CN205532850U - 一种涡轮增压器和发动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压器和发动机，包括涡轮和叶轮，在涡轮侧设置有涡轮进管和涡轮出管，在叶轮侧设置有叶轮进管和叶轮出管；包括第一驱动器，在涡轮进管内安装有废气挡板，废气挡板固定在转轴上；第一驱动器驱动转轴旋转，在第一驱动器上连接有第一压力管，第一压力管与叶轮出管相连接，第一压力管内的空气压力驱动转轴旋转。本实用新型采用叶轮出管内的空气压力作为第一驱动器的动力来源，使废气挡板打开角度与叶轮出管内的空气压力成正比关系，减少叶轮出管内的空气压力波动，改善涡轮增压器的迟滞效应和发动机的功率和扭矩曲线，提高了发动机响应性。

Description

一种涡轮增压器和发动机
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，特别涉及一种涡轮增压器和发动机。
背景技术
随着发动机技术的发展，汽油机增压技术发展迅速。为了提高小排量发动机的功率和扭矩，提高燃油经济性和降低尾气排放，使发动机小型化、轻量化，增压技术的使用变得越来越普遍。
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
因为依靠废气能量来冲动涡轮，发动机转速越高，排气速度越快，涡轮增压器的增压效果就越好。转速较低时，因为排气速度也低，废气就没有足够的能量来驱动涡轮。所以涡轮增压器一般都存在一个启动转速，低于这个转速，涡轮增压器将不会启动。这会导致发动机低速时功率和扭矩不足，加速无力。而当发动机油门开大，从低速开始急加速时，涡轮要从静止开始加速，其转速提升总会滞后于油门变化，导致发动机输出功率明显跟不上油门反应，这就是涡轮增压器的迟滞效应。对于工况经常变化的车用发动机而言，这些缺点显得非常突出，不仅降低了发动机的响应性，而且因为发动机提速过程中的动力变化显得突兀，甚至使车辆的可操作性变差。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出一种涡轮增压器和发动机，以提高涡轮增压器启动转速，改善涡轮增压器的迟滞效应和发动机的功率和扭矩曲线，提高了发动机响应性。
一方面，本实用新型提供了一种涡轮增压器，包括涡轮和叶轮，在涡轮侧设置有涡轮进管和涡轮出管，在叶轮侧设置有叶轮进管和叶轮出管；包括第一驱动器，在涡轮进管内安装有废气挡板，废气挡板固定在转轴上；第一驱动器驱动转轴旋转，在第一驱动器上连接有第一压力管，第一压力管与叶轮出管相连接，第一压力管内的空气压力驱动转轴旋转。
为了调节调节弹簧的预紧力，在进一步的技术方案中，第一驱动器包括筒体、隔膜、调节弹簧、推杆；隔膜将筒体内腔体分隔为上腔体和下腔体；第一压力管与上腔体连接；在筒体上安装有用于调节调节弹簧预紧力的调节螺栓，调节弹簧位于下腔体内，调节弹簧两端分别抵靠在调节螺栓和隔膜上，推杆两端分别与隔膜和转轴相连接。
为了保护涡轮增压器，使叶轮出管的空气压力维持一个稳定值，在进一步地技术方案中，在涡轮侧设置有废气旁通道，废气旁通道使涡轮进管和涡轮出管相连，在废气旁通道内安装有废气旁通阀，废气旁通道入口位于废气挡板上游。
进一步地，包括第二驱动器，第二驱动器驱动废气旁通阀开闭，在第二驱动器上连接有第二压力管，第二压力管与叶轮出管相连接，第二压力管内的空气压力驱动废气旁通阀开闭。
为了降压保护涡轮增压器，在进一步地技术方案中，在叶轮侧设置有进气旁通道，进气旁通道使叶轮进管和叶轮出管相连接，在进气旁通道内安装在泄压阀。
另外，本实用新型还提供了一种发动机，包括上述的涡轮增压器。
本实用新型提供的一种涡轮增压器和发动机，采用叶轮出管内的空气压力作为第一驱动器的动力来源。当叶轮出管内的空气压力增大时，废气挡板打开角度随之增大，进入涡轮室内的废气通道截面积随之增大，保证发动机排气畅通，充分发挥增压作用。当叶轮出管内的空气压力减少时，废气挡板打开角度随之减少，进入涡轮室内的废气通道截面积随之减少，使进入涡轮的废气速度加快，加大对涡轮的冲击力度，使涡轮在发动机低速下也可启动，采用叶轮出管内的空气压力作为第一驱动器的动力来源，使废气挡板打开角度与叶轮出管内的空气压力成正比关系，减少叶轮出管内的空气压力波动，改善涡轮增压器的迟滞效应和发动机的功率和扭矩曲线，提高了发动机响应性。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型涡轮增压器示意图；
图2为本实用新型第一驱动器结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型优选提供涡轮增压器，包括涡轮1和叶轮2，涡轮1和叶轮2同轴连接，涡轮1驱动叶轮2一起旋转。在涡轮1侧设置有涡轮进管11和涡轮出管10，在叶轮2侧设置有叶轮进管20和叶轮出管21。发动机排出的废气从涡轮进管11进入，经过涡轮1后从涡轮出管10排出。空滤器的空气从叶轮进管20进入，经叶轮2压缩后从叶轮出管21排出，叶轮出管21排出的增压空气进入发动机气缸。
为了提高涡轮增压器启动转速，改善涡轮增压器的迟滞效应和发动机的功率和扭矩曲线，提高了发动机响应性。
在涡轮进管11内安装有废气挡板3，废气挡板3固定在转轴4上。转轴4与废气挡板3的一侧固定。第一驱动器7驱动转轴4旋转，在第一驱动器7上连接有第一压力管75，第一压力管75与叶轮出管21相连接，第一压力管75内的空气压力驱动转轴4旋转。第一驱动器7可以采用单程汽缸。
如图2所示，本实用新型提供了第一驱动器7，包括筒体70、隔膜71、调节弹簧72、推杆74；隔膜71将筒体70内腔体分隔为上腔体和下腔体；第一压力管75与上腔体连通；在筒体70上安装有用于调节调节弹簧72预紧力的调节螺栓73，调节弹簧72位于下腔体内，调节弹簧72两端分别抵靠在调节螺栓73和隔膜71上，推杆74两端分别与隔膜71和转轴4相连接。拧紧或拧松调节螺栓73可以调节调节弹簧72的预紧力。
如图1所示，当发动机处于怠速时，由于发动机转速低，发动机的废气量少。此时，叶轮出管21压力小，无法推动转轴4旋转，废气挡板3其本处于关闭状态，进入涡轮室内的废气通道截面积最小。由于废气通道截面积最小，使进入涡轮室内的废气速度增加，废气对涡轮1的惯性冲力增加，使涡轮1旋转。从而提高涡轮增压器启动转速。
当发动机转速升高后，发动机的废气量大，涡轮1旋转速度升高，叶轮出管21压力增大，推动转轴4旋转，废气挡板3逐渐打开，进入涡轮室内的废气通道截面积逐渐增大，使发动机排气畅通。
综上所述，废气挡板3打开角度与叶轮出管21内的空气压力成正比关系，减少叶轮出管21内的空气压力波动，改善涡轮增压器的迟滞效应和发动机的功率和扭矩曲线，提高了发动机响应性。
为了保护涡轮增压器，使叶轮出管21的空气压力维持一个稳定值，在进一步地技术方案中，在涡轮1侧设置有废气旁通道12，废气旁通道12使涡轮进管11和涡轮出管10相连，在废气旁通道12内安装有废气旁通阀5，废气旁通道12入口位于废气挡板3上游。第二驱动器驱动废气旁通阀5开闭，在第二驱动器上连接有第二压力管，第二压力管与叶轮出管21相连接，第二压力管内的空气压力驱动废气旁通阀5开闭。第二驱动器结构与第一驱动器7结构相同。
当叶轮出管21的空气压力升高后，第二驱动器在第二压力管内的空气压力下驱动废气旁通阀5逐渐打开，一部分废气经过涡轮进管11和废气挡板3流向涡轮室，另一部分废气经过废气旁通道12和废气旁通阀5流向涡轮出管10。使得涡轮1转速下降，叶轮出管21的空气压力下降。
当叶轮出管21的空气压力达到一定值时，第二驱动器在第二压力管内的空气压力下驱动废气旁通阀5完全打开，发动机排出的废气经过废气旁通道12进入涡轮出管10。废气不进入涡轮室内，使得涡轮1转速快速下降。叶轮出管21的空气压力下降。
在进一步的技术方案中，在叶轮2侧设置有进气旁通道22，进气旁通道22使叶轮进管20和叶轮出管21相连接，在进气旁通道22内安装在泄压阀6。
在驾驶过程中收油门(如换挡、急刹车时)，节气门关闭。涡轮增压器在惯性作用下仍旧持续转动。此时因节气门的截断和叶轮2的继续增压所致，进气管路中(在节气门与叶轮2之间)的空气压力会迅速提高。为了保护涡轮增压器，当空气压力达到某一限定值后，泄压阀6打开，叶轮出管21内的空气经过进气旁通道22和泄压阀6流向叶轮室，实现降压保护。
另外，本实用新型还提供了一种发动机，包括上述的涡轮增压器。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种涡轮增压器，包括涡轮(1)和叶轮(2)，在涡轮(1)侧设置有涡轮进管(11)和涡轮出管(10)，在叶轮(2)侧设置有叶轮进管(20)和叶轮出管(21)；其特征在于，包括第一驱动器(7)，在涡轮进管(11)内安装有废气挡板(3)，废气挡板(3)固定在转轴(4)上；第一驱动器(7)驱动转轴(4)旋转，在第一驱动器(7)上连接有第一压力管(75)，第一压力管(75)与叶轮出管(21)相连接，第一压力管(75)内的空气压力驱动转轴(4)旋转。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，第一驱动器(7)包括筒体(70)、隔膜(71)、调节弹簧(72)、推杆(74)；隔膜(71)将筒体(70)内腔体分隔为上腔体和下腔体；第一压力管(75)与上腔体连接；在筒体(70)上安装有用于调节调节弹簧(72)预紧力的调节螺栓(73)，调节弹簧(72)位于下腔体内，调节弹簧(72)两端分别抵靠在调节螺栓(73)和隔膜(71)上，推杆(74)两端分别与隔膜(71)和转轴(4)相连接。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，在涡轮(1)侧设置有废气旁通道(12)，废气旁通道(12)使涡轮进管(11)和涡轮出管(10)相连，在废气旁通道(12)内安装有废气旁通阀(5)，废气旁通道(12)入口位于废气挡板(3)上游。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，包括第二驱动器，第二驱动器驱动废气旁通阀(5)开闭，在第二驱动器上连接有第二压力管，第二压力管与叶轮出管(21)相连接，第二压力管内的空气压力驱动废气旁通阀(5)开闭。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的涡轮增压器，其特征在于，在叶轮(2)侧设置有进气旁通道(22)，进气旁通道(22)使叶轮进管(20)和叶轮出管(21)相连接，在进气旁通道(22)内安装在泄压阀(6)。
6.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1至5任意一项所述的涡轮增压器。
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