[發明專利]風力渦輪增壓器

無效

• 申請號: 201110151460.0
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102352788A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 黃錦林
• 申請（專利權）人: 黃錦林
• 主分類號: F02B33/40
• 分類號: F02B33/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明涉及各類汽車發動機進氣增壓系統，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于機械工程部，一般工程分部，流體壓力執行機構，氣動技術(一般流體工作系統，流體壓力執行機構等流體壓力部件，流體動力學，即影響氣體或液體流動的方法或裝置)的技術領域。?

(二)技術背景：

全球汽車行業采用的汽車渦輪增壓系統主要分四大類：機械渦輪增壓；廢氣渦輪增壓、氣波增壓和電子渦輪增壓。其中氣波增壓器由于笨重和噪音太大而不適合轎車安裝，電子渦輪增壓由于需要消耗發電機電能、所產生的風壓過小、難以提升發動機性能而不被行業所接受，目前流行的汽車渦輪增壓器，主要是指機械渦輪增壓和廢氣渦輪增壓兩種。機械渦輪增壓器主要依靠發動機輸出軸獲得動力來驅動轉子，將空氣壓迫入進氣管達到增壓的目的，但它同樣要消耗掉引擎動力，增壓效率不高；廢氣渦輪增壓器是最常見和最受歡迎的渦輪增壓裝置，它不用消耗任何電能，通過發動機排出的廢氣來推動葉輪，同時帶動同軸葉輪來吸入大量空氣，達到增壓的目的。廢氣渦輪增壓器也是目前效率最高的增壓裝置。但是這項技術的缺點同樣明顯：一是生產成本和維護成本昂貴，普通消費者難以承受；二是低速疲軟，要解決這個問題，就必須采用復合式增壓系統(即機械增壓與廢氣增壓并用)，這一來生產成本和維護成本只能居高不下。這也是廢氣增壓和機械增壓技術沿用了半個多世紀后仍無法全面普及的根本原因。?

國內有關汽車渦輪增壓技術的創新，如“四進氣口風力渦輪增壓器裝置”(專利公告號：CN2519022)、“空氣動力渦輪增壓器裝置”(專利公告號：CN1129281A)，其基本原理仍然停留在“自然吸氣”階段，即利用發動機自然吸氣產生的牽引力來推動渦輪風扇，然而發動機每一次吸氣沖程吸入的空氣量是衡定不變的(吸入的空氣多少由氣缸容量決定)，這種將發動機“吸氣力”轉化為風扇動力的“渦輪增壓器”充其量只是改變了氣流的運動軌跡，沒有從根本上提升進氣壓力，不僅如此，當發動機高速運動時，渦輪本身也成為了空氣?流動的障礙，因此這些創新至今沒有得到主流汽車行業界的認可。?

利用發動機吸氣功能、或利用發動機扭力、甚或直接以電動的方式來驅動渦輪風扇，無疑會對發動機功率產生消耗，對改善發動機性能意義不大。我們將損耗發動機動力或消耗發動機吸氣力的增壓器稱為被動式或消極式渦輪增壓器，將無損發動機動力同時有效增強發動機進氣壓力的增壓器稱為主動式或積極式渦輪增壓器。本發明采用外部風力(汽車與大氣摩擦產生的阻力)來驅動渦輪運動，產生的功效絕不亞于價格昂貴、穩居增壓器行業龍頭老大地位達半個多世紀的廢氣渦輪增壓器。?

(三)發明內容

1、風力渦輪增壓器的動力學原理：?

當汽車運行時，與空氣產生作用力和反作用力，在自然風速衡定不變的情況下，風速的增加與汽車速度相等，相對于靜止的汽車，風速隨車速的增加而增強，在風力驅動下，渦輪風扇將為發動機提供源源不斷的空氣壓力。?

2、風力渦輪增壓器的概念：?

利用汽車運動后與大氣產生的阻力(風力)來推動渦輪風扇，被推動的風扇同時帶動同軸葉輪高速運轉、使得過濾后的新鮮空氣形成高壓氣流進入節氣門、提升混合氣質量，改善燃燒效率、增強發動機動力的一種主動式增壓裝置。?

3、風力渦輪增壓器的結構：?

整個風力渦輪增壓裝置由集風口、集風管、渦輪外殼、軸承座、高速軸承、同軸風扇(葉輪)、進風口、排風口、排水閥、吸氣口、出氣口、及相應連接管道(Y型管)等部件組成(圖1、圖6、圖7)。?

4、風力渦輪增壓器的工作原理：?

當汽車開動時，大量空氣進入集風口、經集風管擠壓后形成高集束氣流推動“葉輪1”，此時“葉輪2”同步旋轉、將空氣濾清器里的空氣吸入后形成高壓氣流通過節氣門進入發動機(圖2)。?

5、風力渦輪增壓器的技術特點——與廢氣渦輪增壓器相比，兩者都不需要消耗發動機動力，但增壓的動力來源正好相反：廢氣渦輪增壓器依靠發動機排出的廢氣來推動風扇，風力渦輪則是依靠強勁的新鮮氣流來推動風扇；廢氣渦輪的工作環境惡劣(溫度高達數百乃至上千度)，而風力渦輪的工作環境優越(溫?度接近常溫)，決定了廢氣渦輪必須使用特殊材料來加工制造，工藝復雜而價格昂貴，相比之下，風力渦輪裝置只需要普通金屬材料、輔以質量較好的工業塑料，運用較簡單的工藝就能夠制作完成，在生產成本和維護成本上呈壓倒性優勢；傳統廢氣渦輪的另一大劣勢是需要中冷器來給進氣管輔助降溫，而風力渦輪根本不需要(圖3)。?

（四）附圖說明