CN111042911A

CN111042911A - 薄片式强制进气系统

Info

Publication number: CN111042911A
Application number: CN201911356822.2A
Authority: CN
Inventors: 陈映雪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-04-21

Abstract

本发明涉及动力系统技术领域，具体涉及一种薄片式强制进气系统，其主要包括：旋转轴，所述旋转轴上至少含有两个圆盘；所述的圆盘均含有轴承；压缩机叶片组件，所述压缩机叶片组件设置在轴承的径向外侧；涡轮叶片组件，所述涡轮叶片组件设置在压缩机叶片组件的径向外侧，并且涡轮叶片组件与压缩机叶片组件接合；压缩机室，所述压缩机室具有至少两个压缩机叶片组件；涡轮室，所述涡轮室具有至少两个涡轮叶片组件；喷嘴，所述喷嘴位于所述涡轮室内的所述圆盘对应所述涡轮叶片组件的前面；本发明的目的在于通过没有轴和涡轮叶片与压缩机叶片之间的轴承的情况下操作涡轮叶片和压缩机叶片以使组件轻量化。

Description

薄片式强制进气系统

技术领域

本发明涉及动力系统技术领域，具体涉及一种薄片式强制进气系统。

背景技术

传统的涡轮增压器由废气驱动，废气被迫使通过废气涡轮机壳体进入涡轮机叶轮。涡轮通过共同的涡轮轴与具有壳体的压缩机叶轮连接。较低速度的涡轮增压器无法产生适当的发动机瞬态响应或涡轮迟滞的增压效果。为了减少涡轮滞后，两级可变双涡轮增压器采用了低速运转的小型涡轮增压器和高速运转的大型涡轮增压器。涡轮增压器串联连接，需要一套复杂的管道才能正确地为两个涡轮增压器供气。

发明内容

本发明提供一种薄片式强制进气系统，其在没有轴和涡轮叶片与压缩机叶片之间的轴承的情况下操作涡轮叶片和压缩机叶片以使组件轻量化。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种薄片式强制进气系统，其主要包括：旋转轴，所述旋转轴上至少含有两个圆盘；所述的圆盘均含有轴承；压缩机叶片组件，所述压缩机叶片组件设置在轴承的径向外侧；涡轮叶片组件，所述涡轮叶片组件设置在压缩机叶片组件的径向外侧，并且涡轮叶片组件与压缩机叶片组件接合；压缩机室，所述压缩机室具有至少两个压缩机叶片组件；涡轮室，所述涡轮室具有至少两个涡轮叶片组件；喷嘴，所述喷嘴位于所述涡轮室内的所述圆盘对应所述涡轮叶片组件的前面；所述涡轮室包括：在第一涡轮叶片组件上部的第一出口；以及位于第一涡轮叶片组件下部和所述的至少两个盘中的第二盘的第二涡轮叶片组件上部的第二出口；下部的第二个出口；其中第一出口和第二出口连接到废气排放滑阀上，其中进气室进口位于所述第一压缩机叶片组件之前，进气室出口位于所述至少两个压缩机叶片组件中的最后一个压缩机叶片组件之后，由废气排放滑阀控制盘式涡轮增压器对内燃机进行涡轮增压。

优选的，所述轴设有通过所述轴承供给油的第一通道；所述轴设有第二通道，该第二通道将油从所述轴承返回到所述内燃发动机的油泵。

优选的，所述圆盘涡轮增压器在所述至少两个圆盘中的每一个之间设有定子。

优选的，在所述压缩机室和所述涡轮室之间存在双层壁，从所述压缩机室排出气体会进入到压缩机室与涡轮室之间的双层壁之间的空间。

优选的，所述至少两个盘中的每个盘都可以与所述到少两个盘中其它盘自由运行；并且每个盘在每个相邻盘的交替旋转方向上运行，每个盘都可以充当相邻光盘的定子，所述至少两个压缩叶片组件之间或是所述至少两个涡轮叶片阻件之间是没有分离的定子的。

优选的，所述废气排气滑阀包括：二活塞阀，阀杆，至少两个进口和一个出口用于排气用的废气排放滑阀，单个排气口，压缩空气进气口以及用于平衡压力以控制所述弹簧的弹簧。压缩空气入口，弹簧以恒压去控制所述废气滑阀，所述双活塞阀包括绝热体和压缩环。

本发明的有益效果：盘式涡轮增压器在没有轴和涡轮叶片与压缩机叶片之间的轴承的情况下操作涡轮叶片和压缩机叶片以使组件轻量化。盘式涡轮增压器在一个壳体中操作多盘发动机，其中一个腔室用于容纳多涡轮叶片，第二腔室用于容纳多压缩机叶片，而涡轮和压缩机之间无需管道刀片。盘式涡轮增压器与双涡轮增压器或三个涡轮增压器相比，体积更小，重量更轻。在低速下使用单盘发动机，在较高的发动机转速和排气流量下使用两盘式发动机来减少涡轮滞后。能通过使用带有单向离合器的电动机来减小涡轮滞后，该单向离合器在内燃机低速时与单盘发动机一起工作。在内燃机更高的转速下，电动机不运行。能通过将单盘发动机轴与单向离合器以低速联接到内燃机轴上来减少涡轮滞后，并通过一个离合器将盘式发动机轴与内燃机轴分离。高速单向离合器在低速时，盘式涡轮增压器用作增压器，在较高速度时，盘式涡轮增压器用作涡轮增压器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了盘式涡轮增压器的截面图；

图2示出了具有两个用作两个涡轮增压器的盘的盘式涡轮增压器的截面图；

图3示出了具有三个盘的盘式涡轮增压器的截面图；

图4示出了作为可选的预期实施例的盘式涡轮增压器的截面图；

图5示出了盘式涡轮增压器的另一个预期实施例的横截面；

图6示出了另一预期实施例中的盘式涡轮增压器的截面图；

图7示出了现有技术的废气旁通阀的截面图；

图8为一个操作阶段的废气旁通阀的截面图；

图9示出了处于操作中的废料卷轴排气阀的截面图；

图10示出了使用热绝缘体的盒体；

图11示出了排气系统；

图12示出了具有盘式发动机的盘式涡轮增压器的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，盘式涡轮增压器30具有轴31，轴承32，涡轮叶片34和压缩机叶片35。一个或多个压缩机叶片35形成压缩机叶片部分。一个或多个涡轮叶片34形成涡轮叶片部分。压缩机叶片35用作具有轴向流的离心机。排气36进入进气室G1，然后进入喷嘴37，然后进入涡轮叶片34叶片，然后进入排气室G2，然后作为排气38排出。外部过滤后的空气39进入进气室A1。在这里它被一个或多个压缩机叶片35压缩，然后进入出口空气压缩室A2，然后到达发动机出口40。有一个滑阀排气阀使用进气气室G1控制系统，排气室G2和排气压缩室A2分别设置在排气室G2和排气压缩室A2中。盘式涡轮增压器30包括双层壁，该双层壁具有压缩机室壁25和在压缩机室与涡轮室之间的涡轮室壁26。还有排气孔41，其使压缩机壁中冷。腔室G1的出口通过端口71进入滑阀。出口排气室G2的出口通过端口72进入滑阀。

盘式发动机是压缩机叶片35和涡轮机叶片34的组合，涡轮机叶片34带有或不带有将压缩机35连接到轴29或31的轴承47。在该实施例中，每个盘式发动机均独立运行并且沿相反的旋转方向或彼此。每个盘都通过轴承47连接到固定轴29。固定轴29具有两个油道，一个通道50用于使油流入轴承，一个通道51用于从轴承返回的油。盘式涡轮增压器具有废气滑阀。11.为了克服低排气流量时的涡轮滞后，只有一个转盘34的发动机转弯T2，废气将通过T2的第二盘44从T2的端口72到G3的端口73并通过废气滑阀绕过T1。11.在高排气流量下，废气滑阀将关闭G2处的端口72，排气将不会被旁通，两盘式发动机将工作34、44。在高排气流量下，排气将部分地绕过两个盘式发动机34、44。11。

三盘式涡轮增压器的预期涡轮叶片34、44和54以及压缩机叶片35、45和55，每个圆盘的速度以不同的速度运行，以使涡轮增压器效率更高。

涡轮增压器具有单盘发动机，该单盘发动机的轴31通过单向离合器61和齿轮62或类似的传动装置与飞轮60连接。为了克服低排气流速下的涡轮滞后，飞轮和盘式涡轮发动机作为增压器一起旋转，任何多余的扭矩都从涡轮叶片传递到发动机。在较高的排气流量下，碟形发动机的运行速度可能比飞轮更快，并且碟形发动机通过单向离合器与飞轮分离。在此模式下，碟形涡轮增压器用作涡轮增压器。

圆盘通过一个或多个行星齿轮65通过单向离合器61或不带单向离合器61连接到发动机，齿轮65视为变速器，虽然公开了齿轮，但是可以想到其他形式的变速器，包括但不限于行星齿轮，无级变速器和齿轮箱。

通过电动机70以低排气流量辅助涡轮增压器。在较高的排气流量下，电动机将通过发动机控制器从电源上断开，并且电动机轴通过单向离合器61从碟形涡轮增压器轴上断开。废气81将通过使用提升阀82而绕过涡轮增压器，其中该阀包括在阀座84中的阀头83，该阀头83由阀座83承载。阀杆85安装在阀引导件中。提供弹簧86以将阀偏压到关闭位置。阀头83以涡轮81自身上游的排气81的压力暴露，使得排气81的压力沿打开阀的方向作用在提升阀82上。当排气81的压力克服弹簧86的压力时，阀打开，并且排气81的一部分绕过涡轮，以进一步限制来自涡轮和压缩机的速度和压力的增加。

随着排气81压力脉动，提升阀82中出现问题。排气压力脉冲的峰值直接或当叠加在工作流体的供应压力中时，大约平衡了弹簧86的压力，这使阀门非常快速地打开和关闭，并可能在所有打开状态下持续阀门的阀门振动又会导致快速磨损。

处于不同操作阶段的废气滑阀90独立于排气压力运行。控制阀的仅有的两个元素是弹簧96的负载和压缩机93之后的空气的高压。滑阀包括两个活塞91、92，其筒体采用带压缩环的绝热材料，压缩空气A2的压力将平衡弹簧96的负载。在低压下，系统的废气没有旁路。在涡轮34关闭之前的排气口71。在高压下，压缩空气93推动活塞92以打开涡轮34之前的端口71至涡轮增压器34的涡轮之后的端口72以绕开排气。

在低排气流量下，只有一个圆盘在转动T1，排气绕过第二圆盘T2。排气的旁路是从端口72到端口73。一旦排气压力建立，它将推动93滑阀关闭端口72，在操作中不会有任何排气旁通至两盘。11B。当排气压力非常高时，为了保护内燃机，废气滑阀将进一步打开端口71到端口73，并且排气将绕过两片盘进行保护

阀体94使用具有热绝缘体92的活塞和活塞压缩机环97以将活塞与来自端口89的空气密封。在空气低压期间，活塞将降落在环95上。空气43从压缩机壁25通过排放孔41进入压缩机室壁25与涡轮机室壁26之间的空间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种薄片式强制进气系统，其特征在于，包括：

旋转轴，所述旋转轴上至少含有两个圆盘；所述的圆盘均含有轴承；

压缩机叶片组件，所述压缩机叶片组件设置在轴承的径向外侧；

涡轮叶片组件，所述涡轮叶片组件设置在压缩机叶片组件的径向外侧，并且涡轮叶片组件与压缩机叶片组件接合；

压缩机室，所述压缩机室具有至少两个压缩机叶片组件；

涡轮室，所述涡轮室具有至少两个涡轮叶片组件；

喷嘴，所述喷嘴位于所述涡轮室内的所述圆盘对应所述涡轮叶片组件的前面；

所述涡轮室包括：在第一涡轮叶片组件上部的第一出口；以及位于第一涡轮叶片组件下部和所述的至少两个盘中的第二盘的第二涡轮叶片组件上部的第二出口；下部的第二个出口；其中第一出口和第二出口连接到废气排放滑阀上，其中进气室进口位于所述第一压缩机叶片组件之前，进气室出口位于所述至少两个压缩机叶片组件中的最后一个压缩机叶片组件之后，由废气排放滑阀控制盘式涡轮增压器对内燃机进行涡轮增压。

2.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：所述轴设有通过所述轴承供给油的第一通道；所述轴设有第二通道，该第二通道将油从所述轴承返回到所述内燃发动机的油泵。

3.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：所述圆盘涡轮增压器在所述至少两个圆盘中的每一个之间设有定子。

4.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：所述轴承是油轴承。

5.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：在所述压缩机室和所述涡轮室之间存在双层壁，从所述压缩机室排出气体会进入到压缩机室与涡轮室之间的双层壁之间的空间。

6.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：所述至少两个盘中的每个盘都可以与所述到少两个盘中其它盘自由运行；并且每个盘在每个相邻盘的交替旋转方向上运行，每个盘都可以充当相邻光盘的定子，所述至少两个压缩叶片组件之间或是所述至少两个涡轮叶片阻件之间是没有分离的定子的。

7.根据权利要求1所述的薄片式强制进气系统，其特征在于：所述废气排气滑阀包括：二活塞阀，阀杆，至少两个进口和一个出口用于排气用的废气排放滑阀，单个排气口，压缩空气进气口以及用于平衡压力以控制所述弹簧的弹簧；压缩空气入口，弹簧以恒压去控制所述废气滑阀，所述双活塞阀包括绝热体和压缩环。