CN219865610U - 一种扩压器、涡轮增压器和发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩压器、涡轮增压器和发动机，其中，扩压器包括扩压器本体和叶片，所述叶片沿周向设置于所述扩压器本体，所述扩压器本体安装于涡轮增压器的蜗壳中，所述蜗壳的流道截面积沿周向增大；由所述蜗壳的蜗舌处开始沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，相邻所述叶片之间的夹角逐渐增大。通过结合蜗壳流道的非轴向对称结构，对扩压器的叶片采用非轴向对称的不均匀排布设计，降低了蜗壳内部的能量损失，提升了涡轮增压器的效率。

Description

一种扩压器、涡轮增压器和发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种扩压器、涡轮增压器和发动机。

背景技术

涡轮增压器主要包括压气机和涡轮两部分，其中，压气机主要包括压气机叶轮、扩压器和压气机蜗壳；涡轮主要包括涡轮壳和涡轮机叶轮。

扩压器包括叶片扩压器和无叶扩压器，其中，叶片扩压器是在无叶扩压器平行光滑的壁面内，沿圆周均布一定数量的叶片得到的叶片扩压器。扩压器安装于压气机蜗壳中。

如图1所示，目前的叶片扩压器为轴对称结构，即沿扩压器主体02的周向均匀分布一定数量的叶片03。并且在压气机叶轮的叶片和扩压器的叶片03设计时采用单一叶片设计。

增压器的工作原理：发动机排出的废气经过涡轮壳进入喷嘴，将废气的热能及静压能转变为动能，并以一定的方向流经涡轮机叶片，推动涡轮机叶片高速旋转，带动同轴上的压气机叶轮旋转而产生虹吸作用，新鲜空气经过空气滤清器后被吸入压气机，经过扩压器使气流的速度和密度增加，压力提高，然后进入发动机进气管，以实现气缸充气增加，进而可以喷入更多的燃油，达到提高发动机功率的目的。

从气体流通路径考虑：由于增压器进气口为周向均匀进气，且压气机叶轮的叶片均匀布置，因此，压气机叶轮的各个叶片气体状态也是均匀的，进而压缩气体由压气机叶轮进入叶片扩压器也是相对均匀；但是，由于压缩气体由扩压器流出而进入压气机蜗壳01的蜗壳流道时，由于蜗壳流道是以增压器的转轴为中心轴的螺旋结构，并不是轴对称结构，如图2所示，因此，蜗壳流道的非轴向对称结构造成对从扩压器流入蜗壳流道的气体边界的不同。

综上，扩压器叶片采用轴对称的均匀排布方式，会增大涡轮壳内部能量损失，降低增压器的效率。

因此，如何降低涡轮壳内部能量损失，以提高涡轮增压器的效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种扩压器，降低涡轮壳内部能量损失，以提高涡轮增压器的效率。本实用新型还提供了一种具有上述扩压器的涡轮增压器和发动机。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种扩压器，其包括扩压器本体和叶片，所述叶片沿周向设置于所述扩压器本体，所述扩压器本体安装于涡轮增压器的蜗壳中，所述蜗壳的流道截面积沿周向增大；

由所述蜗壳的蜗舌处开始沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，相邻所述叶片之间的夹角逐渐增大。

优选的，上述的扩压器中，沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，相邻所述叶片的夹角呈线性增大。

优选的，上述的扩压器中，所述叶片中位于所述蜗壳的蜗舌处的叶片为初始叶片，沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，所述初始叶片与相邻所述叶片之间的夹角为φ，相邻所述叶片的夹角增大率为σ，

所述初始叶片与相邻所述叶片之间的夹角φ，和相邻所述叶片的夹角增大率σ，满足：

n*φ+[1+2+……(n-1)]*σ*φ＝360，其中，所述叶片数量为n。

优选的，上述的扩压器中，所述蜗壳为螺旋蜗壳，且由所述蜗舌向蜗壳出口的方向，所述蜗壳的流道截面积逐渐增大。

优选的，上述的扩压器中，由所述蜗舌向蜗壳出口的方向，所述蜗壳的流道截面积线性增大。

优选的，上述的扩压器中，相邻所述叶片的夹角增大率为σ，满足：σ＝ε*k，其中：0.9≤ε≤1.05，k为所述蜗壳的流道截面积增大率。

优选的，上述的扩压器中，所述叶片相对于所述扩压器本体的内圈的倾斜角度相同。

优选的，上述的扩压器中，所述叶片的形状均相同。

一种涡轮增压器，其中，包括上述任一项所述的扩压器。

一种发动机，其中，包括上述所述的涡轮增压器。

本实用新型提供了一种涡轮增压器的扩压器，通过结合蜗壳流道的非轴向对称结构，对扩压器的叶片采用非轴向对称的不均匀排布设计，降低了蜗壳内部的能量损失，提升了涡轮增压器的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为现有技术中公开的涡轮增压器的扩压器的主视图；

图2为现有技术中公开的涡轮增压器的蜗壳的主视图；

图3为本实用新型实施例中公开的涡轮增压器的扩压器部分的第一主视剖视图；

图4为本实用新型实施例中公开的涡轮增压器的扩压器部分的第二主视剖视图；

图5为本实用新型实施例中公开的涡轮增压器的扩压器的主视图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种扩压器，降低涡轮壳内部能量损失，以提高涡轮增压器的效率。此外，本实用新型还公开了一种具有上述扩压器的涡轮增压器和发动机。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图3至图5所示，本申请公开了一种涡轮增压器的扩压器，包括扩压器本体2和叶片3。其中，叶片3沿周向设置于扩压器本体2，而扩压器本体2安装于涡轮增压器的蜗壳1中，其中，蜗壳1的流道截面积沿周向增大。

具体的，由蜗壳1的蜗舌4处开始沿蜗壳1的流道截面积增大的方向，相邻两个叶片3之间的夹角逐渐增大，即本申请中的叶片3沿周向不均匀布置。

通过上述设置，本申请充分考虑蜗壳流道的非轴向对称结构对扩压器出气的影响，对扩压器的叶片3采用非轴向对称的不均匀排布设计，降低了蜗壳1内部的能量损失，提升了涡轮增压器的效率。

需要说明的是，本申请中的蜗壳1为螺旋蜗壳，且由蜗舌4向蜗壳1的出口的方向，蜗壳1的流道截面积逐渐增大。具体的，蜗壳1的流道截面积呈线性增大。

一些实施例中，将相邻叶片的增大方式设置为线性增大，具体的，沿蜗壳1的流道截面积增大的方向，相邻叶片3的夹角呈线性增大。对于叶片3的夹角的具体增大角度可参照下文中的计算公式。

具体的，叶片3中位于蜗壳1的蜗舌4处的叶片3为初始叶片，沿蜗壳1的流道截面积增大的方向，初始叶片与相邻叶片之间的夹角为φ，叶片3的夹角增大率为σ，

其中，初始叶片与相邻叶片之间的夹角φ，相邻叶片3的夹角增大率σ，满足：

n*φ+[1+2+……(n-1)]*σ*φ＝360，其中，n为叶片数量。

在实际中，可根据需要设定n的数值，当n确定后，则初始叶片与相邻叶片之间的夹角φ和相邻叶片3的夹角增大率σ的关系则确定。

根据蜗壳1的流道截面积增大率k，确定相邻叶片3的夹角增大率σ；

通常σ＝ε*k，其中：0.9≤ε≤1.05。

通过上述公式可最终确定扩压器的初始叶片夹角φ和相邻叶片夹角增大率σ，这样就得到了不均匀分布的扩压器的叶片3分布规律。即根据n、φ和σ完成最终的扩压器设计。

本申请充分考虑蜗壳流道的非轴向对称结构对扩压器出气的影响，并结合具体的蜗壳1的流道截面积增大率k，而确定初始叶片夹角φ和相邻叶片夹角增大率σ，从而可有效降低涡轮壳内部能量损失，提高涡轮增压器的效率。

一些实施例中，可根据测量得到蜗壳的流道截面积的增大率k。当然，在对蜗壳设计时，会有蜗壳的相关参数的规定，操作者可通过查表或查找相关介绍得到。

图5中示出，扩压器本体2为圆环结构，具体包括内圈和外圈，上述的叶片3布置于扩压器本体2上，并且叶片3相对于扩压器本体2的内圈的倾斜角度相同。对于叶片3的倾斜角度可根据不同需要设定，本申请不具体限定。

布置在扩压器本体2上所有叶片3的形状均相同，对于叶片3的形状和尺寸在此不限定。

此外，本申请还公开了一种涡轮增压器，包括扩压器，其中，扩压器为上述实施例中公开的扩压器，因此，具有该扩压器的涡轮增压器也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

另外，本申请还公开了一种发动机，包括涡轮增压器，其中，涡轮增压器为上述实施例中公开的涡轮增压器，因此，具有该涡轮增压器的发动机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

如本实用新型和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种扩压器，其特征在于，包括扩压器本体和叶片，所述叶片沿周向设置于所述扩压器本体，所述扩压器本体安装于涡轮增压器的蜗壳中，所述蜗壳的流道截面积沿周向增大；

由所述蜗壳的蜗舌处开始沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，相邻所述叶片之间的夹角逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于，沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，相邻所述叶片的夹角呈线性增大。

3.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于，所述叶片中位于所述蜗壳的蜗舌处的叶片为初始叶片，沿所述蜗壳的流道截面积增大的方向，所述初始叶片与相邻所述叶片之间的夹角为φ，相邻所述叶片的夹角增大率为σ，

所述初始叶片与相邻所述叶片之间的夹角φ，和相邻所述叶片的夹角增大率σ，满足：

n*φ+[1+2+……(n-1)]*σ*φ＝360，其中，所述叶片数量为n。

4.根据权利要求3所述的扩压器，其特征在于，所述蜗壳为螺旋蜗壳，且由所述蜗舌向蜗壳出口的方向，所述蜗壳的流道截面积逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的扩压器，其特征在于，由所述蜗舌向蜗壳出口的方向，所述蜗壳的流道截面积线性增大。

6.根据权利要求5所述的扩压器，其特征在于，相邻所述叶片的夹角增大率为σ，满足：σ＝ε*k，其中：0.9≤ε≤1.05，k为所述蜗壳的流道截面积增大率。

7.根据权利要求1至6任一项所述的扩压器，其特征在于，所述叶片相对于所述扩压器本体的内圈的倾斜角度相同。

8.根据权利要求1至6任一项所述的扩压器，其特征在于，所述叶片的形状均相同。

9.一种涡轮增压器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的扩压器。

10.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求9所述的涡轮增压器。