[发明专利]一种温度场梯度降温式涡轮增压器

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种涡轮增压器，尤其涉及排气式涡轮增压器。

【背景技术】

排气式涡轮增压器是利用内燃机排出的压力高温废气作为动力源，内燃机排出的高温压力废气引入涡轮增压器中的涡轮机，利用废气所含有的能量推动涡轮机中的涡轮旋转，从而带动涡轮旋转，同时带动与之同轴的压气机叶轮转动，由压气机将吸入空气进行缩压升压后输送柴油机的进气系统，向内燃机气缸内充入高密度空气，可以提高每次燃油喷射量，既可以提高同型号内燃机的输出功率，也能提高显著改善内燃机的经济性，促使燃油充分燃烧，提高内燃机的热效率，降低燃油消耗率，减少有害气体排放，降低噪声，因此，车用和船用内燃机都需要匹配涡轮增压器，增压供氧是内燃机的发展方向。

目前使用最普遍的涡轮增压器是排气式涡轮增压器，如图1所示，包括涡轮壳1、涡轮2、涡轮轴3、滑动轴承4、中间体5、扩压板6、增压叶轮7和压壳8，涡轮2和增压叶轮7分别安装在涡轮轴3的两端，涡轮2位于涡轮壳1中，增压叶轮7位于压壳8中，涡轮轴3通过二只滑动轴承4安装在中间体5上，涡轮壳1固定安装在中间体5的左侧，二者之间设有挡热板9，扩压板6的左侧与中间体5密封地连接成一体，扩压板6的右侧与压壳8密封连接成一体，中间体5上的润滑油路与两只滑动轴承4相通连，两只滑动轴承4由带压润滑油进行润滑和冷却。在滑动轴承4的周向均匀地设有进油孔，便于润滑油能进入涡轮轴3与滑动轴承4的接触面，满足充分润滑和冷却要求。

在现有的排气式涡轮增压器中，整机的温度场并不合理，涡轮机的涡轮壳1与内燃机排出的高温废气从涡轮壳1的进气口11送入渐变涡轮气道12中，依靠涡轮壳进气口11和废气出口13之间的温度差和压力差，推动涡轮2高速转动，而与涡轮2同轴的增压叶轮7在涡轮2的驱动下高速旋转，将空气从压气机的空气入口吸进，经增压叶轮7和增压渐变气道压缩后形成压缩空气，然后输送到内燃机的进气系统，满足内燃机气缸中燃料的充分燃烧。根据排气式涡轮增压器的工作原理，涡轮机要求较高的温度场，而压气机则要求较低的温度场，涡轮增压器整机温度场梯度将直接影响到涡轮增压器增压效果的进一步提高，申请人经长期的试验实践和分析，现有排气式涡轮增压器的中间体结构不合理，第一，在与涡轮壳连接端设置了过大冷却空腔，尤其是靠近进气口11处设置了冷却腔，过早地降低了进气口的温度不利于涡轮壳进气口11和废气出口13之间的温度差和压力差的形成，实际上降低了涡轮机的驱动功率，中间体靠近压气机一侧冷却空腔太小，导致压气机温度难以下降，不利于压缩空气压力的提高，不利于整机温度场梯度的形成。第二，两个滑动轴承的温度场不同，温差过大，因热变形量不同导致两个滑动轴承与涡轮轴之间的配合间隙一端紧，另一端松，不利于涡轮增压器的转子部件的平稳旋转，影响涡轮增压器增压效果的提高。

【发明内容】

为了进一步提高涡轮增压器的增压效果，本发明的目的是提供一种温度场梯度降温式涡轮增压器。

本发明采取的技术方案是：

一种温度场梯度降温式涡轮增压器，包括涡轮壳、涡轮、涡轮轴、滑动轴承、中间体、扩压板、增压叶轮和压壳，涡轮和增压叶轮分别安装在涡轮轴的两端，涡轮位于涡轮壳中，增压叶轮位于压壳中，涡轮轴通过二只滑动轴承安装在中间体上，涡轮壳固定安装在中间体的左侧，二者之间设有挡热板，扩压板的左侧与中间体密封地连接成一体，扩压板的右侧与压壳密封连接成一体，中间体上的润滑油路与两只滑动轴承相通连，其特征是：所述中间体包括左侧端面、左连接止口、左轴承座、右轴承座、进油螺孔、轴承孔、右连接止口、初级冷却道、周向导热筋、水平导热筋、梯度冷却腔、右上冷却腔、右下冷却腔、水平油道和支路油道，支路油道一端与水平油道相通，另一端与轴承孔相通，水平油道与进油螺孔相通连，初级冷却道设置在左轴承座与左侧端面之间，梯度冷却腔和右上冷却腔均设置在水平油道的上方，且分别位于进油螺孔的两侧，初级冷却道四周壁的最小厚度为8~10毫米，右上冷却腔和右下冷却腔的四周最小壁厚为5~8毫米，初级冷却道、梯度冷却腔、右上冷却腔和右下冷却腔相互通连，在左轴承座的下端设有周向导热筋，在左轴承座和右轴承座的下端设有水平导热筋。