[發明專利]小型渦輪增壓器的壓氣機葉輪

在審

• 申請號: 201310744821.1
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103758782A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 唐云冰;何進;吉秋菊
• 申請（專利權）人: 常州環能渦輪動力股份有限公司
• 主分類號: F04D29/26
• 分類號: F04D29/26
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 錢鎖方

技術領域

本發明屬于渦輪增壓器領域，具體是一種小型渦輪增壓器的壓氣機葉輪。

背景技術

渦輪增壓器技術通過渦輪增壓提高進氣密度，可以全面改善發動機的動力性、經濟性以及排放指標等綜合性能，給發動機注入強勁動力，被譽為內燃機發展史上的第二個里程碑。

渦輪增壓器被稱為發動機的救世主，在柴油發動機上應用較早，迄今為止柴油機增壓技術相對來說已經很成熟了。汽油發動機增壓還是70年代末期以后才開始得到實際的應用，相比柴油發動機增壓器其關鍵技術還有提高改進的空間。汽油發動機與柴油發動機在工作原理上存在著一些差異，主要是汽油機進入汽缸的不是純空氣，而是汽油與空氣的混合氣，壓力過大，容易產生暴燃。一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未增壓的相比，可提高約40％，甚至更多，而且還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。但對于汽油機來說，增壓后提高了缸內燃燒氣體的溫度和壓力，增加了燃燒室受熱零件的熱負荷，很容易產生暴震，從而使發動機機械性能、潤滑性能受到影響，這是迄今為止增壓技術在汽油機上應用存在的主要問題。因此安裝渦輪增壓器必須要避免暴燃。另外，汽油機的轉速比柴油機高，空氣流量變化大，很容易造成渦輪增壓器反應滯后。針對汽油機使用渦輪增壓器出現的一系列問題，需要做一系列的改進，使汽油機也能順利地應用廢氣渦輪增壓器。

目前，渦輪增壓技術正向兩個方面發展：一是向小功率汽油機方向發展；二是向高增壓和超高增壓方向發展。壓氣機葉輪是渦輪增壓器中最重要的零件之一，也是增壓器中技術含量最高的零件之一,它的性能基本上體現了增壓器設計和制造的總體水平。要研制和開發小型車用高壓比、高效率和使用流量范圍寬的增壓器,壓氣機葉輪的設計和制造技術是其中最關鍵的技術之一。隨著渦輪增壓技術向中小功率內燃機方向的發展,對葉輪的結構設計、性能及強度的要求愈來愈高。

常規壓氣機結構分成三個部分組成，前段的螺母，中端的葉輪部分，后端的軸封部分，如下頁圖1所示。整體式壓氣機是把普通渦輪增壓器上的螺母、壓氣機和軸封三個零件整合成一個零件，螺紋旋向與壓氣機的旋轉方向相反。這樣的結構存在著零件多，加工工序多的缺點，而且通常結構的壓輪裝螺母的一段采用的是圓柱面式設計，壓輪即葉輪在工作狀態下，與氣流發生高速摩擦，從而產生爆震，噪音極大。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種加工制造方便的噪音低的小型渦輪增壓器的壓氣機葉輪。

本發明采用了如下技術方案：

小型渦輪增壓器的壓氣機葉輪，它包括軸封、壓輪以及螺母，壓輪包括輪盤和葉片，所述的軸封、壓輪以及螺母設置為一體，螺母的端部設為子彈頭形狀，軸封的周面上設有至少兩個活塞槽。

所述的葉片與葉片之間的氣流通道上設有用于減少二次氣流的槽痕。

本發明的優點是減少了零件數量，降低了成本，有利于在小排量家用轎車上廣泛運用；軸封和壓輪作成一體式，降低了加工的精度，間接減少了加工成本；極大的降低了氣流的阻力，從而降低噪音，提高轉了的穩定性。

附圖說明

圖1為現有技術中壓氣輪的結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

如圖2所示，小型渦輪增壓器的壓氣機葉輪，它包括軸封1、壓輪2以及螺母3，壓輪2包括輪盤2a和葉片2b，所述的軸封1、壓輪2以及螺母3設置為一體，螺母3的端部3a設為子彈頭形狀，軸封1的周面上設有至少兩個活塞槽1a，該活塞槽為密封環活塞槽，葉片與葉片之間的氣流通道上設有用于減少二次氣流的槽痕。

這種結構的優勢在是減少了零件數量，降低了成本，有利于在小排量家用轎車上廣泛運用；軸封、壓輪螺母作成一體式，降低了加工的精度，間接減少了加工成本。

壓輪的螺母采用子彈頭的流線型設計，螺母右端是圓滑光順的曲面，工作時高速氣流可以沿著子彈頭式的表面光順地流向壓輪葉片，降低了氣流的阻力，從而降低噪音，提高轉了的穩定性。

壓輪采用的是6長6短的前傾后彎式葉片，葉片的曲面類型為自由曲面，其中，最大包絡角為68°，葉片最薄厚度0.5mm，最小葉片間距2mm，加工當中，盡量保證葉片的光滑，輪盤的相鄰葉片之間的氣流通道上則需保留一定的槽痕，槽痕為銑削刀痕，以減少二次流，從而提高葉輪的整體性能；采用這種長短葉片的設計方式，提高了壓輪的效率和流通能力，從而可以減小葉輪尺寸，這對于整個增壓器的尺寸起到了顯著的作用；減少葉輪尺寸還可以減小轉子的慣量，明顯改善增壓器發動機的加速系能。

壓輪采用鍛造鋁合金材料通過五軸數控加工中心進行葉片的整體銑削加工。葉輪整體銑削加工，是指毛坯采用鍛壓件，然后車削成為葉輪回轉體的基本形狀，在五軸數控加工中心上使輪轂與葉片一次加工完成。其優勢是采用五軸加工的壓輪其強度要比鑄造件的高；葉輪的整體三維外形是通過五軸加工中心直接銑出來的，不需要模具，因此可以免去模具的費用并縮短開發的周期；數控加工出來的壓輪其曲面誤差小，動平衡時去質量較少，可大大提高加工效率及加工精度,縮短制與生產周期。