CN110118200A - 压气机壳体及压气机 - Google Patents

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李铁东
金磊
张松
刘成
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Abstract

本发明公开了一种压气机壳体压气机，包括壳体本体、内置在壳体本体压气机入口通道中的流量扩宽装置；流量扩宽装置包括带进气主流道的流量扩宽装置本体及在流量扩宽装置本体的壁厚上开设有若干个旁通孔，进气主流道纵向贯穿流量扩宽装置本体且流量扩宽装置本体的中心线与进气主流道的中心线重合；若干个旁通孔沿进气主流道的圆周方向均匀分布，且每个旁通孔纵向贯穿流量扩宽装置本体的壁厚；在流量扩宽装置本体的壁厚上且位于旁通孔的进气口处开设有一个环形稳压槽，环形稳压槽将所有的旁通孔连通。在压气机入口通道内安装流量扩展装置使压气机特性上喘振点向小流量方向移动，阻塞点向大流量方向移动，明显拓宽了压气机高压比的流量范围。

Description

压气机壳体及压气机
技术领域
本发明涉及汽油发动机增压器压气机技术领域，具体涉及一种压气机壳体及压气机。
背景技术
发动机增压技术得到广泛应用，同平台的发动机在进行技术升级或者开发的过程中，往往需要经过多轮试验完成性能确定。在同平台发动机搭载不同的车型时，由于整车进气系统的变化，导致进气阻力及噪音频率不同，这些都有可能导致压气机重新开发，增加了开发周期及开发成本。同时随着发动机性能需求提高，增压压力也相应提高，需求的压气机流量范围增大，但是高压比压气机流量范围较窄，很容易进入喘振或接近阻塞，给增压器匹配带来困难。
增压器的NVH问题现在也得到广泛的关注，一般需要增加成本较高的外部零部件(例如增加稳压腔、文丘里管等)，才能满足出压气机出口的NVH要求，由于发动机需要搭载不同的整车，如果整车的进气系统边界数据发生变化，可能会造成多种变形增压器的产生，增加了平台的生产控制难度。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能拓宽压气机高压比流量范围的压气机壳体及压气机。
为实现上述目的，本发明所设计的压气机壳体，包括壳体本体，还包括内置在所述壳体本体压气机入口通道中的流量扩宽装置；所述流量扩宽装置包括带进气主流道的流量扩宽装置本体及在所述流量扩宽装置本体的壁厚上开设有若干个旁通孔，所述进气主流道纵向贯穿所述流量扩宽装置本体且所述流量扩宽装置本体的中心线与所述进气主流道的中心线重合；若干个所述旁通孔沿所述进气主流道的圆周方向均匀分布，且每个所述旁通孔纵向贯穿所述流量扩宽装置本体的壁厚；另外，在所述流量扩宽装置本体的壁厚上且位于所述旁通孔的进气口处开设有一个环形稳压槽，所述环形稳压槽将所有的所述旁通孔连通。
进一步地，所述流量扩宽装置本体的外端边沿设有一圈斜边凸台，对应地，所述压气机入口通道内壁上机加有通道，所述斜边凸台与所述通道形成气体副流道。
进一步地，所述流量扩宽装置本体的外周缘面两端与所述压气机入口通道内壁之间均衬有环形密封圈进行密封。
进一步地，所述旁通孔的形状为圆形、椭圆形、梯形或矩形。
进一步地，所述流量扩宽装置本体的进气主流道内端内壁上设置有环形凸台，所述壳体本体的压气机入口通道内壁设置有与所述环形凸台相匹配的环形挡板，所述流量扩宽装置插入壳体本体压气机入口通道中后直至环形凸台抵在环形挡板上。
进一步地，还包括安装在所述壳体本体出气口处的消声器。
进一步地，所述消声器一端从所述壳体本体出气口插入壳体本体的出气通道直至消声器安装法兰与壳体本体安装法兰对合，并通过安装螺栓将所述消声器安装法兰与所述壳体本体安装法兰连接固定。
还提供一种压气机，包括压气机壳体和压气机叶轮，其特征在于：所述压气机壳体为上述所述的压气机壳体。
进一步地，所述压气机叶轮伸入所述流量扩宽装置的进气主流道内，所述旁通孔与所述气体副流道相通，所述气体副流道出来后通过所述压气机叶轮与压气机壳主气体流道相通。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的压气机壳体在压气机入口通道内安装流量扩展装置使压气机特性上喘振点向小流量方向扩展，阻塞点向大流量方向扩展，明显拓宽了压气机高压比的流量范围；
2、流量扩宽装置采用插入式安装在压气机入口通道内，消声器通过安装螺栓固定在壳体本体上，流量扩宽装置和消声器均可以拆卸，在完成基础机型的开发后，压气机壳体完成开发，在进行车型搭载匹配或技术升级时，性能要求在合适的范围内，可以通过变更流量扩宽装置及消声器而完成不同车型的匹配工作或者技术升级，有效的缩短开发周期，节省开发成本。
附图说明
图1为本发明压气机壳体结构示意图；
图2为图1中流量扩宽装置结构示意图；
图3为需要扩展压气机喘振时气体流动图；
图4为需要扩展阻塞线时气体流动图；
图5为增压器压气机MAP对比示意图。
图中各部件标号如下：壳体本体1、流量扩宽装置2、压气机入口通道3、流量扩展装置进气口4、出气口5、消声器6、消声器安装法兰7、壳体本体安装法兰8、安装螺栓9、环形密封圈10、流量扩宽装置本体11、进气主流道12、环形凸台13、旁通孔14、环形稳压槽15、压气机叶轮16、气体副流道17、压气机壳体气体主流道18、斜边凸台19、通道20。
具体实施方式
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。
如图1所示压气机壳体，包括壳体本体1、通过插入式内置在壳体本体1压气机入口通道3中的流量扩宽装置2及安装在壳体本体1出气口5处的消声器6，流量扩宽装置2的外周缘面两端与压气机入口通道3内壁之间均衬有环形密封圈10进行密封，防止流量扩宽装置2的外周缘面与压气机入口通道3内壁之间漏气。
如图2、图3所示，流量扩宽装置本体11采用焊接、铣削或铸造工艺制造，包括在流量扩宽装置本体11的壁厚上开设有若干个旁通孔14。其中，进气主流道12纵向贯穿流量扩宽装置本体11且流量扩宽装置本体11的中心线与进气主流道12的中心线重合；若干个旁通孔14沿进气主流道12的圆周方向均匀分布，且每个旁通孔14纵向贯穿流量扩宽装置本体11的壁厚；另外，在流量扩宽装置本体11的壁厚上且位于旁通孔14的进气口处开设有一个环形稳压槽15，环形稳压槽15将所有的旁通孔14连通。另外，流量扩宽装置本体11的外端边沿设有一圈斜边凸台19，对应地，压气机入口通道内壁上机加有通道20，安装完成后斜边凸台19与通道20形成气体副流道17。环形稳压槽15通过机加的方式形成环形通道，气体在稳压腔里面稳压后均匀分布到旁通孔14中，通过旁通孔14与气体副流道17相通，气体副流道17出来后通过压气机叶轮16与压气机壳主气体流道18相通。本实施例中，旁通孔14的形状可以是圆形、椭圆形、梯形或矩形等。
再次如图2所示，流量扩宽装置本体11的进气主流道12内端内壁上设置有一圈环形凸台13，壳体本体1的压气机入口通道3内壁设置有与环形凸台13相匹配的环形挡板，流量扩宽装置2插入壳体本体1压气机入口通道3中后直至环形凸台13抵在环形挡板上，从而将流量扩宽装置2可拆卸的安装在壳体本体1压气机入口通道3中。再次如图1所示，消声器6一端从壳体本体1出气口5插入壳体本体1的出气通道直至消声器安装法兰7与壳体本体安装法兰8对合，并通过安装螺栓9连接从而将消声器6可拆卸的安装在壳体本体1上。流量扩宽装置2采用插入式安装在压气机入口通道3内，消声器6通过安装螺栓9固定在壳体本体1上，流量扩宽装置2和消声器6均可以拆卸，在完成基础机型的开发后，压气机壳体完成开发，在进行车型搭载匹配或技术升级时，性能要求在合适的范围内，可以通过变更流量扩宽装置及消声器而完成不同车型的匹配工作或者技术升级，有效的缩短开发周期，节省开发成本。
采用本发明压气机壳体，压气机进气在需要增加喘振裕度时(即希望喘振线左移，在基础产品无法满足发动机的性能匹配需求，发动机运行曲线超出或者与增压器压气机的喘振线裕度低于3％左右时，需要基础增压器的流量向压气机MAP区域左边扩展，保证压气机具备足够的喘振裕度)，则更多的气体流量通过流量扩展装置进气口4进入进气主流道12，其中不稳定的气体通过旁通的气体副流道17进入流量扩宽装置2中的旁通孔14，通过环形稳压槽15稳压后进入进气主流道12，这部分稳定后的气体通过压气机叶轮16进入压气机壳体的气体主流道18中，环形稳压槽15可以将原本可能产生喘振的多余气体稳压，稳定后进入压气机进气主流道12参与增压，从而增大压气机的流量范围，压气机喘振线整体左移如图3所示；压气机进气在需要扩展阻塞线时(即阻塞线右移，阻塞则表示超出了压气机可承受最大稳定气体流量，在原型机的基础上，如果整机匹配在高速时需要更多的流量需求，则希望阻塞线向右扩展，增大阻塞的流量区域)，多余的气体通过环形稳压槽15进入旁通孔14，环形稳压槽15将气体稳压，通过旁通孔14减小气体流速，使气体进一步稳定后通过气体副流道17进入压气机壳体的气体主流道18，参与气体增压，增大压气机阻塞线范围，增大MAP区域，如图4所示。本发明的压气机壳体在进气通道内安装流量扩展装置使压气机特性上喘振点向小流量方向移动，阻塞点向大流量方向移动，明显拓宽了压气机高压比的流量范围。
还提供一种压气机，包括压气机壳体和压气机叶轮，压气机壳体为上述的压气机壳体；压气机叶轮伸入流量扩宽装置2的进气主流道12内，旁通孔14与气体副流道17相通，气体副流道17出来后通过压气机叶轮16与压气机壳主气体流道18相通。
如图5(增压器压气机MAP图)所示，横坐标为压气机流量，纵坐标的压比，黑色线表示原型机即不带流量扩展装置的增压器MAP区域图，蓝色表示在与原机型的基础上，将旁通通道设计为3个旁通通道的流量扩展结果，红色为在原型机的基础上，将旁通通道设计为12个时的流量扩展结果，从性能结果来看，采用了流量扩宽装置后，增压器喘振线左移，喘振裕度增加3％～10％，阻塞裕度增加2％～5％，可以根据项目需求设计不同的通道数量及通道形状。

Claims (9)

1.一种压气机壳体，包括壳体本体(1)，其特征在于：还包括内置在所述壳体本体(1)压气机入口通道(3)中的流量扩宽装置(2)；所述流量扩宽装置(2)包括带进气主流道(12)的流量扩宽装置本体(11)及在所述流量扩宽装置本体(11)的壁厚上开设有若干个旁通孔(14)，所述进气主流道(12)纵向贯穿所述流量扩宽装置本体(11)且所述流量扩宽装置本体(11)的中心线与所述进气主流道(12)的中心线重合；若干个所述旁通孔(14)沿所述进气主流道(12)的圆周方向均匀分布，且每个所述旁通孔(14)纵向贯穿所述流量扩宽装置本体(11)的壁厚；另外，在所述流量扩宽装置本体(11)的壁厚上且位于所述旁通孔(14)的进气口处开设有一个环形稳压槽(15)，所述环形稳压槽(15)将所有的所述旁通孔(14)连通。
2.根据权利要求1所述压气机壳体，其特征在于：所述流量扩宽装置本体(11)的外端边沿设有一圈斜边凸台(19)，对应地，所述压气机入口通道内壁上机加有通道(20)，所述斜边凸台(19)与所述通道(20)形成气体副流道(17)。
3.根据权利要求1所述压气机壳体，其特征在于：所述流量扩宽装置本体(11)的外周缘面两端与所述压气机入口通道(3)内壁之间均衬有环形密封圈(10)进行密封。
4.根据权利要求1所述压气机壳体，其特征在于：所述旁通孔(14)的形状为圆形、椭圆形、梯形或矩形。
5.根据权利要求1所述压气机壳体，其特征在于：所述流量扩宽装置本体(11)的进气主流道(12)内端内壁上设置有环形凸台(13)，所述壳体本体(1)的压气机入口通道(3)内壁设置有与所述环形凸台(13)相匹配的环形挡板，所述流量扩宽装置(2)插入壳体本体(1)压气机入口通道(3)中后直至环形凸台(13)抵在环形挡板上。
6.根据权利要求1所述压气机壳体，其特征在于：还包括安装在所述壳体本体(1)出气口(5)处的消声器(6)。
7.根据权利要求5所述压气机壳体，其特征在于：所述消声器(6)一端从所述壳体本体(1)出气口(5)插入壳体本体(1)的出气通道直至消声器安装法兰(7)与壳体本体安装法兰(8)对合，并通过安装螺栓(9)将所述消声器安装法兰(7)与所述壳体本体安装法兰(8)连接固定。
8.一种压气机，包括压气机壳体和压气机叶轮，其特征在于：所述压气机壳体为权利要求1所述的压气机壳体。
9.根据权利要求1所述压气机，其特征在于：所述压气机叶轮伸入所述流量扩宽装置(2)的进气主流道(12)内，所述旁通孔(14)与所述气体副流道(17)相通，所述气体副流道(17)出来后通过所述压气机叶轮(16)与压气机壳主气体流道(18)相通。
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