CN117780689A - 一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种提高压气机喘振性能的机匣组件，包括配合装配的第一导风壳体和第二导风壳体，还包括装配在第一导风壳体中的导风环，所述导风环和第一导风壳体之间形成引气通道。本申请的本质特征在于，所述第一导风壳体和第二导风壳体装配形成操作腔，所述操作腔一侧设有绕轴环形分布的贯通至引气通道弯曲段的导向孔。所述操作腔内装配有操作环，所述操作环通过穿过导向孔的导向柱和导风环连接固定。所述操作环上设有螺纹段，通过螺纹啮合连接中间轮，所述中间轮螺接和驱动电机连接的驱动轮。与现有技术相比，本申请能够通过调节引气通道，实现对引气气流的动态适应，整合气流的效果好，气流稳定性高，进而提高喘振改善能力，同时噪音小。

Description

一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，具体涉及一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压技术在中高档汽车中应用广泛，其中，涡轮增压器利用发动机工作时排出的废气惯性冲力来推动涡轮箱内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮组成转子总成，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的空气，使之增压后进入发动机燃烧室。涡轮增压器一般由涡轮机、机芯部件、压气机等零部件组成，作为应用于汽车上的重要装置，涡轮增压器的可靠性、运行稳定性等需要被重点关注。

随着增压器技术的进一步发展，内燃机对增压器的压比和工作流量范围要求越来越高。因此，国内外一些先进的涡轮增压器公司尝试在压气机的机匣上采用引气回流方案，用于提高压气机的工作流量范围，然而效果各不相同。现有技术中，例如：专利103174678 A中，所述方案有提高低速段的流量区间的措施，也有提高高速段的流量区间的措施，又如专利105351240 A所述方案提高了压气机喘振区间和堵塞区的流通范围。

但总体来看，目前的用于机匣上的引气回流结构，还存在以下的一些产品缺点：1、引气通道固定，对不同工况下的引气气流的适应性范围较小。2、引气出口与主流方向相反，形成气流的对冲损失，不利于引气进出口的压差建立，还可能引起额外的气动噪音问题。

因此，基于以上还存在的一些缺陷，本申请对用于涡轮增压器中的机匣组件进行了进一步的研究和设计。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本申请提供了一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器，通过能够轴向移动的导风环调节引气通道，实现对引气气流的动态适应，整合气流的效果好，气流稳定性高，进而提高喘振改善能力，同时噪音小。

本发明通过下述技术方案得以解决。

一种提高压气机喘振性能的机匣组件，包括配合装配的第一导风壳体和第二导风壳体，还包括装配在第一导风壳体中的导风环，所述导风环和第一导风壳体之间形成引气通道，将机匣组件的导风壳体进行分体设计，结构形式简洁，脱模方式简单。第一导风壳体和第二导风壳体通过过盈装配的方式进行组合，组装形式简洁，有利于产品的批量市场应用。其中，所述引气通道分为直行段和靠近第二导风壳体的弯曲段，所述直行段的端口为引气入口，所述弯曲段的端口为引气出口。所述第一导风壳体和第二导风壳体装配形成操作腔，所述操作腔一侧设有绕轴环形分布的贯通至引气通道弯曲段的导向孔。所述操作腔内装配有操作环，所述操作环通过穿过导向孔的导向柱和导风环连接固定。

本申请中，所述操作环上设有螺纹段，通过螺纹啮合连接中间轮，所述中间轮螺接和驱动电机连接的驱动轮，通过驱动电机驱动以及螺纹啮合传动实现导风环的轴向滑动，进而实现引气通道的调节。

一种优选的实施方式中，所述导风环对应直行段的侧表面设有绕轴环形分布的轴向延伸的导流叶片，能够对气流进行整合，所述第一导风壳体对应导流叶片设有轴向贯通的导向槽，使得导流叶片与导向柱共同支撑导风环重量，防止操作变形。

一种优选的实施方式中，所述导流叶片为等厚叶形，具有靠近直行段内侧的第一端和靠近直行段外侧的第二端，所述第一端中线延长通过压气机轴线，所述第二端的弯曲角度为50°~70°，使得导流叶片的中间段光滑过渡，满足对引气气流的适应性。

一种优选的实施方式中，所述导流叶片沿压气机径向的宽度小于引气通道的宽度，保证导流叶片不会伸入到引气入口和引气出口中，不会扰乱气流，保证引气回流稳定。

一种优选的实施方式中，所述导流叶片的数量为6~14个，结构简单，加工方便。

一种优选的实施方式中，所述导向叶片最短处长度大于导向槽长度，使得导风环滑动过程中导流叶片端部始终位于导流槽内，保证气流流动路径稳定。当引气入口调节至最小时，所述导流叶片端部和导向槽端口平齐，避免导流叶片过长导致与第一导风壳体碰撞损坏。

一种优选的实施方式中，所述直行段的宽度为1.5mm~3.5mm，该尺寸大小进气效果好，进气稳定。

一种优选的实施方式中，所述弯曲段的宽度为2mm~3.5mm，保证引气通道中的引气回流效果好，气流顺畅。

本申请涉及的一种涡轮增压器，包括与叶轮同轴的压气机壳体，所述压气机壳体上装配有上述任一项所述的机匣组件，该涡轮增压器能够实现对引气气流的动态适应，提高压气机中高转速靠喘振侧工况效率，同时显著改善引气回流技术对气动噪声的影响。

优选的，所述引气通道的引气出口朝向位于压气机壳体中央的叶轮，能够将引流气体吹向叶轮的前缘叶尖处，令前缘叶尖的回流气体向下游流动，改善回流低速气流对叶尖冲击的问题，降低在叶尖产生偶极子噪声的风险。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：提供了一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器，能够通过调节引气通道，实现对引气气流的动态适应，整合气流的效果好，气流稳定性高，进而提高喘振改善能力，同时噪音小。

附图说明

图1为本申请的立体示意图。

图2为本申请的平面剖视图一。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为本申请的平面剖视图二。

图5为图4中B处的局部放大图。

图6为第一导风壳体和第二导风壳体装配的立体示意图。

图7为第一导风壳体和第二导风壳体配合时的平面剖视图。

图8为导风环和操作环连接固定时的立体示意图。

图9为导流叶片的截面视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示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，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隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。

参见图1至图9，本申请提供了一种提高压气机喘振性能的机匣组件，包括配合装配的第一导风壳体11和第二导风壳体12，还包括装配在第一导风壳体11中的导风环2，所述导风环2和第一导风壳体11之间形成引气通道13，将机匣组件的导风壳体进行分体设计，结构形式简洁，脱模方式简单。第一导风壳体11和第二导风壳体12通过过盈装配的方式进行组合，组装形式简洁，有利于产品的批量市场应用。其中，所述引气通道13分为直行段13a和靠近第二导风壳体12的弯曲段13b，所述直行段13a的端口为引气入口131，所述弯曲段13b的端口为引气出口132。所述第一导风壳体11和第二导风壳体12装配形成操作腔14，所述操作腔14一侧设有绕轴环形分布的贯通至引气通道13弯曲段13b的导向孔111。所述操作腔14内装配有操作环3，所述操作环3通过穿过导向孔111的导向柱4和导风环2连接固定。

所述操作环3上设有螺纹段31，通过螺纹啮合连接中间轮52，所述中间轮52螺接和驱动电机5连接的驱动轮51，通过驱动电机5驱动以及螺纹啮合传动实现导风环2的轴向滑动，进而实现引气通道13的调节。

具体的，本申请中所述导风环2对应直行段13a的侧表面设有绕轴环形分布的轴向延伸的导流叶片21，能够对气流进行整合，所述导流叶片21为等厚叶形，具有靠近直行段13a内侧的第一端21a和靠近直行段13a外侧的第二端21b，所述第一端21a中线延长通过压气机轴线，所述第二端21b的弯曲角度c为50°~70°，使得导流叶片21的中间段光滑过渡，满足对引气气流的适应性。所述第一导风壳体11对应导流叶片21设有轴向贯通的导向槽112，使得导流叶片21与导向柱4共同支撑导风环2重量，防止操作变形。

本申请所述导流叶片21通过等厚、具有弧度的形状来匹配引气气流，以优化引气气流流动路径，减少引气气流的冲击损失，具体可以为抛物线型，也可以采用圆弧型、多项式型叶型设计方法。

特别的，所述导流叶片21沿压气机径向的宽度小于引气通道13的宽度，保证导流叶片21不会伸入到引气入口131和引气出口132中，不会扰乱气流，保证引气回流稳定。所述导向叶片最短处长度大于导向槽112长度，使得导风环2滑动过程中导流叶片21端部始终位于导流槽内，保证气流流动路径稳定。当引气入口131调节至最小时，所述导流叶片21端部和导向槽112端口平齐，避免导流叶片21过长导致与第一导风壳体11碰撞损坏。

本申请中，所述导流叶片21的数量为6~14个，结构简单，加工方便。所述直行段13a的宽度a为1.5mm~3.5mm，该尺寸大小进气效果好，进气稳定。所述弯曲段13b的宽度b为2mm~3.5mm，保证引气通道13中的引气回流效果好，气流顺畅。

本申请通过利用压气机与入口处的压差在引气通道13内建立一个管道流动，哪一段的压力低，气流就会往那一侧走。且本申请在通道内设计了带有导流叶片21的导风环2，导流叶片21的结构特点使得从入口到出口的气流阻力较小，而从出口到入口的气流阻力较大。这使得气体更容易从叶片内部向外流出，提高压气机的引气流量，进而提高喘振改善能力。进一步的，导风环2能够通过驱动电机5驱动在引气通道13内轴向移动，实现对引气通道13的调节，不仅能实现对引气气流的动态适应，也能够大大扩展引气通道13对引气气流的通过量的上下限。

此外，本申请还涉及一种涡轮增压器，包括与叶轮7同轴的压气机壳体6，所述压气机壳体6上装配有上述的机匣组件，该涡轮增压器能够实现对引气气流的动态适应，提高压气机中高转速靠喘振侧工况效率，同时显著改善引气回流技术对气动噪声的影响。在该涡轮增压器中，所述引气通道13的引气出口132朝向位于压气机壳体6中央的叶轮7，能够将引流气体吹向叶轮7的前缘叶尖处，令前缘叶尖的回流气体向下游流动，改善回流低速气流对叶尖冲击的问题，降低在叶尖产生偶极子噪声的风险。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：提供了一种提高压气机喘振性能的机匣组件及涡轮增压器，能够通过调节引气通道13，实现对引气气流的动态适应，整合气流的效果好，气流稳定性高，进而提高喘振改善能力，同时噪音小。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

以下为图中标记说明：

11-第一导风壳体；111-导向孔；112-导向槽；12-第二导风壳体；13-引气通道；13a-直行段（a-直行段的宽度）；13b-弯曲段（b-弯曲段的宽度）；131-引气入口；132-引气出口；14-操作腔；

2-导风环；21-导流叶片；21a-第一端；21b-第二端（c-弯曲角度）；

3-操作环；31-螺纹段；

4-导向柱；

5-驱动电机；51-驱动轮；52-中间轮；

6-压气机壳体；

7-叶轮。

Claims (10)

1.一种提高压气机喘振性能的机匣组件，包括配合装配的第一导风壳体（11）和第二导风壳体（12），还包括装配在第一导风壳体（11）中的导风环（2），所述导风环（2）和第一导风壳体（11）之间形成引气通道（13），其特征在于，

所述引气通道（13）分为直行段（13a）和靠近第二导风壳体（12）的弯曲段（13b），所述直行段（13a）的端口为引气入口（131），所述弯曲段（13b）的端口为引气出口（132）；

所述第一导风壳体（11）和第二导风壳体（12）装配形成操作腔（14），所述操作腔（14）一侧设有绕轴环形分布的贯通至引气通道（13）弯曲段（13b）的导向孔（111）；

所述操作腔（14）内装配有操作环（3），所述操作环（3）通过穿过导向孔（111）的导向柱（4）和导风环（2）连接固定；

所述操作环（3）上设有螺纹段（31），通过螺纹啮合连接中间轮（52），所述中间轮（52）螺接和驱动电机（5）连接的驱动轮（51）。

2.根据权利要求1所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述导风环（2）对应直行段（13a）的侧表面设有绕轴环形分布的轴向延伸的导流叶片（21），所述第一导风壳体（11）对应导流叶片（21）设有轴向贯通的导向槽（112）。

3.根据权利要求2所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述导流叶片（21）为等厚叶形，具有靠近直行段（13a）内侧的第一端（21a）和靠近直行段（13a）外侧的第二端（21b），所述第一端（21a）中线延长通过压气机轴线，所述第二端（21b）的弯曲角度为50°~70°。

4.根据权利要求3所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述导流叶片（21）沿压气机径向的宽度小于引气通道（13）的宽度。

5.根据权利要求4所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述导流叶片（21）的数量为6~14个。

6.根据权利要求5所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述导流叶片（21）最短处长度大于导向槽（112）长度；当引气入口（131）调节至最小时，所述导流叶片（21）端部和导向槽（112）端口平齐。

7.根据权利要求1所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述直行段（13a）的宽度为1.5mm~3.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种提高压气机喘振性能的机匣组件，其特征在于，所述弯曲段（13b）的宽度为2mm~3.5mm。

9.一种涡轮增压器，其特征在于，包括与叶轮（7）同轴的压气机壳体（6），所述压气机壳体（6）上装配有权利要求1~8中任一项中所述的机匣组件。

10.根据权利要求9所述的一种涡轮增压器，其特征在于，所述引气出口（132）朝向叶轮（7）。