[发明专利]旋转扩压壁式可调压气机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机增压装置，具体地说涉及一种用于涡轮增压器的高效旋转扩压壁可调压气机装置。

背景技术

近年来，发动机升功率大幅度提高，涡轮增压器的增压压缩比也在不断提升，但受涡轮增压器结构的制约，在增压器压气机增压效率方面遇到了一些新的行业难题，高压比工况下增压器压气机端的流动摩擦损失以及压气机叶片在旋转过程中的配合间隙损失越来越多的制约了增压器效率的提升。随着增压器转速的不断升高，压气机叶轮前缘进气的相对速度和角度不断加大，导致增压器流量受到结构上的限制，增压器与发动机的匹配难度增加。

如图1所示，涡轮增压器的压气机部分包括压气机壳1、压气机叶轮2、气体扩压通道9三个部分，在正常工作下压气机叶轮2在涡轮轴13的带动下高速旋转从压气机进口4吸入洁净的空气进行离心压缩，压缩后的高速增压气体从压气机叶轮出口11处进入气体扩压通道9，动能开始转化为压力能，同时气体在气体扩压通道9的约束下进入压气机壳集气流道14，然后通过与压气机壳1的出气端连接的管路送入发动机燃烧室内部参与燃烧，增压气流在气体扩压通道9中流动时，靠扩压通道扩压壁8和连接盘扩压壁10进行径向约束，同时在扩压通道9中与扩压通道扩压壁8和连接盘扩压壁10产生摩擦阻力，降低了压气机效率。

涡轮增压器增压为了满足发动机的加速性、响应性要求，需要以每分钟几万转、十几万转甚至更高的速度旋转，已知的涡轮增压器压气机因为结构和布局等原因，压气机叶轮2的叶轮外轮廓面6与压气机壳1的压壳进气内轮廓面7必须保留一定的叶轮旋转间隙a1，确保压气机叶轮2在高速旋转时不会出现压气机叶轮2的叶轮前缘外轮廓5与压气机壳1的压壳进气内轮廓面7发生摩擦，避免增压器磨损失效。为保证可靠运转，叶轮旋转间隙a1一般在0.4-0.8mm左右，约占叶轮进气前缘3高度的4％-8％，从叶轮进气前缘3吸入压气机叶轮2中的气体，沿叶轮轮毂轮廓线12和压壳进气内轮廓7进行离心压缩流动，在压缩过程中，从压壳进气内轮廓面7和叶轮外轮廓面6间形成的叶轮旋转间隙a1中出现气流的紊流过程，导致压气机效率快速下降。因此，希望叶轮旋转间隙a1越小越好，直至形成高效率压缩的零间隙状态。

增压器为了拓宽压气机的流量，采用了双进气通道的压气机结构，如图2所示，压气机壳1的进气端包括压气机进口4和压气机外流道进口16两个通道，压气机外流道进口16的端部通过补充进气槽15连通，当压气机叶轮2在涡轮轴13带动下高速旋转，从叶轮进气前缘3进入气体受限制后，从补充进气槽15进入一部分气体，从而起到了拓宽流量的作用，在低速工况下，对增压器的喘振起到了一定的作用，但双进气通道的压气机结构是一种简单的进气调节，改善程度有限，同时因为补充进气槽15的存在产生了额外的间隙损失和气动噪音。

因此，希望设计一种先进的压气机装置，来解决增压器的增压效率问题，解决增压器磨损后出现的划壳故障，延长增压器的使用寿命。同时能够进一步的拓宽压气机流量和增压比，通过增压器扩压机构和进气气流调节机构的设计开发，充分实现提升压气机效率、拓宽流量的目的，从而满足增压发动机对高效压气机的迫切需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种旋转扩压壁式可调压气机装置，以有效解决增压气体压缩效率低和无法拓宽涡轮增压器压气机的流量的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：旋转扩压壁式可调压气机装置，包括压气机壳，压气机壳内安装有压气机叶轮，其特征在于：所述压气机壳的内壁与压气机叶轮之间设有与压气机叶轮同向旋转的旋转扩压壁和用来支撑旋转扩压壁旋转的支撑装置。

作为一种具体技术方案：

所述支撑装置包括支撑盘和安装在支撑盘外侧的挡圈，支撑盘的中心设有支撑盘轮毂，支撑盘轮毂两端各设有一个支撑盘内槽，所述支撑盘内槽中装有轴承，支撑盘轮毂内设有连接轴。

作为一种具体技术方案：

所述旋转扩压壁为压壳旋转扩压壁，压壳旋转扩压壁呈圆筒状，压壳旋转扩压壁的一个端面沿径向延伸形成扩压壁外径圆周面，另一个端面沿轴向延伸形成扩压壁引导外径圆周面和扩压壁配合内径圆周面，扩压壁引导外径圆周面的端部内侧设有扩压壁支撑肋板，扩压壁支撑肋板内侧连接有扩压壁轮毂，扩压壁轮毂中心设有扩压壁轮毂内孔，扩压壁轮毂通过扩压壁轮毂内孔与连接轴连接。

所述扩压壁外径圆周面直径为压气机叶轮直径的1.05-1.5倍。

作为一种具体技术方案：