電控渦扇增壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型電控渦扇增壓器，包括外殼、位于外殼內(nèi)的至少一臺無刷直流電動機(jī)、至少二級壓氣機(jī)、前整流罩、后整流罩，每一級壓氣機(jī)中有裝在無刷直流電動機(jī)輸出軸上的動葉、固定在無刷直流電動機(jī)殼和/或后整流罩及外殼上的靜葉，每級動葉上有與相鄰的整流罩壁和無刷直流電動機(jī)機(jī)殼平滑過渡的導(dǎo)流環(huán)，外殼與前整流罩和導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動機(jī)機(jī)殼及后整流罩形成進(jìn)口大、出口小的涵道，前整流罩內(nèi)腔、導(dǎo)流環(huán)內(nèi)部、無刷直流電動內(nèi)部、后整流罩內(nèi)腔形成電動機(jī)冷卻流道。本實用新型節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，大大降低購置和使用成本。
【專利說明】電控渦扇增壓器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實用新型與用于汽車、船舶、軌道機(jī)車等設(shè)備中的電控軸流增壓器有關(guān)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]現(xiàn)行車用廢氣渦輪增壓器主要由離心壓氣機(jī)和渦輪及控制元件組成。壓氣機(jī)和渦輪由一根軸相連構(gòu)成轉(zhuǎn)子，發(fā)動機(jī)排出的廢氣驅(qū)動渦輪，渦輪帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。增壓器的轉(zhuǎn)子支承是采用內(nèi)支承型式，全浮動式軸在位于壓氣機(jī)和渦輪葉輪之間的中間體內(nèi)，轉(zhuǎn)子的軸向力靠止推軸承端面來承受。全浮式軸承即軸與軸套之間一定徑向間隙全靠一定壓力的潤滑油將轉(zhuǎn)子浮起。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機(jī)功率及扭矩要增大20% — 30%。
[0005]另有一些軸流式電動增壓器因結(jié)構(gòu)簡單、無靜葉致效率較低，需要較高轉(zhuǎn)速、較大功率使汽車發(fā)電機(jī)負(fù)荷較大，在發(fā)動機(jī)高速工作時仍然進(jìn)氣不足。
[0006]廢氣渦輪增壓器不消耗發(fā)動機(jī)主軸輸出動能，利用發(fā)動機(jī)排放的廢氣動能推動增壓器壓氣機(jī)工作，加壓后使更多的、密度更大的空氣進(jìn)入汽缸，燃油就可以更加充分的燃燒，增加發(fā)動機(jī)功率。但仍存在以下缺點:
[0007]渦輪機(jī)的葉輪和壓氣機(jī)的工作輪共用一根轉(zhuǎn)動軸，三者組成轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由徑向軸承和軸向止推軸承支承。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高(達(dá)8-20萬轉(zhuǎn)/分鐘)，必須嚴(yán)格檢查其動平衡和適當(dāng)選擇軸承類型才能保證渦輪增壓器可靠工作。
[0008]1、高溫:渦輪和葉輪由一根軸相連，也就是轉(zhuǎn)子，發(fā)動機(jī)排出的廢氣驅(qū)動渦輪，渦輪帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪轉(zhuǎn)動后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動機(jī)的排氣一側(cè)，發(fā)動機(jī)排氣溫度普遍在600?650° C，高的達(dá)700°C，此溫度將由排氣傳給渦輪、軸、葉輪及整個增壓器，所以增壓器的工作溫度很高。
[0009]2、高轉(zhuǎn)速:增壓器在工作時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，有的型號達(dá)到每分鐘20萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見的機(jī)械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機(jī)油來進(jìn)行潤滑和冷卻。高溫高轉(zhuǎn)速下細(xì)長軸對材質(zhì)的一致性、熱變形、尺寸、形位公差、與軸承的間隙、潤滑條件都有極高的要求。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)對動平衡要求極高，對空氣清潔度要求極高超過發(fā)動機(jī)本身，這將增加汽車的保養(yǎng)換件費用。
[0010]3、低速阻礙進(jìn)氣:低轉(zhuǎn)速下(< 2000rpm)，廢氣渦輪增壓器因渦輪慣性矩有阻礙排氣的作用，也因此阻礙進(jìn)氣。所以低轉(zhuǎn)速下安裝廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)燃燒、功率、節(jié)油、排放等不如自然吸氣發(fā)動機(jī)，在擁堵的城市體現(xiàn)不出其優(yōu)勢反而有害。有的汽車為解決此問題又增加了低速專用的機(jī)械增壓器，也因此增加成本。
[0011]4、進(jìn)氣被加熱:由于增壓器的高溫將進(jìn)入進(jìn)氣管的空氣加熱，溫度上升后空氣膨脹、密度減少引起進(jìn)氣分子量減少，這與采用增壓器增加空氣進(jìn)氣量的初衷相悖，所以要求高的汽車又增加了中冷器來冷卻空氣,增加整車成本。
[0012]5、高維護(hù)成本:由于高溫和高轉(zhuǎn)速的影響，維護(hù)保養(yǎng)要求用全合成機(jī)油，加上定期的檢查、清洗因高溫導(dǎo)致的油路結(jié)焦，維護(hù)保養(yǎng)成本較自然吸氣發(fā)動機(jī)增加30%以上。
[0013]實用新型內(nèi)容:[0014]本實用新型的目的是為了克服以上不足，提供一種節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，大大降低購置和使用成本的電控渦扇增壓器。
[0015]本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的:
[0016]本實用新型電控渦扇增壓器，包括有平滑過渡的流線形內(nèi)壁的外殼、位于外殼內(nèi)的至少一臺無刷直流電動機(jī)、至少二級壓氣機(jī)、前整流罩、后整流罩，每一級壓氣機(jī)中有由裝在無刷直流電動機(jī)輸出軸上的若干葉片組成的動葉、固定在無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和/或后整流罩與外殼間的若干葉片組成的靜葉構(gòu)成，每級動葉中有將若干葉片連成一體且與相鄰的整流罩壁和無刷直流電動機(jī)機(jī)殼平滑過渡的導(dǎo)流環(huán)，外殼與前整流罩、導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動機(jī)機(jī)殼及后整流罩間形成進(jìn)口大、出口小的涵道，前整流罩內(nèi)腔、導(dǎo)流環(huán)內(nèi)腔、無刷直流電動機(jī)內(nèi)部、后整流罩內(nèi)腔形成電動機(jī)冷卻流道，每級動葉可由7?30個葉片組成，靜葉可由7?30個葉片組成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)動機(jī)工況和進(jìn)氣需求量設(shè)計，以脈寬方式無級調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速及進(jìn)氣量，無滯后響應(yīng)問題。轉(zhuǎn)速范圍調(diào)節(jié)在600?15000rpm，電動機(jī)轉(zhuǎn)子采用滾珠軸承支承。
[0017]上述的無刷直流電動機(jī)為一臺，無刷直流電動機(jī)有前、后兩端輸出軸且與外殼同軸，壓氣機(jī)為二級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和無刷直流電動機(jī)之間且裝在無刷直流電動機(jī)前端輸出軸上、靜葉位于動葉后方裝在無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉位于無刷直流電動機(jī)和后整流罩之間裝在無刷直流電動機(jī)后端輸出軸上、靜葉位于動葉后將后整流罩固定在外殼上。
[0018]上述的前整流罩通過導(dǎo)流葉與外殼連接。
[0019]上述的前整流罩與第一級壓氣機(jī)中的動葉上的導(dǎo)流環(huán)為一整體，無導(dǎo)流葉。
[0020]上述的無刷直流電動機(jī)為二臺，二臺無刷直流電動機(jī)沿外殼軸線前、后排列且二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線，壓氣機(jī)為二級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和第一臺無刷直流電動機(jī)之間且裝在第一臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、靜葉裝在第一臺無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉位于第二臺無刷直流電動機(jī)和第一級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第二臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
[0021]上述的無刷直流電動機(jī)為三臺，三臺無刷直流電動機(jī)前、后排列且三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線，壓氣機(jī)為三級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和第一臺無刷直流電動機(jī)間且裝在第一臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第一臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第二臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上，第三級壓氣機(jī)中的動葉位于第三臺無刷直流電動機(jī)和第二級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在第三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉將第三臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
[0022]上述的電動機(jī)機(jī)殼、前后整流罩、導(dǎo)流環(huán)構(gòu)成平滑過渡的流線形涵道表面。
[0023]上述的無刷直流電動機(jī)與外殼上裝有支架。
[0024]上述的壓氣機(jī)中的動葉上集成有對電動機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱的電動機(jī)冷卻流道風(fēng)葉。
[0025]將本實用新型裝在汽車或船舶或軌道機(jī)車等設(shè)備中的空氣濾清器和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣總管之間。本實用新型工作時從空濾器管道輸入的清潔空氣進(jìn)入涵道和電動機(jī)冷卻流道，經(jīng)整流罩和導(dǎo)流葉調(diào)整氣流方向和路徑、多級壓氣機(jī)加壓、涵道導(dǎo)流后進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣總管。無刷直流電動機(jī)產(chǎn)生的熱量由電動機(jī)冷卻流道相關(guān)結(jié)構(gòu)件空冷散熱，使電動機(jī)處于良好的工作環(huán)境，延長增壓器的使用壽命。
[0026]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0027]1、本實用新型完全避免了現(xiàn)行車用廢氣渦輪增壓器在高溫、高轉(zhuǎn)速下的惡劣工作環(huán)境，在節(jié)能環(huán)保的同時延長增壓器使用壽命、降低增壓器和車輛的維護(hù)保養(yǎng)成本。
[0028]2、大大降低了增壓器輸出的氣體溫度，與發(fā)動機(jī)匹配無需進(jìn)氣中冷設(shè)計、完全省卻進(jìn)氣中冷器成本。
[0029]3、由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器或汽車ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)工況調(diào)整增壓器轉(zhuǎn)速及進(jìn)氣量，無低速阻礙進(jìn)氣現(xiàn)象，解決現(xiàn)行廢氣渦輪增壓器滯后響應(yīng)問題。從(怠速到)踩下加速踏板起就可以使發(fā)動機(jī)處于增壓狀態(tài)，可避免高原地區(qū)的進(jìn)氣量不足，更適合城市道路走走停停的行駛狀況，避免采用雙增壓帶來的購車成本和維護(hù)保養(yǎng)成本增加。
[0030]4、本實用新型可用于汽車、船舶、軌道機(jī)車等設(shè)備。
[0031]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0032]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本實用新型另一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為有二臺電動機(jī)的本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4為有三臺電動機(jī)的本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]【具體實施方式】:
[0037]實施例1:
[0038]參見圖1，本實施例1電控渦扇增壓器，包括有平滑過渡的流線性內(nèi)壁的外殼1，位于外殼內(nèi)的無刷直流電動機(jī)2，第一級壓氣機(jī)動葉3，第一級壓氣機(jī)靜葉4，支架5，第二級壓氣機(jī)動葉6，帶后整流罩的第二級壓氣機(jī)靜葉7，與導(dǎo)流葉11 一體的前整流罩10。無刷直流電動機(jī)通過支架5固定在外殼上。無刷直流電動機(jī)有前后兩端輸出軸。第一級壓氣機(jī)中的由若干葉片組成的動葉3位于前整流罩和無刷直流電動機(jī)之間且裝在無刷直流電動機(jī)前端輸出軸上、由若干葉片組成的第一級靜葉4裝在無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和外殼上。第二級壓氣機(jī)中的由若干葉片組成的動葉6位于無刷直流電動機(jī)和后整流罩之間且裝在無刷直流電動機(jī)后端輸出軸上，由若干葉片組成的靜葉7將后整流罩固定在外殼上。每級動葉上有與相鄰的整流罩和無刷直流電動機(jī)機(jī)殼平滑過渡的導(dǎo)流環(huán)21。外殼與前整流罩、導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動機(jī)機(jī)殼及后整流罩間形成進(jìn)口大、出口小的涵道8。前整流罩內(nèi)腔、導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動內(nèi)部、后整流罩內(nèi)腔形成電動機(jī)冷卻流道9。
[0039]本實施例1中由通過導(dǎo)流葉和前整流罩連成一體的外殼組成進(jìn)氣段；由二級動葉、第一級靜葉、支架、雙輸出軸無刷直流電動機(jī)及電動機(jī)機(jī)殼組成主體段，無刷直流電動機(jī)機(jī)殼與支架合為一體，前整流罩分流的部分空氣進(jìn)入電動機(jī)冷卻流道對無刷直流電動機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷散熱。兩級壓氣機(jī)中的動葉上集成有電動機(jī)冷卻流道風(fēng)葉22對電動機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷。第二級靜葉和后整流罩罩體組成排氣段。各段之間用止口定位，螺栓連接。
[0040]本實施例的二級壓氣機(jī)動葉由雙輸出端無刷直流電動機(jī)驅(qū)動。
[0041]實施例2:
[0042]圖2給出了本實施例2圖。本實施例2基本與實施例1同。不同處是無導(dǎo)流葉，前整流罩與第一級壓氣機(jī)中的動葉上的導(dǎo)流環(huán)連接成整體。
[0043]實施例3:
[0044]圖3給出了本實施例3圖。本實例3基本與實施例1同。不同處是無支架，無刷直流電動機(jī)為二臺，即第一臺無刷直流電動機(jī)電機(jī)12、第二臺無刷直流電動機(jī)13。二臺無刷直流電動機(jī)沿外殼前、后排列且二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線。壓氣機(jī)為二級。第一級壓氣機(jī)中的動葉14位于前整流罩和第一級靜葉15之間且裝在第一臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的第一級靜葉將第一臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上。第二級壓氣機(jī)中的動葉16位于第一、二級靜葉之間且裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上，兼有支架作用的第二級靜葉17將第二臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
[0045]實施例4:
[0046]圖4給出了本實施例4圖。本實施例4基本與實施例3同。不同處是無刷直流電動機(jī)為三臺，即第一臺無刷直流電動機(jī)12、第二臺無刷直流電動機(jī)13、第三臺無刷直流電動機(jī)18。三臺無刷直流電動機(jī)前、后排列且三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線，壓氣機(jī)為三級。第一級壓氣機(jī)中的動葉14位于前整流罩和第一級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在無刷直流電動機(jī)輸出軸上，兼有支架作用的第一級壓氣機(jī)靜葉15將第一臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上。第二級壓氣機(jī)中的動葉16裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上，兼有支架作用的第二級壓氣機(jī)靜葉17將第二臺無刷直流電機(jī)固定在外殼上。第三級壓氣機(jī)中的動葉19位于第二、三級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在第三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上，兼有支架作用的第三級壓氣機(jī)靜葉20將第三臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
【權(quán)利要求】
1.電控渦扇增壓器，其特征在于包括有平滑過渡的流線形內(nèi)壁的外殼、位于外殼內(nèi)的至少一臺無刷直流電動機(jī)、至少二級壓氣機(jī)、前整流罩、后整流罩，每一級壓氣機(jī)中有由裝在無刷直流電動機(jī)輸出軸上的若干葉片組成的動葉、固定在無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和/或后整流罩與外殼間的若干葉片組成的靜葉，每級動葉中有將若干葉片連成一體且與相鄰的整流罩和無刷直流電動機(jī)機(jī)殼平滑過渡的導(dǎo)流環(huán)，外殼與前整流罩、導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動機(jī)機(jī)殼及后整流罩間形成進(jìn)口大、出口小的涵道，前整流罩、導(dǎo)流環(huán)、無刷直流電動機(jī)內(nèi)部、后整流罩內(nèi)腔形成電動機(jī)冷卻流道。
2.如權(quán)利要求1所述的電控渦扇增壓器，其特征在于無刷直流電動機(jī)為一臺，無刷直流電動機(jī)有前、后兩端輸出軸且與外殼同軸，壓氣機(jī)為二級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和無刷直流電動機(jī)之間且裝在無刷直流電動機(jī)前端輸出軸上、靜葉位于動葉后方裝在無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉位于無刷直流電動機(jī)和后整流罩之間且裝在無刷直流電動機(jī)后端輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將后整流罩固定在外殼上。
3.如權(quán)利要求2所述的電控渦扇增壓器，其特征在于前整流罩通過導(dǎo)流葉與外殼連接。
4.如權(quán)利要求2所述的電控渦扇增壓器，其特征在于前整流罩與第一級壓氣機(jī)中的動葉上的導(dǎo)流環(huán)為一整體。
5.如權(quán)利要求1所述的電控渦扇增壓器，其特征在于無刷直流電動機(jī)為二臺，二臺無刷直流電機(jī)沿外殼前、后排列且二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線，壓氣機(jī)為二級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和第一臺無刷直流電動機(jī)之間且裝在第一臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、靜葉裝在第 一臺無刷直流電動機(jī)機(jī)殼和外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉位于第二臺無刷直流電動機(jī)和第一級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第二臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
6.如權(quán)利要求1所述的電控渦扇增壓器，其特征在于無刷直流電動機(jī)為三臺，三臺無刷直流電動機(jī)前、后排列且三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸同軸線，壓氣機(jī)為三級，第一級壓氣機(jī)中的動葉位于前整流罩和第一臺無刷直流電動機(jī)間且裝在第一臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第一臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上，第二級壓氣機(jī)中的動葉裝在第二臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉位于動葉后方將第二臺無刷直流電動機(jī)固定在外殼上，第三級壓氣機(jī)中的動葉位于第三臺無刷直流電動機(jī)和第二級壓氣機(jī)靜葉之間且裝在第三臺無刷直流電動機(jī)輸出軸上、兼有支架作用的靜葉將第三臺無刷直流電動機(jī)和后整流罩固定在外殼上。
7.如權(quán)利要求1~6之一所述的電控渦扇增壓器，其特征在于無刷直流電動機(jī)機(jī)殼、前后整流罩、導(dǎo)流環(huán)構(gòu)成平滑過渡的流線形涵道表面。
8.如權(quán)利要求1~6之一所述的電控渦扇增壓器，其特征在于無刷直流電動機(jī)與外殼上裝有支架。
9.如權(quán)利要求1~6之一所述的電控渦扇增壓器，其特征在于壓氣機(jī)中的動葉上集成有對電動機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱的電動機(jī)冷卻流道風(fēng)葉。
【文檔編號】F02B39/10GK203559981SQ201320812537
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】李文劍 申請人:李文劍