[發(fā)明專利]一種同心組合雙轉(zhuǎn)子廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710309251.1
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107060992A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張繼忠;高鵬浩;張樹勇;何洪;張俊躍;門日秀;錢煜平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國北方發(fā)動機研究所（天津）
• 主分類號: F02B37/013
• 分類號: F02B37/013;F02B37/00;F02B37/16;F02B37/18;F02C6/12
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司12211
• 代理人: 馬倩倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于渦輪增壓技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種同心組合雙轉(zhuǎn)子廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動機排出廢氣的能量驅(qū)動來壓縮新鮮空氣到氣缸內(nèi)，在相同發(fā)動機排量條件下，增加發(fā)動機進氣量，來匹配發(fā)動機噴射更多的燃油，使其充分燃燒，達到提高功率的目的，目前在汽油機、柴油機等活塞式內(nèi)燃機上得到廣泛的應(yīng)用。

隨著發(fā)動機功率密度的強化和排放法規(guī)的日趨嚴格，單級增壓已無法滿足發(fā)動機的全地域環(huán)境的工作需求，常規(guī)的單級增壓壓比低，其壓比提高會帶來流量范圍窄、可靠性裕度下降的問題；

因此，出現(xiàn)了二級(或多級)可調(diào)增壓系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)對多臺增壓器的串、并聯(lián)組合，達到高壓比和寬流量范圍的目的，但由于采用多臺增壓器，同時也帶來了重量增加、體積龐大、系統(tǒng)總效率低、單渦雙壓流量范圍窄、管路布置復(fù)雜等突出的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種同心組合雙轉(zhuǎn)子廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用同心軸將兩組壓氣機葉輪和渦輪進行組合，設(shè)計合理的進氣和排氣通道，使用旁通結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)，從而同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、壓比高和流量范圍寬的優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種同心組合雙轉(zhuǎn)子廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括通過同心軸連接在一起的雙壓氣機葉輪與雙渦輪，形成兩級廢氣渦輪增壓結(jié)構(gòu)；

所述雙壓氣機葉輪分別為低壓級壓氣機葉輪和高壓級壓氣機葉輪，所述雙渦輪分別為高壓級渦輪和低壓級渦輪，所述低壓級壓氣機葉輪和低壓級渦輪構(gòu)成低壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)，所述高壓級壓氣機葉輪和高壓級渦輪構(gòu)成高壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述高壓級渦輪采用徑流式或混流式，所述低壓級渦輪采用軸流式。

進一步的，所述高壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)安裝在同心軸上低壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)形成高壓級居內(nèi)布置結(jié)構(gòu)；或者，所述高壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)安裝在同心軸上低壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)的外側(cè)形成高壓級居外布置結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述低壓級壓氣機葉輪和高壓級壓氣機葉輪采用離心式，且低壓級壓氣機葉輪和高壓級壓氣機葉輪同向布置或者背向布置。

進一步的，所述同心軸包括內(nèi)軸和外軸，所述內(nèi)軸為實心軸，外軸為空心軸，且套裝在內(nèi)軸外側(cè)；所述雙壓氣機葉輪與雙渦輪通過內(nèi)軸和外軸組合在一起，實現(xiàn)同軸不同速，相互耦合運動。

進一步的，所述外軸通過外軸軸承安裝在增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所述外軸軸承為浮動軸承或滾珠軸承；所述內(nèi)軸通過內(nèi)軸軸承安裝在增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，內(nèi)軸軸承為滾珠軸承，且內(nèi)軸軸承設(shè)置在增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體的內(nèi)側(cè)或中部或外側(cè)。

進一步的，所述低壓級壓氣機葉輪端通道設(shè)有壓氣機端低壓級旁通閥，所述高壓級壓氣機葉輪端通道設(shè)有壓氣機端高壓級旁通閥；所述高壓級渦輪端通道設(shè)有渦輪端高壓級旁通閥，所述低壓級渦輪端通道設(shè)有渦輪端低壓級旁通閥；

當壓氣機端低壓級旁通閥和渦輪端低壓級旁通閥關(guān)閉，壓氣機端高壓級旁通閥和渦輪端高壓級旁通閥打開時，則低壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)單獨工作；

當壓氣機端高壓級旁通閥和渦輪端高壓級旁通閥關(guān)閉，壓氣機端低壓級旁通閥和渦輪端低壓級旁通閥打開時，則高壓級渦輪-壓氣機結(jié)構(gòu)單獨工作；

當壓氣機端低壓級旁通閥、渦輪端低壓級旁通閥、壓氣機端高壓級旁通閥和渦輪端高壓級旁通閥四個旁通閥均關(guān)閉時，兩級廢氣渦輪增壓結(jié)構(gòu)同時工作，并實現(xiàn)串聯(lián)進氣，兩級增壓。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明利用同心軸將兩組壓氣機葉輪和渦輪進行緊密組合，兩個增壓器可以實現(xiàn)同軸不同速，相互組合運動，雙壓氣機葉輪與雙渦輪通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)進氣，達到提高壓比、拓寬工作范圍以及提高結(jié)構(gòu)緊湊性的目的。

本發(fā)明利用同心軸將兩組壓氣機葉輪和渦輪進行緊密組合，設(shè)計合理的進氣和排氣通道，使用旁通結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)，從而同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、壓比高和流量范圍寬；可以與多種型號的軍用發(fā)動機進行匹配，并有效的提高發(fā)動機的功率密度。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的高壓級居內(nèi)壓氣機葉輪同向軸承內(nèi)置方案示意圖；

圖2為本發(fā)明的高壓級居內(nèi)壓氣機葉輪同向軸承中置方案示意圖；

圖3為本發(fā)明的高壓級居內(nèi)壓氣機葉輪同向軸承外置方案示意圖；

圖4為本發(fā)明的高壓級居內(nèi)壓氣機葉輪背向軸承內(nèi)置方案示意圖；