有够宽的高效工作范围，稳定性和可靠性高，图中内轮毂线2a和外子午线5之间形成子午通道，图2中，m表示单位体积内气体的质量，v表示流体流动方向，简称流速方向，s表示混流出气截面法相方向，s′表示改进前出气截面法相方向，E表示气体经过出口截面时所具有的动能。假设流速方向和混流出口截面法相方向s的矢量夹角为θ，流速和s′的矢量夹角为θ′；根据E＝m(vcosθ)^2/2可以推算出θ值越小出口动能就越大，当θ值为0时出口动能最大，如图2所示，当混流出气边以一定的角度延伸出去时能够获得更高的动能，所给角度应该根据流体流动方向，也就是由内轮毂线和外子午线。
叶片高度为H为21.9mm，比原有的叶片高出2.2mm，叶片高度变高之后，叶轮子午通道空间变大，气体流动距离增加，使得叶轮对单位体积的气体做功增加，出口截面的气体能够获得更加高的动能，提高发动机气缸进气压力，改善燃烧状况，提高发动机燃烧效率，为发动机增加了动力；叶片出气边外沿的直径为D为61mm；出气边外沿直径D1为41.9mm；轮毂的直径d1为56.1mm。
如图3、图4、图5所示，u表示气体相对于叶轮的运动方向，w表示气体相对于叶轮转动的方向，v表示气体的绝对速度方向，很明显进气边是斜的时候进口有效截面6更大进气状态优于进气边为直的时候的进气状态，进气量更多，工作效率提高。
由于整体轮轴和轮毂尺寸变小，改进后的重量变轻了，对于改装车和赛车来说，在保证性能和可靠性的同时重量越轻是越好的。

Claims (6)

1.一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，它包括轮轴、轮毂、进气边以及出气边，其特征在于：所述的进气边轮轴连接的一端高于进气边的外沿形成斜的进气边，出气边的外沿宽于出气边与轮毂的连接处形成斜的出气边，所述的该出气边与径向的夹角为30°。
2.根据权利要求1所述的一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于：所述的轮轴的直径为d为9mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于：所述的叶片高度为H为21.9mm。
4.根据权利要求1所述的一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于：所述的叶片出气边外沿的直径为D为61mm。
5.根据权利要求1所述的一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于：所述的出气边外沿直径D1为41.9mm。
6.根据权利要求1所述的一种高性能涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于：所述的轮毂的直径d1为56.1mm。
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