[發(fā)明專利]一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710335359.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN106939824A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬超;李季;王航;王焱;李永泰;王澄宇;李成;袁道軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連依勒斯渦輪增壓技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F02B37/04
• 分類號(hào): F02B37/04;F02B37/24;F04D25/16;F04D29/54;F04D29/56;F04D29/66
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)屬于往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械，運(yùn)行范圍較為寬廣，而與內(nèi)燃機(jī)匹配的渦輪增壓器離心壓氣機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其高效運(yùn)行范圍較窄。當(dāng)增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配在低工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高工況則增壓器離心壓氣機(jī)葉輪超速。當(dāng)渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配在中高工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)低工況則增壓能力不足，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，扭矩不足，瞬態(tài)響應(yīng)性差，這是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一直以來的缺點(diǎn)。

因而，許多新型增壓技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中一種較好的方案為采用軸徑流渦輪增壓技術(shù)。傳統(tǒng)的軸徑流渦輪增壓器是由航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)衍變而來的，其中包括軸徑流壓氣機(jī)，即在徑流式壓氣機(jī)前加一級(jí)軸流壓氣機(jī)，把高壓比合理的分配到兩級(jí)壓氣機(jī)上去，可以在低輪周速度下達(dá)到預(yù)期高壓比，以滿足低速扭矩和高工況高壓比的要求。然而，由于該增壓器的渦輪特性沒有變，壓氣機(jī)端通過一根渦輪轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)軸流壓氣機(jī)和徑流壓氣機(jī)，低工況瞬態(tài)響應(yīng)性較差。

因此，如何滿足增壓器低工況的低速大扭矩、快速響應(yīng)性、高增壓壓力的要求，同時(shí)保證高工況高壓比，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)，能夠滿足增壓器的低速大扭矩、快速響應(yīng)性的要求，同時(shí)能夠保證高工況高壓比，且具有緊湊性和控制靈活等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)，包括一級(jí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸流壓氣機(jī)和一級(jí)由渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)的徑流壓氣機(jī)，所述軸流壓氣機(jī)與所述徑流壓氣機(jī)沿軸向依次設(shè)置，所述軸流壓氣機(jī)連接于電動(dòng)機(jī)，所述徑流壓氣機(jī)連接于所述渦輪增壓器的增壓器主軸。

優(yōu)選地，所述軸流壓氣機(jī)中沿軸向且朝向所述徑流壓氣機(jī)的方向依次包括可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉柵、一級(jí)軸流動(dòng)葉柵和一級(jí)軸流靜葉柵，所述可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉柵、所述一級(jí)軸流動(dòng)葉柵和所述一級(jí)軸流靜葉柵依次連接，且所述軸流動(dòng)葉柵連接于所述電動(dòng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述徑流壓氣機(jī)包括徑流葉輪、葉輪罩、擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)蝸殼，所述徑流葉輪、所述擴(kuò)壓器、所述壓氣機(jī)蝸殼沿徑向由內(nèi)向外依次套設(shè)，所述葉輪罩罩設(shè)于所述徑流葉輪的外側(cè)且連接于所述壓氣機(jī)蝸殼，所述徑流葉輪連接于所述增壓器主軸。

優(yōu)選地，所述可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼、所述軸流靜葉柵的外殼以及所述葉輪罩沿軸向依次設(shè)置，所述可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼與所述軸流靜葉柵的外殼之間在軸向上密封連接，所述軸流靜葉柵的外殼與所述葉輪罩之間設(shè)有用于氣體通過的通氣間隙。

優(yōu)選地，還包括流量擴(kuò)大環(huán)，所述流量擴(kuò)大環(huán)包括用于套設(shè)于所述可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼外側(cè)的環(huán)狀的連接壁和繞周向設(shè)于所述連接壁內(nèi)側(cè)的葉片，所述葉輪罩包括沿徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁，且所述內(nèi)環(huán)壁和所述外環(huán)壁相連，所述內(nèi)環(huán)壁與所述軸流靜葉柵的外殼之間形成所述通氣間隙，所述外環(huán)壁與所述連接壁密封連接，所述葉片、所述可調(diào)IGV預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼、所述軸流靜葉柵的外殼、所述內(nèi)環(huán)壁、所述外環(huán)壁、所述連接壁之間形成機(jī)匣防喘結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述流量擴(kuò)大環(huán)還包括套設(shè)于所述連接壁外側(cè)的環(huán)狀的支撐壁，所述支撐壁與所述壓氣機(jī)蝸殼固定連接，且所述支撐壁、所述壓氣機(jī)蝸殼、所述外環(huán)壁、所述連接壁之間形成用于散熱的空腔。

本發(fā)明提供的復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)中，軸流壓氣機(jī)由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)，徑流壓氣機(jī)由增壓器主軸帶動(dòng)。軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)之間的氣流匹配可以通過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)。

發(fā)動(dòng)機(jī)低工況時(shí)，渦輪增壓器動(dòng)力不足，轉(zhuǎn)速降低，增壓能力較弱。此時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓，增壓壓力主要來源于軸流壓氣機(jī)，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低工況增壓壓力的需求，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)不受發(fā)動(dòng)機(jī)工況影響，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)性。發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)，軸流壓氣機(jī)通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一級(jí)增壓，此時(shí)，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速較高，通過增壓器主軸帶動(dòng)徑流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高工況的高增壓需求。

可見，此種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)中，軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)依次由電動(dòng)機(jī)和增壓器主軸分別驅(qū)動(dòng)做功，能夠滿足增壓器滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的低速大扭矩、高增壓壓力和快速響應(yīng)性需求，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸流壓氣機(jī)控制更為靈活，可以使轉(zhuǎn)速提高，增大進(jìn)入徑流壓氣機(jī)中的氣流，同時(shí)，在高工況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)所需的高增壓壓力，且具有緊湊性的優(yōu)勢(shì)，從而保證配備該復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的增壓器滿足柴油機(jī)全工況的匹配需求。

附圖說明