CN114370433A

CN114370433A - 一种具有可变进气预旋发生器的压气机

Info

Publication number: CN114370433A
Application number: CN202111562256.8A
Authority: CN
Inventors: 丁占铭; 林森; 辛鸿; 程振宇; 杨磊
Original assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Current assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-04-19

Abstract

本发明提供了一种具有可变进气预旋发生器的压气机，包括外壳，外壳一侧固定安装压气机蜗壳，压气机蜗壳内部安装压气机叶轮，外壳内部固定安装前整流罩、电机定子和后整流罩，且前整流罩和后整流罩之间安装预旋叶片，使得气流依次经前整流罩、预旋叶片、后整流罩后经由外壳导向流入压气机叶轮及压气机蜗壳；预旋叶片内部固定套接电机转子后形成预旋发生器，且电机转子与压气机转轴不相连。本发明所述的具有可变进气预旋发生器的压气机，预旋发生器转速可以调节，以形成适应压气机不同工况的具有不同旋流方向和强度的进气预旋，进而增强压气机的喘振裕度或阻塞流量，并提升压气机在相应工况下的效率。

Description

一种具有可变进气预旋发生器的压气机

技术领域

本发明属于排气涡轮增压技术领域，尤其是涉及一种具有可变进气预旋发生器的压气机。

背景技术

车用涡轮增压器需要满足发动机面工况上的增压需求，对压气机的喘振和阻塞裕度带来很大挑战。研究表明，在压气机进口增加不同的进气预旋，能够有效拓宽压气机的工作范围，而且能够有效改变压气机的效率特性、提高压气机在不同工况下的效率，获得更好的涡轮增压性能。然而，假如采用固定的预旋发生器，仅能在压气机进口产生特定的预旋，不利于拓宽压气机的工作范围。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有可变进气预旋发生器的压气机，以提供一种能够根据压气机工况控制预旋发生器的转速，进而产生压气机所需强度与方向的预旋。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有可变进气预旋发生器的压气机，包括前整流罩、电机转子、预旋叶片、电机定子、后整流罩、外壳、压气机叶轮和压气机蜗壳，外壳一侧固定安装压气机蜗壳，压气机蜗壳内部安装压气机叶轮，外壳内部固定安装前整流罩、电机定子和后整流罩，且前整流罩和后整流罩之间安装预旋叶片，使得气流依次经前整流罩、预旋叶片、后整流罩后经由外壳导向流入压气机叶轮及压气机蜗壳；预旋叶片内部固定套接电机转子后形成预旋发生器，且电机转子与压气机转轴不相连。

进一步的，所述预旋叶片的叶片沿电机转子周向均匀分布，且预旋叶片位于电机定子与电机转子之间的气隙中。

进一步的，所述预旋发生器的转速能够调节。

相对于现有技术，本发明所述的具有可变进气预旋发生器的压气机具有以下优势：

(1)本发明所述的具有可变进气预旋发生器的压气机，增压器压气机进口安装可变转速的预旋发生器，能够使压气机进口气流产生预旋；预旋发生器实质上是具有预旋叶片的电机，能够基于增压压力及压气机转速调整预旋发生器转速，实现不同工况下预旋强度及预旋方向的主动优化调节，大幅拓宽压气机的工作范围并提升其性能。

(2)本发明所述的具有可变进气预旋发生器的压气机，预旋发生器转速可以调节，以形成适应压气机不同工况的具有不同旋流方向和强度的进气预旋，进而增强压气机的喘振裕度或阻塞流量，并提升压气机在相应工况下的效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的具有可变进气预旋发生器的压气机的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的具有可变进气预旋发生器的压气机的爆炸图；

图3为本发明实施例所述的预旋发生器结构示意图；

图4为本发明实施例所述的调节预旋发生器转速控制预旋强度与方向的原理图。

附图标记说明：

1-前整流罩；2-电机转子；3-预旋叶片；4-电机定子；5-后整流罩；6-外壳；7-压气机叶轮；8-压气机蜗壳。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种具有可变进气预旋发生器的压气机，如图1至图4所示，包括前整流罩1、电机转子2、预旋叶片3、电机定子4、后整流罩5、外壳6、压气机叶轮7和压气机蜗壳8，外壳1一侧固定安装压气机蜗壳8，压气机蜗壳8内部安装压气机叶轮7，外壳1内部固定安装前整流罩1、电机定子4和后整流罩5，且前整流罩1和后整流罩5之间安装预旋叶片3，使得气流依次经前整流罩1、预旋叶片3、后整流罩5后经由外壳6导向流入压气机叶轮7及压气机蜗壳8；预旋叶片3内部固定套接电机转子2，且电机转子2与压气机转轴不相连。

如图3所示，电机转子2表面装有若干预旋叶片3后形成预旋发生器；预旋叶片3位于电机定子4与电机转子2之间的气隙中，预旋叶片3沿电机转子2周向均匀分布。

预旋发生器的转速可以调节，以形成适应压气机不同工况的具有不同旋流方向和强度的进气预旋，进而增强压气机的喘振裕度或阻塞流量，并提升压气机在相应工况下的效率。

一种具有可变进气预旋发生器的压气机的工作原理为：

气流流经预旋叶片3发生偏转，形成预旋。预旋叶片3所产生旋流的强度和方向与其转速有关，如图4所示。在一定的气流流量下，气流相对预旋叶片3的相对速度W方向和大小不变，预旋叶片3产生的旋流强度和方向主要取决于气流绝对速度的切向分量(绝对速度在旋转速度方向上的投影)。当旋转速度U较小时，气流绝对速度C的切向分量与旋转速度U方向相反；当旋转速度增大为U’，虽然旋转速度的方向并未改变，但气流绝对速度C’的切向分量变为与旋转速度U’同向，预旋叶片3所产生的旋流方向和强度均发生改变。因此，通过优化控制预旋叶片的旋转速度，能够产生需要的进气预旋。合理设计前整流罩1、后整流罩5及预旋叶片3，能够使预旋发生器以较小功耗产生所需预旋。

基于压气机的工作状态，可以控制预旋发生器工作在最优转速，以取得最佳的压气机工作范围拓宽及性能提升的效果。压气机的工作状态可以根据压气机后压力和转速确定，也可以通过其它方式确定。例如，在压气机工作在喘振线附近时，可以控制预旋方向与压气机转动方向相反并合理控制预旋强度，以降低压气机进口攻角，提高压气机的流动稳定性，拓展压气机喘振裕度及小流量区域的效率；在压气机工作在阻塞线附近时，控制预旋发生器转速能够拓宽阻塞流量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有可变进气预旋发生器的压气机，其特征在于：包括前整流罩、电机转子、预旋叶片、电机定子、后整流罩、外壳、压气机叶轮和压气机蜗壳，外壳一侧固定安装压气机蜗壳，压气机蜗壳内部安装压气机叶轮，外壳内部固定安装前整流罩、电机定子和后整流罩，且前整流罩和后整流罩之间安装预旋叶片，使得气流依次经前整流罩、预旋叶片、后整流罩后经由外壳导向流入压气机叶轮及压气机蜗壳；预旋叶片内部固定套接电机转子后形成预旋发生器，且电机转子与压气机转轴不相连。

2.根据权利要求1所述的一种具有可变进气预旋发生器的压气机，其特征在于：预旋叶片的叶片沿电机转子周向均匀分布，且预旋叶片位于电机定子与电机转子之间的气隙中。

3.根据权利要求1所述的一种具有可变进气预旋发生器的压气机，其特征在于：预旋发生器的转速能够调节。