專利名稱：小型渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種渦輪增壓器，尤其是一種適用于四缸和三缸中小型功率的汽車、工程機(jī)械、特種車輛、船用和發(fā)電等多種用途的發(fā)動(dòng)機(jī)的小型渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
增壓技術(shù)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的主要措施之一，而應(yīng)用最廣泛的是采用渦輪增壓技術(shù)。渦輪增壓器是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫廢氣能量驅(qū)動(dòng)渦輪葉輪高速旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)在同一軸上的壓氣機(jī)葉輪以同樣轉(zhuǎn)速高速運(yùn)轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪吸入新鮮空氣并將空氣壓縮后送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的空氣密度和充氣量成倍地提高，這樣就能提供更多的燃油燃燒，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)改善了燃油的燃燒條件，使燃油充分燃燒，因而降低了燃油消耗，減少了排入大氣中的廢氣有毒物的比例，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的作用。所以增壓技術(shù)是適應(yīng)環(huán)保法規(guī)和改善現(xiàn)代動(dòng)力車輛和工程機(jī)械的重要技術(shù)措施之一，也被稱作“綠色革命”。
隨著國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的意識(shí)日益加強(qiáng)，各發(fā)動(dòng)機(jī)廠家都加大了對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)力度。而且對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)指標(biāo)要求也越來(lái)越高。目前國(guó)內(nèi)六缸發(fā)動(dòng)機(jī)已普遍采用了渦輪增壓器，但中小缸徑的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)還幾乎沒(méi)有采用渦輪增壓器，其主要原因是渦輪增壓器尺寸要求小，結(jié)構(gòu)可靠性要求高，匹配性能要求好，同時(shí)要滿足歐II排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種高性能、高可靠性、實(shí)用的小型渦輪增壓器，以滿足中小缸徑的四缸和三缸中小型功率發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的需要。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是小型渦輪增壓器，由動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)、軸承體芯部總成、離心式葉輪壓氣機(jī)、執(zhí)行器總成和放氣閥門組件五大部分組成；動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)和離心式葉輪壓氣機(jī)分別固定于軸承體芯部總成的軸承體的兩端；執(zhí)行器總成通過(guò)執(zhí)行器支架安裝在動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)的渦輪箱上，其與安裝于渦輪箱上的出氣口法蘭內(nèi)的放氣孔上的放氣閥門組件連接，離心式葉輪壓氣機(jī)中的壓氣機(jī)葉輪固定于動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸另一端，且與動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子懸臂安裝在軸承體的兩端；渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承套浮動(dòng)于軸承體的軸承孔內(nèi)；離心式葉輪壓氣機(jī)中的壓氣機(jī)葉輪將止推軸承、密封套、封油蓋由里向外依次壓入到軸承體壓氣機(jī)端內(nèi)；其特征是所述壓氣機(jī)葉輪采用低輪轂?zāi)妇€、增大葉型面積、長(zhǎng)短葉片重疊度高的前傾后彎葉輪，渦輪轉(zhuǎn)子采用低慣量、大弧面變截面梁葉片。
本實(shí)用新型所采用進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述止推軸承具有三楔形面油膜。
本實(shí)用新型所采用再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述密封套為迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型所采用更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述封油蓋為迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)。
由于采用了上述技術(shù)設(shè)計(jì)方案，本實(shí)用新型降低了渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了轉(zhuǎn)子總成的動(dòng)平衡精度，使得增壓器能夠在140000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定可靠地運(yùn)行；擴(kuò)寬了空氣流量、壓比和壓氣機(jī)高效率區(qū)的工作范圍，使得增壓器能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配得到更好性能要求；同時(shí)在壓氣端采用了迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)的密封套和封油蓋，解決了壓氣機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)容易漏油的難題。試驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)用新型與廣西玉柴機(jī)器股份有限公司YC4108ZQ和YC4108ZLQ及YC4110ZLQ四缸發(fā)動(dòng)機(jī)匹配后，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能得到顯著提高，排放滿足了歐II排放標(biāo)準(zhǔn)要求，并順利通過(guò)了1000小時(shí)可靠性耐久考核試驗(yàn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步描述本實(shí)用新型。
如圖1和圖2所示的小型渦輪增壓器，由動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)、軸承體芯部總成、離心式葉輪壓氣機(jī)、執(zhí)行器總成28和放氣閥門組件31五大部分組成；其中動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)包括渦輪箱1和渦輪轉(zhuǎn)子2；離心式葉輪壓氣機(jī)包括壓氣機(jī)葉輪20和壓氣機(jī)渦殼18；軸承體芯部總成包括軸承體8和軸承套9及擋圈7。
壓氣機(jī)葉輪20采用低輪轂?zāi)妇€、增大葉型面積、長(zhǎng)短葉片重疊度高的前傾后彎葉輪，渦輪轉(zhuǎn)子2采用低慣量、大弧面變截面梁葉片。
渦輪箱1與軸承體8的連接通過(guò)熱端壓板5和耐熱螺釘6固定，而且渦輪箱1繞軸承體8內(nèi)渦輪轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸中心線能360°任意旋轉(zhuǎn)安裝固定，以非常方便地在發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行安裝，渦輪箱1設(shè)計(jì)為360°全周進(jìn)氣長(zhǎng)梨形截面的單通道結(jié)構(gòu)4，其進(jìn)氣和出氣口法蘭型式按發(fā)動(dòng)機(jī)借口要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其出氣口法蘭內(nèi)設(shè)置了放氣孔，并在此安裝了放氣閥們組件31。放氣閥們組件31與執(zhí)行器總成28連接。
壓氣機(jī)渦殼18與軸承體8的連接通過(guò)冷端壓板21和螺栓22固定，且壓氣機(jī)渦殼18繞軸承體8內(nèi)渦輪轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸中心線能360°任意旋轉(zhuǎn)安裝固定，以非常方便地在發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行安裝，且壓氣機(jī)渦殼18的出氣口附近設(shè)置了取壓孔，并在此安裝了氣嘴16，壓氣機(jī)渦殼18集氣道呈蝸牛狀，其通流流道形狀為變圓截面。
執(zhí)行器總成28通過(guò)執(zhí)行器支架27和螺栓26固定于渦輪箱1上，其由離心式葉輪壓氣機(jī)輸出端的壓氣機(jī)渦殼18采集空氣壓力來(lái)控制，從而調(diào)節(jié)安裝在渦輪箱1上的放氣閥們組件31中的放氣閥門的開(kāi)啟與大小。
渦輪轉(zhuǎn)子2和壓氣機(jī)葉輪20懸臂安裝在軸承體8的兩端；渦輪轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸通過(guò)兩個(gè)徑向進(jìn)油浮動(dòng)的軸承套9浮動(dòng)于軸承體8的軸承孔內(nèi)。
鎖緊螺母19將壓氣機(jī)葉輪20、止推軸承10、密封套11、封油蓋12固緊在渦輪轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸的另一端上組成了轉(zhuǎn)子總成，止推軸承10、密封套11、封油蓋12被由里向外依次壓入到軸承體8壓氣機(jī)端內(nèi)；壓氣機(jī)葉輪20和渦輪轉(zhuǎn)子2經(jīng)過(guò)了精密的單件動(dòng)平衡，轉(zhuǎn)子總成經(jīng)過(guò)精密的組合動(dòng)平衡，從而保證增壓器能夠在140000轉(zhuǎn)/分的高速下穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
承受軸系止推力采用了三楔形面油膜的止推軸承10；轉(zhuǎn)子總成的渦輪端和壓氣機(jī)端的油和氣的密封分別采用單個(gè)密封環(huán)3和23結(jié)構(gòu)，同時(shí)在壓氣機(jī)端采用了迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)的密封套11和封油蓋12，解決了壓氣機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)容易漏油的難題。
軸承體8上端有一個(gè)進(jìn)油孔24，潤(rùn)滑油徑向進(jìn)入軸承體8后分成兩路，一路潤(rùn)滑壓氣機(jī)端的軸承套9和渦輪轉(zhuǎn)子2軸頸及具有三楔形面油膜的止推軸承10，另一路潤(rùn)滑渦輪端的軸承套9和渦輪轉(zhuǎn)子2軸頸，潤(rùn)滑油最后通過(guò)軸承體8下端的回油孔流到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱。
權(quán)利要求1.小型渦輪增壓器，由動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)、軸承體芯部總成、離心式葉輪壓氣機(jī)、執(zhí)行器總成(28)和放氣閥門組件(31)五大部分組成；動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)和離心式葉輪壓氣機(jī)分別固定于軸承體芯部總成的軸承體(8)的兩端；執(zhí)行器總成(28)通過(guò)執(zhí)行器支架(27)安裝在動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)的渦輪箱(1)上，其與安裝于渦輪箱(1)上的出氣口法蘭內(nèi)的放氣孔上的放氣閥門組件(31)連接，離心式葉輪壓氣機(jī)中的壓氣機(jī)葉輪(20)固定于動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸另一端，且與動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子(2)懸臂安裝在軸承體(8)的兩端；渦輪轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承套(9)浮動(dòng)于軸承體(8)的軸承孔內(nèi)；離心式葉輪壓氣機(jī)中的壓氣機(jī)葉輪(20)將止推軸承(10)、密封套(11)、封油蓋(12)由里向外依次壓入到軸承體(8)壓氣機(jī)端內(nèi)；其特征是所述壓氣機(jī)葉輪(20)采用低輪轂?zāi)妇€、長(zhǎng)短葉片重疊度高的前傾后彎葉輪，渦輪轉(zhuǎn)子(2)采用低慣量、大弧面變截面梁葉片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型渦輪增壓器，其特征是所述止推軸承(10)具有三楔形面油膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型渦輪增壓器，其特征是所述密封蓋(11)為迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型渦輪增壓器，其特征是所述封油蓋(12)為迷宮式環(huán)繞結(jié)構(gòu)。
專利摘要小型渦輪增壓器，由動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)、軸承體芯部總成、離心式葉輪壓氣機(jī)、執(zhí)行器總成和放氣閥門組件組成；動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)和離心式葉輪壓氣機(jī)分別固定于軸承體芯部總成兩端；執(zhí)行器總成安裝在動(dòng)力葉輪渦輪機(jī)的渦輪箱上，其與安裝于渦輪箱上的放氣閥門組件連接，壓氣機(jī)葉輪固定于渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸另一端，且與渦輪轉(zhuǎn)子懸臂安裝在軸承體的兩端；渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)于軸承體的軸承孔內(nèi)；壓氣機(jī)葉輪將止推軸承、密封套、封油蓋由里向外依次壓入到軸承體壓氣機(jī)端內(nèi)；其特征是所述壓氣機(jī)葉輪采用低輪轂?zāi)妇€、長(zhǎng)短葉片重疊度高的前傾后彎葉輪，渦輪轉(zhuǎn)子采用低慣量、大弧面變截面梁葉片。本實(shí)用新型提高了轉(zhuǎn)子總成的動(dòng)平衡精度，使其能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
文檔編號(hào)F02B41/00GK2697327SQ20032012415
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者王一棣, 鄧茅橋, 吳玉堂, 鄔喜來(lái) 申請(qǐng)人:湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司