[發明專利]一種引流渦輪增壓器

無效

• 申請號: 200910049657.6
• 申請日: 2009-04-21
• 公開（公告）號: CN101560909A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 孫敏超;孫正柱
• 申請（專利權）人: 孫敏超;孫正柱
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02C6/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車、船用增壓內燃機技術領域內的渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓技術對內燃機在提高功率、降低燃料消耗及滿足環保要求等方面具有無可比擬的優點。但因增壓內燃機是旋轉式葉輪機械的渦輪增壓器與往復式活塞機械的內燃機的復合聯合運行，由于兩種機械本身的特性不同，雖然二者在內燃機某一工況(轉速、負荷)的參數下實現了優佳匹配，也勢必在工況參數變化后，會造成渦輪增壓器與內燃機之間匹配的不適應。對于按內燃機額定工況參數匹配的增壓內燃機，因為增壓內燃機的增壓壓力和空氣流量不僅受到內燃機轉速的影響，也受到負荷的影響，因此，當內燃機在低速低負荷工況運轉時，增壓壓力和空氣流量迅速降低。增壓壓力的降低就會造成進氣量不能滿足氣缸內燃料完全燃燒所需空氣量的要求，從而產生冒黑煙、排氣溫度過高、低速扭矩較小和燃料消耗率高等不良后果。這種高、低速工況增壓優佳匹配難以兼顧的現象，對工況參數(轉速、負荷)變化范圍大的車、船用增壓內燃機尤為突出。

上述分析說明，對于船用內燃機，特別是車用內燃機，如果增壓系統滿足了高轉速時增壓適量的要求，則在低轉速時供氣就會不足；反之，如果滿足了低轉速時的供氣量，則在高轉速時就可能增壓過量。因此，須采用一些改善措施，才能緩解這一高、低速工況不能同時滿足良佳匹配的矛盾，現有技術采用的高速工況放氣、引流渦輪增壓器、變幾何截面渦輪、進排氣旁通、相繼增壓等渦輪增壓器和渦輪增壓系統，都是改善內燃機低(轉速、負荷)工況性能的有效方法。而將本身壓氣機端放出的部分增壓空氣引流至其渦輪端的所謂引流渦輪增壓器，其改善低速性能的功能、特點、效果與潛力尤其令人關注。關于引流渦輪增壓器的結構與性能介紹請參見朱大鑫編著《渦輪增壓與渦輪增壓器》·北京·機械工業出版社·1992·第434～435頁中的相關內容。

引流渦輪增壓器的主要目的是為了實現壓氣機的無喘振工作，進而改善內燃機低速時的扭矩，與此同時仍保持內燃機高速時的額定功率。引流渦輪增壓器的功能與低工況進排氣旁通渦輪增壓系統(參見陸家祥主編《柴油機渦輪增壓技術》·北京·機械工業出版社·1999·第144頁)基本相同，但前者較后者效果更佳、提高低速扭矩的能力更強。由于現有技術引流渦輪增壓器與內燃機都按額定工況(轉速、負荷)參數匹配，并在中、低速工況空氣引流補氣，因此引流渦輪增壓器的渦輪和壓氣機的通流部分的尺寸也都較大。當內燃機在低轉速工況運行時，也就需要數量相應較大的旁通引流空氣向渦輪補氣，以補償與抑緩因內燃機轉速下降造成的渦輪工質流量減少所產生的增壓壓力下降。這樣，除非引流渦輪增壓器在內燃機低工況能有很大的引流補氣量，否則會因為其通流尺寸較大，而不能像車用小型徑(混)流渦輪增壓器(其通流尺寸很小)那樣能在低工況提供足夠高的增壓壓力，從而獲得較大扭矩。現有技術引流渦輪增壓器的這一特點，使它很適宜于轉速變化范圍不很大的大、中功率內燃機按螺旋槳特性運行時(在該情況下，低轉速工況的增壓壓力下降幅度不大)改善低工況特性采用；而不適合在轉速、負荷變化范圍均很大的車用內燃機按速度特性運行時，改善其低工況性能的情況中采用，因為這時的增壓壓力降幅很大，令驅動引流補氣的靜壓差很小，致使引流空氣量也相應甚小，結果導致引流對改善低工況性能的增益劇降。

此外，在現有技術引流渦輪增壓器所采用的引流(放氣)結構(也即，經在擴壓器壁和擴壓器葉片上開割的放氣槽縫和鉆孔，將壓氣機葉輪流出的部分增壓空氣引流至渦輪葉輪背面的隔熱板上的鉆孔向渦輪葉輪噴吹)的技術方案中，存在著較大的節流損失，這就直接降低了驅動引流補氣的擴壓器與渦輪葉輪之間的氣流靜壓壓差，使引流空氣流量減少和不能有效利用引流空氣的動能。

發明內容