[發明專利]一種具有可變幾何壓氣機的渦輪增壓器

在審

• 申請號: 202111207231.6
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113931735A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 閆健菲;王祺;張卓沛;張斌;王雅玲
• 申請（專利權）人: 天津北方天力增壓技術有限公司
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22;F04D29/46;F04D27/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開了一種具有可變幾何壓氣機的渦輪增壓器，包括可變幾何壓氣機，該壓氣機包括壓氣機葉輪和壓氣機蝸殼基體；壓氣機蝸殼基體的內腔，設置有壓氣機導流套；壓氣機葉輪位于壓氣機導流套的內腔中；壓氣機導流套的右端徑向外壁設置有環繞分布的可變流道滑塊；壓氣機導流套中部徑向外壁和壓氣機蝸殼基體的內腔壁之間，具有可變流道滑塊安裝內腔；可變流道滑塊，位于可變流道滑塊安裝內腔中；可變流道滑塊的右側壁、壓氣機導流套右端外壁以及壓氣機蝸殼基體的內腔壁之間的空間，是橫截面面積可調節的壓氣機蝸殼腔道。本發明能夠提高渦輪增壓器的性能，兼顧發動機的高低速工況性能，同時可以消除因使用工況急劇變化而帶來的壓氣機喘振現象。

技術領域

本發明涉及流體機械渦輪增壓器技術領域，特別是涉及一種具有可變幾何壓氣機的渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓器的作用，是向發動機提供更多的壓縮空氣，使發動機可以燃燒更多的燃油，從而產生更多的功率，改善發動機的燃油經濟性，減少發動機排放廢氣的有害成分。正是由于增壓器具有節能環保的效果，使得增壓技術在發動機領域得到了全面推廣。

渦輪增壓器，是增壓發動機的重要零部件，在發動機小型化、降低燃油消耗率、降低排放污染物等方面，起到了重要作用。渦輪增壓器需要與發動機聯合匹配，以達到最佳的使用性能，不同用途的發動機對于渦輪增壓器的性能要求各不相同。其中，對于道路及非道路領域的發動機而言，渦輪增壓器需要兼顧發動機的低速及高速性能；另外，如果發動機的使用工況復雜以及不合理的使用，容易造成渦輪增壓器發生喘振，影響渦輪增壓器的可靠性。

參見圖1a所示，現有的渦輪增壓器，主要包括壓氣機蝸殼1、軸承體2和渦輪箱3。壓氣機蝸殼1和渦輪箱3中的流道結構，直接影響渦輪增壓器的性能，通常用0-0截面面積來描述壓氣機蝸殼1和渦輪箱3中的流道的流通能力。

需要說明的是，壓氣機蝸殼1中的流道結構，即為：壓氣機蝸殼1中位于壓氣機蝸殼進氣口以及壓氣機蝸殼出口之間的、用于外部空氣流入、通過并流出的空氣流道，該空氣流道中的空氣進氣氣流會驅動位于壓氣機蝸殼進氣口和壓氣機蝸殼出口之間的壓氣機葉輪；

渦輪箱3中的流道結構，即為：渦輪箱3中位于壓氣機蝸殼進氣口和壓氣機蝸殼出口之間的廢氣流道，該廢氣流道中的廢氣氣流，驅動渦輪轉軸轉動。

壓氣機蝸殼1和渦輪箱3中流道的0-0截面面積，是指殼體的腔道(例如壓氣機蝸殼1中的空氣流道，或渦輪箱3中的廢氣流道)從0度到360度，按照預設的間隔角度(例如22.5度)為單位，在對每一個截面面積進行等環量設計時，0度截面(即橫截面)對應的截面面積，0-0截面面積為殼體腔道(即壓氣機蝸殼1中的空氣流道，或渦輪箱3中的廢氣流道)的最大面積(橫截面面積)，用于描述和評價殼體腔道的最大流通能力，參見圖1b和圖1c所示。

如圖1b所示，圖1b為壓氣機蝸殼1中的空氣流道(即壓氣機蝸殼腔道1001)的縱向(即前后方向)截面示意圖；該視圖為面向空氣進口501(即壓氣機蝸殼進氣口)方向展示的壓氣機蝸殼腔道1001角度劃分圖示，壓氣機蝸殼腔道1001的另一端為增壓后氣體出口502(即壓氣機蝸殼出氣口)。0°的起始位置與水平方向成22.5°夾角，腔道的角度劃分是沿逆時針方向以22.5°為間隔設計的。為了提高腔道1001內壁壁面的光滑程度，可以選擇0°的起始位置與水平方向成22.5°夾角，腔道的角度劃分是沿逆時針方向以11.25°為間隔設計。0°的起始位置與水平方向的夾角取值范圍為0～45°，腔道的角度劃分最大為30°間隔設計。圖1b所示的壓氣機蝸殼腔道角度劃分的設計旋轉方向為逆時針方向，是用于配合右旋壓氣機葉輪的，如果配合左旋壓氣機葉輪，則壓氣機蝸殼腔道角度劃分設計旋轉方向為順時針方向。