一種渦輪增壓器和發(fā)動機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種渦輪增壓器和發(fā)動機，包括渦輪和葉輪，在渦輪側設置有渦輪進管和渦輪出管，在葉輪側設置有葉輪進管和葉輪出管；包括第一驅動器，在渦輪進管內安裝有廢氣擋板，廢氣擋板固定在轉軸上；第一驅動器驅動轉軸旋轉，在第一驅動器上連接有第一壓力管，第一壓力管與葉輪出管相連接，第一壓力管內的空氣壓力驅動轉軸旋轉。本實用新型采用葉輪出管內的空氣壓力作為第一驅動器的動力來源，使廢氣擋板打開角度與葉輪出管內的空氣壓力成正比關系，減少葉輪出管內的空氣壓力波動，改善渦輪增壓器的遲滯效應和發(fā)動機的功率和扭矩曲線，提高了發(fā)動機響應性。
【專利說明】
一種渦輪増壓器和發(fā)動機
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及發(fā)動機領域，特別涉及一種渦輪增壓器和發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]隨著發(fā)動機技術的發(fā)展，汽油機增壓技術發(fā)展迅速。為了提高小排量發(fā)動機的功率和扭矩，提高燃油經(jīng)濟性和降低尾氣排放，使發(fā)動機小型化、輕量化，增壓技術的使用變得越來越普遍。
[0003]渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發(fā)動機轉速增大，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增加，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整發(fā)動機的轉速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。
[0004]因為依靠廢氣能量來沖動渦輪，發(fā)動機轉速越高，排氣速度越快，渦輪增壓器的增壓效果就越好。轉速較低時，因為排氣速度也低，廢氣就沒有足夠的能量來驅動渦輪。所以渦輪增壓器一般都存在一個啟動轉速，低于這個轉速，渦輪增壓器將不會啟動。這會導致發(fā)動機低速時功率和扭矩不足，加速無力。而當發(fā)動機油門開大，從低速開始急加速時，渦輪要從靜止開始加速，其轉速提升總會滯后于油門變化，導致發(fā)動機輸出功率明顯跟不上油門反應，這就是渦輪增壓器的遲滯效應。對于工況經(jīng)常變化的車用發(fā)動機而言，這些缺點顯得非常突出，不僅降低了發(fā)動機的響應性，而且因為發(fā)動機提速過程中的動力變化顯得突兀，甚至使車輛的可操作性變差。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提出一種渦輪增壓器和發(fā)動機，以提高渦輪增壓器啟動轉速，改善渦輪增壓器的遲滯效應和發(fā)動機的功率和扭矩曲線，提高了發(fā)動機響應性。
[0006]—方面，本實用新型提供了一種渦輪增壓器，包括渦輪和葉輪，在渦輪側設置有渦輪進管和渦輪出管，在葉輪側設置有葉輪進管和葉輪出管;包括第一驅動器，在渦輪進管內安裝有廢氣擋板，廢氣擋板固定在轉軸上;第一驅動器驅動轉軸旋轉，在第一驅動器上連接有第一壓力管，第一壓力管與葉輪出管相連接，第一壓力管內的空氣壓力驅動轉軸旋轉。
[0007]為了調節(jié)調節(jié)彈簧的預緊力，在進一步的技術方案中，第一驅動器包括筒體、隔膜、調節(jié)彈簧、推桿;隔膜將筒體內腔體分隔為上腔體和下腔體;第一壓力管與上腔體連接；在筒體上安裝有用于調節(jié)調節(jié)彈簧預緊力的調節(jié)螺栓，調節(jié)彈簧位于下腔體內，調節(jié)彈簧兩端分別抵靠在調節(jié)螺栓和隔膜上，推桿兩端分別與隔膜和轉軸相連接。
[0008]為了保護渦輪增壓器，使葉輪出管的空氣壓力維持一個穩(wěn)定值，在進一步地技術方案中，在渦輪側設置有廢氣旁通道，廢氣旁通道使渦輪進管和渦輪出管相連，在廢氣旁通道內安裝有廢氣旁通閥，廢氣旁通道入口位于廢氣擋板上游。
[0009]進一步地，包括第二驅動器，第二驅動器驅動廢氣旁通閥開閉，在第二驅動器上連接有第二壓力管，第二壓力管與葉輪出管相連接，第二壓力管內的空氣壓力驅動廢氣旁通閥開閉。
[0010]為了降壓保護渦輪增壓器，在進一步地技術方案中，在葉輪側設置有進氣旁通道，進氣旁通道使葉輪進管和葉輪出管相連接，在進氣旁通道內安裝在泄壓閥。
[0011]另外，本實用新型還提供了一種發(fā)動機，包括上述的渦輪增壓器。
[0012]本實用新型提供的一種渦輪增壓器和發(fā)動機，采用葉輪出管內的空氣壓力作為第一驅動器的動力來源。當葉輪出管內的空氣壓力增大時，廢氣擋板打開角度隨之增大，進入渦輪室內的廢氣通道截面積隨之增大，保證發(fā)動機排氣暢通，充分發(fā)揮增壓作用。當葉輪出管內的空氣壓力減少時，廢氣擋板打開角度隨之減少，進入渦輪室內的廢氣通道截面積隨之減少，使進入渦輪的廢氣速度加快，加大對渦輪的沖擊力度，使渦輪在發(fā)動機低速下也可啟動，采用葉輪出管內的空氣壓力作為第一驅動器的動力來源，使廢氣擋板打開角度與葉輪出管內的空氣壓力成正比關系，減少葉輪出管內的空氣壓力波動，改善渦輪增壓器的遲滯效應和發(fā)動機的功率和扭矩曲線，提高了發(fā)動機響應性。
【附圖說明】
[0013]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0014]圖1為本實用新型渦輪增壓器示意圖；
[0015]圖2為本實用新型第一驅動器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0017]如圖1所示，本實用新型優(yōu)選提供渦輪增壓器，包括渦輪I和葉輪2，渦輪I和葉輪2同軸連接，渦輪I驅動葉輪2—起旋轉。在渦輪I側設置有渦輪進管11和渦輪出管10，在葉輪2側設置有葉輪進管20和葉輪出管21。發(fā)動機排出的廢氣從渦輪進管11進入，經(jīng)過渦輪I后從渦輪出管10排出?？諡V器的空氣從葉輪進管20進入，經(jīng)葉輪2壓縮后從葉輪出管21排出，葉輪出管21排出的增壓空氣進入發(fā)動機氣缸。
[0018]為了提高渦輪增壓器啟動轉速，改善渦輪增壓器的遲滯效應和發(fā)動機的功率和扭矩曲線，提高了發(fā)動機響應性。
[0019]在渦輪進管11內安裝有廢氣擋板3，廢氣擋板3固定在轉軸4上。轉軸4與廢氣擋板3的一側固定。第一驅動器7驅動轉軸4旋轉，在第一驅動器7上連接有第一壓力管75，第一壓力管75與葉輪出管21相連接，第一壓力管75內的空氣壓力驅動轉軸4旋轉。第一驅動器7可以采用單程汽缸。
[0020]如圖2所示，本實用新型提供了第一驅動器7，包括筒體70、隔膜71、調節(jié)彈簧72、推桿74;隔膜71將筒體70內腔體分隔為上腔體和下腔體;第一壓力管75與上腔體連通;在筒體70上安裝有用于調節(jié)調節(jié)彈簧72預緊力的調節(jié)螺栓73，調節(jié)彈簧72位于下腔體內，調節(jié)彈簧72兩端分別抵靠在調節(jié)螺栓73和隔膜71上，推桿74兩端分別與隔膜71和轉軸4相連接。擰緊或擰松調節(jié)螺栓73可以調節(jié)調節(jié)彈簧72的預緊力。
[0021 ]如圖1所示，當發(fā)動機處于怠速時，由于發(fā)動機轉速低，發(fā)動機的廢氣量少。此時，葉輪出管21壓力小，無法推動轉軸4旋轉，廢氣擋板3其本處于關閉狀態(tài)，進入渦輪室內的廢氣通道截面積最小。由于廢氣通道截面積最小，使進入渦輪室內的廢氣速度增加，廢氣對渦輪I的慣性沖力增加，使渦輪I旋轉。從而提高渦輪增壓器啟動轉速。
[0022]當發(fā)動機轉速升高后，發(fā)動機的廢氣量大，渦輪I旋轉速度升高，葉輪出管21壓力增大，推動轉軸4旋轉，廢氣擋板3逐漸打開，進入渦輪室內的廢氣通道截面積逐漸增大，使發(fā)動機排氣暢通。
[0023]綜上所述，廢氣擋板3打開角度與葉輪出管21內的空氣壓力成正比關系，減少葉輪出管21內的空氣壓力波動，改善渦輪增壓器的遲滯效應和發(fā)動機的功率和扭矩曲線，提高了發(fā)動機響應性。
[0024]為了保護渦輪增壓器，使葉輪出管21的空氣壓力維持一個穩(wěn)定值，在進一步地技術方案中，在渦輪I側設置有廢氣旁通道12，廢氣旁通道12使渦輪進管11和渦輪出管10相連，在廢氣旁通道12內安裝有廢氣旁通閥5，廢氣旁通道12入口位于廢氣擋板3上游。第二驅動器驅動廢氣旁通閥5開閉，在第二驅動器上連接有第二壓力管，第二壓力管與葉輪出管21相連接，第二壓力管內的空氣壓力驅動廢氣旁通閥5開閉。第二驅動器結構與第一驅動器7結構相同。
[0025]當葉輪出管21的空氣壓力升高后，第二驅動器在第二壓力管內的空氣壓力下驅動廢氣旁通閥5逐漸打開，一部分廢氣經(jīng)過渦輪進管11和廢氣擋板3流向渦輪室，另一部分廢氣經(jīng)過廢氣旁通道12和廢氣旁通閥5流向渦輪出管10。使得渦輪I轉速下降，葉輪出管21的空氣壓力下降。
[0026]當葉輪出管21的空氣壓力達到一定值時，第二驅動器在第二壓力管內的空氣壓力下驅動廢氣旁通閥5完全打開，發(fā)動機排出的廢氣經(jīng)過廢氣旁通道12進入渦輪出管10。廢氣不進入渦輪室內，使得渦輪I轉速快速下降。葉輪出管21的空氣壓力下降。
[0027]在進一步的技術方案中，在葉輪2側設置有進氣旁通道22，進氣旁通道22使葉輪進管20和葉輪出管21相連接，在進氣旁通道22內安裝在泄壓閥6。
[0028]在駕駛過程中收油門(如換擋、急剎車時)，節(jié)氣門關閉。渦輪增壓器在慣性作用下仍舊持續(xù)轉動。此時因節(jié)氣門的截斷和葉輪2的繼續(xù)增壓所致，進氣管路中(在節(jié)氣門與葉輪2之間)的空氣壓力會迅速提高。為了保護渦輪增壓器，當空氣壓力達到某一限定值后，泄壓閥6打開，葉輪出管21內的空氣經(jīng)過進氣旁通道22和泄壓閥6流向葉輪室，實現(xiàn)降壓保護。
[0029]另外，本實用新型還提供了一種發(fā)動機，包括上述的渦輪增壓器。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種渦輪增壓器，包括渦輪(I)和葉輪(2)，在渦輪(I)側設置有渦輪進管(11)和渦輪出管(10)，在葉輪(2)側設置有葉輪進管(20)和葉輪出管(21);其特征在于，包括第一驅動器(7)，在渦輪進管(11)內安裝有廢氣擋板(3)，廢氣擋板(3)固定在轉軸(4)上;第一驅動器(7)驅動轉軸(4)旋轉，在第一驅動器(7)上連接有第一壓力管(75)，第一壓力管(75)與葉輪出管(21)相連接，第一壓力管(75)內的空氣壓力驅動轉軸(4)旋轉。2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，第一驅動器(7)包括筒體(70)、隔膜(71)、調節(jié)彈簧(72)、推桿(74);隔膜(71)將筒體(70)內腔體分隔為上腔體和下腔體;第一壓力管(75)與上腔體連接;在筒體(70)上安裝有用于調節(jié)調節(jié)彈簧(72)預緊力的調節(jié)螺栓(73)，調節(jié)彈簧(72)位于下腔體內，調節(jié)彈簧(72)兩端分別抵靠在調節(jié)螺栓(73)和隔膜(71)上，推桿(74)兩端分別與隔膜(71)和轉軸(4)相連接。3.根據(jù)權利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，在渦輪(I)側設置有廢氣旁通道(12)，廢氣旁通道(12)使渦輪進管(11)和渦輪出管(10)相連，在廢氣旁通道(12)內安裝有廢氣旁通閥(5)，廢氣旁通道(12)入口位于廢氣擋板(3)上游。4.根據(jù)權利要求3所述的渦輪增壓器，其特征在于，包括第二驅動器，第二驅動器驅動廢氣旁通閥(5)開閉，在第二驅動器上連接有第二壓力管，第二壓力管與葉輪出管(21)相連接，第二壓力管內的空氣壓力驅動廢氣旁通閥(5)開閉。5.根據(jù)權利要求1至4任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于，在葉輪(2)側設置有進氣旁通道(22)，進氣旁通道(22)使葉輪進管(20)和葉輪出管(21)相連接，在進氣旁通道(22)內安裝在泄壓閥(6)。6.—種發(fā)動機，其特征在于，包括如權利要求1至5任意一項所述的渦輪增壓器。
【文檔編號】F02B37/18GK205532850SQ201620338063
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】劉君, 楊靜
【申請人】長沙職業(yè)技術學院