CN201982168U - 动态自调节涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

动态自调节涡轮增压器，在壳体内安装有涡轮结构、压气结构。涡轮结构、压气结构均分为两部分；其中的低压涡轮和低压压气叶轮连为一体相对固定；高压涡轮和高压压气叶轮连为一体相对固定；低压涡轮、低压压气叶轮与高压涡轮、高压压气叶轮之间通过轴承支撑；高压涡轮、高压压气叶轮与壳体之间通过轴承支撑；在高压涡轮和低压涡轮之间形成涡轮间隙，在高压压气叶轮和低压压气叶轮之间形成叶轮间隙；低压涡轮和高压涡轮中的叶片旋向相反；所述的低压压气叶轮和高压压气叶轮中的叶片旋向相反。减小惯量、缩短响应时间、消除“涡轮迟滞”现象、发动机在低负荷运行时涡轮增压器能照常工作、提高发动机燃烧效率的优点。

Description

动态自调节涡轮增压器
技术领域
本实用新型涉及一种涡轮增压器，特别是一种动态自调节涡轮增压器。
背景技术
随着技术的发展，人们对于汽车发动机的要求也越来越苛刻，不仅要拥有强劲的动力，还必须拥有极高的效率和足够清洁的排放。这就要求发动机在各种工况下都能达到其最高效的工作状态，因此就必须满足发动机各个工作状态下对于进气量的需求。这就要求发动机的各部件都能够通过“可变”来满足在不同工况下的条件。比如我们所熟悉的可变气门正时/升程技术、可变截面涡轮增压技术、可变进气歧管技术都是如此。
在发动机的整个燃烧过程中，大约会有1/3的能量进入了冷却系统，1/3的能量用来推动曲轴做工，而最后1/3则随废气排出，这部分功率有一大部分随着高温的废气以热能的形式消耗掉。若此部分功率可通过涡轮增压技术得以利用，其效果将十分可观。涡轮增压技术是发动机上常见的能量回收技术之一，它的原理是：涡轮增压器就相当于一个由发动机排出的废气所驱动的空气泵。利用尾气的动能驱动涡轮增压器对空气进行增压，可提高进气量。特别是在发动机全负荷工作状态下排气动能非常可观，进气量可显著增加。但当发动机转速较低时，由于排气能量很小，涡轮增压器就会由于驱动力不足而无法达到工作转速，这样造成的结果就是，在低转速时，涡轮增压器并不能发挥作用，这时候涡轮增压发动机的动力表现甚至会小于一台同排量的自然吸气发动机，这就是经常说的“涡轮迟滞”现象。
传统的涡轮增压发动机是在一个对称结构的壳体内安装两组对称的叶轮，因此解决“涡轮迟滞”现象的一个方法就是使用小尺寸的轻质涡轮，首先，小涡轮会拥有较小的转动惯量，在发动机转速较低时，涡轮就能达到最佳的工作转速，从而有效改善涡轮迟滞的现象。不过，使用小涡轮也有它的缺点：当发动机高转速时，小涡轮由于排气截面较小，会使排气阻力增加（产生排气回压），因此发动机最大功率和最大扭矩会受到一定的影响。而对于产生回压较小的大涡轮来说，虽然高转速下可以拥有出色增压效果，发动机也会拥有更强的动力表现，但是低速下涡轮更难以被驱动，因此涡轮迟滞也会更明显。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种减小惯量、缩短响应时间、消除“涡轮迟滞”现象、发动机在低负荷运行时涡轮增压器能照常工作、提高发动机燃烧效率的动态自调节涡轮增压器，克服现有技术的不足。
本实用新型的动态自调节涡轮增压器，包括壳体，在壳体内一侧安装有涡轮结构，另一侧安装有压气结构。涡轮结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压涡轮，另一部分为位于低压涡轮外围的高压涡轮；压气结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压压气叶轮，另一部分为位于低压压气叶轮外围的高压压气叶轮；所述的低压涡轮和低压压气叶轮连为一体相对固定；所述的高压涡轮和高压压气叶轮连为一体相对固定；所述的低压涡轮、低压压气叶轮与高压涡轮、高压压气叶轮之间通过轴承支撑；高压涡轮、高压压气叶轮与壳体之间通过轴承支撑；在高压涡轮和低压涡轮之间形成涡轮间隙，在高压压气叶轮和低压压气叶轮之间形成叶轮间隙；低压涡轮和高压涡轮中的叶片旋向相反；所述的低压压气叶轮和高压压气叶轮中的叶片旋向相反。
本实用新型的动态自调节涡轮增压器，其中所述的壳体由对称设置的左壳和右壳以及位于左壳和右壳之间的连接套相对固定后组成；所述的高压涡轮、高压压气叶轮与壳体之间通过轴承支撑；低压涡轮、低压压气叶轮通过轴承及连接轴构成一体；所述的涡轮间隙和叶轮间隙的宽度均小于5毫米。
本实用新型的动态自调节涡轮增压器，事实上涡轮结构分为轴流涡轮和离心涡轮，其轴流涡轮构成低压涡轮，离心涡轮构成高压涡轮；压气结构分为轴流叶轮和离心叶轮，其轴流叶轮为低压压气叶轮，离心叶轮为高压压气叶轮。高压涡轮和低压涡轮的叶片旋向相反；高压压气叶轮和低压压气叶轮的叶片旋向相反；工作时尾气依次通过涡轮结构中的高压涡轮、低压涡轮，使高压涡轮、低压涡轮形成逆向旋转；压气结构部分同之。因此，增压器具有如下优点：减小了惯量，大幅缩短了响应时间，消除了“涡轮迟滞”现象；发动机在低负荷运行时，尾气流量较小，低压涡轮—低压压气叶轮处于低速或停止状态，而高压涡轮——高压压气叶轮仍可高效工作，以保证空气有较高的压缩比，从而保证发动机的燃烧效率；两套独立的、且旋转方向相反的涡轮—压气叶轮机构可以消除传统涡轮中的“蜗旋”气流，更充分地从尾气中吸收能量；随发动机的工作状况的频繁变化，增压器可自行调节其工作转速，实现连续、平顺的能量回收。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式的结构示意图；
图2是图1所示的左视示意图。
具体实施方式
如图1所示：壳体由对称设置的左壳1和右壳12以及位于左壳1和右壳12之间的连接套14相对固定后组成，可采用相互焊接方式加工制作，也可采用铸造成型方式加工制作。在壳体内一侧安装有涡轮结构，另一侧安装有压气结构。
涡轮结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压涡轮2，另一部分为位于低压涡轮2外围的高压涡轮5。
压气结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压压气叶轮11，另一部分为位于低压压气叶轮11外围的高压压气叶轮9。
低压涡轮2和低压压气叶轮11通过隔套7、位于隔套7两端的装在低压涡轮2上的第一轴承4、装在低压压气叶轮11上的第四轴承13构成一体，并通过套在低压涡轮2上的左固定环3和套在低压压气叶轮11上的右固定环10限位，形成相对固定结构，工作时可同时转动。
高压涡轮2和高压压气叶轮9连为一体相对固定，并与连接套14之间安装有第二轴承6和第三轴承8，工作时可同时转动。
在高压涡轮5和低压涡轮2之间形成涡轮间隙15，在高压压气叶轮9和低压压气叶轮11之间形成叶轮间隙16。涡轮间隙15和叶轮间隙16的宽度均小于5毫米。
低压涡轮2和高压涡轮5中的叶片旋向相反；低压压气叶轮11和高压压气叶轮9中的叶片旋向相反。

Claims (2)

1.一种动态自调节涡轮增压器，包括壳体，在壳体内一侧安装有涡轮结构，另一侧安装有压气结构，其特征在于：所述的涡轮结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压涡轮（2），另一部分为位于低压涡轮（2）外围的高压涡轮（5）；所述的压气结构分为两部分，一部分为靠近中心部位的低压压气叶轮（11），另一部分为位于低压压气叶轮（11）外围的高压压气叶轮（9）；所述的低压涡轮（2）和低压压气叶轮（11）连为一体相对固定；所述的高压涡轮（2）和高压压气叶轮（9）连为一体相对固定；低压涡轮（2）、低压压气叶轮（11）与高压涡轮（5）、高压压气叶轮（9）之间通过轴承支撑；高压涡轮（5）、高压压气叶轮（9）与壳体之间通过轴承支撑；在高压涡轮（5）和低压涡轮（2）之间形成涡轮间隙（15），在高压压气叶轮（9）和低压压气叶轮（11）之间形成叶轮间隙（16）；所述的低压涡轮（2）和高压涡轮（5）中的叶片旋向相反；所述的低压压气叶轮（11）和高压压气叶轮（9）中的叶片旋向相反。
2.根据权利要求1所述的动态自调节涡轮增压器，其特征在于：所述的壳体由对称设置的左壳（1）和右壳（12）以及位于左壳（1）和右壳（12）之间的连接套（14）相对固定后组成；所述的高压涡轮（5）、高压压气叶轮（9）与壳体之间通过轴承支撑是在高压涡轮（5）、高压压气叶轮（9）与连接套（14）之间设有轴承；所述的涡轮间隙（15）和叶轮间隙（16）的宽度均小于5毫米。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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