一種渦輪增壓器、發(fā)動機(jī)及汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種渦輪增壓器，包括壓氣機(jī)、渦輪機(jī)及電動執(zhí)行器，所述壓氣機(jī)包括壓殼及設(shè)置于所述壓殼內(nèi)的壓葉輪，所述渦輪機(jī)包括渦殼、渦輪軸及渦輪；所述壓殼與所述渦殼連接，所述渦輪軸固定于所述渦殼上，所述壓葉輪連接于所述渦輪軸的一端，所述渦輪連接于所述渦輪軸的另一端，所述渦殼上形成有第一流道及第二流道，且所述第一流道及所述第二流道的出氣口對準(zhǔn)所述渦輪；所述電動執(zhí)行器固定于所述壓殼上，所述電動執(zhí)行器通過推桿連接到廢氣旁通閥，且所述電動執(zhí)行器內(nèi)置有位置傳感器，所述位置傳感器與發(fā)動機(jī)的電子控制元件電連接。本實用新型還公開了一種發(fā)動機(jī)及汽車，在保證節(jié)能、環(huán)保的同時又具備卓越的低速扭矩表現(xiàn)。
【專利說明】
一種渦輪増壓器、發(fā)動機(jī)及汽車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及渦輪增壓領(lǐng)域，尤其涉及一種渦輪增壓器、發(fā)動機(jī)及汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]自從人類實用新型內(nèi)燃發(fā)動機(jī)以來，汽車工程師、追求極速的車手和賽車設(shè)計師們一直都在尋找提升其動力的方法。其中一種方法是建造更大的發(fā)動機(jī)，但發(fā)動機(jī)越大，重量就越重，制造和維護(hù)成本也就越高，因此這種方法并不總是盡如人意；另一種方法是提高普通規(guī)格發(fā)動機(jī)的效率，例如，可以通過將更多的空氣壓入燃燒室來提高發(fā)動機(jī)的效率，這是由于更多的空氣意味著可以注入更多的燃油，而更多燃油則意味著更強(qiáng)勁的爆發(fā)力和更大的馬力。
[0003]安裝增壓器是實現(xiàn)強(qiáng)制進(jìn)氣的好方法。增壓器實際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動機(jī)的功率和扭矩。
[0004]在低碳經(jīng)濟(jì)時代，小型汽油渦輪增壓發(fā)動機(jī)成為了市場發(fā)展的必然趨勢。但是傳統(tǒng)的渦輪增壓技術(shù)在緊湊性、低速響應(yīng)性、排放法規(guī)及經(jīng)濟(jì)性上都無法滿足要求，因此如何保證小型汽油機(jī)在節(jié)能、環(huán)保的同時又具備卓越的低速扭矩表現(xiàn)，是亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種渦輪增壓器、發(fā)動機(jī)及汽車，在保證節(jié)能、環(huán)保的同時又具備卓越的低速扭矩表現(xiàn)。
[0006]本實用新型提供了一種渦輪增壓器，包括壓氣機(jī)、渦輪機(jī)及電動執(zhí)行器，所述壓氣機(jī)包括壓殼及設(shè)置于所述壓殼內(nèi)的壓葉輪，所述渦輪機(jī)包括渦殼、渦輪軸及渦輪;所述壓殼與所述渦殼連接，所述渦輪軸固定于所述渦殼上，所述壓葉輪連接于所述渦輪軸的一端，所述渦輪連接于所述渦輪軸的另一端，所述渦殼上形成有第一流道及第二流道，且所述第一流道及所述第二流道的出氣口對準(zhǔn)所述渦輪;所述電動執(zhí)行器固定于所述壓殼上，所述電動執(zhí)行器通過推桿連接到廢氣旁通閥，且所述電動執(zhí)行器內(nèi)置有位置傳感器，所述位置傳感器與發(fā)動機(jī)的電子控制元件電連接。
[0007]優(yōu)選地，所述渦輪增壓器還包括中間件，所述中間件設(shè)置于所述壓殼與所述渦殼之間，并與所述壓殼及所述渦殼連接。
[0008]優(yōu)選地，所述第一流道及所述第二流道的內(nèi)腔呈梨形。
[0009]優(yōu)選地，所述第一流道及所述第二流道的剖面呈燈泡狀斷面。
[0010]優(yōu)選地，所述第一流道及所述第二流道均具有內(nèi)壁層，所述內(nèi)壁層為不銹鋼復(fù)合
F=1-Wlte O
[0011]優(yōu)選地，所述不銹鋼復(fù)合合金層為德標(biāo)1.4848鋼材。
[0012]優(yōu)選地，所述壓葉輪采用五軸一次成型的加工技術(shù)制成。
[0013]優(yōu)選地，所述渦殼上還設(shè)置有渦輪入口法蘭，所述渦輪增壓器還包括排氣歧管，所述渦輪入口法蘭與所述排氣歧管連通。
[0014]本實用新型還提供一種發(fā)動機(jī)，包括電子控制元件及上述的渦輪增壓器，所述電子控制元件與所述電動執(zhí)行器內(nèi)置的位置傳感器電連接。
[0015]本實用新型還提供一種汽車，包括上述的發(fā)動機(jī)。
[0016]本實用新型實施例提供的渦輪增壓器，通過采用雙流道的設(shè)計，能最大程度的利用發(fā)動機(jī)的排氣脈沖能量，在保證發(fā)動機(jī)高速性能的同時，大幅度提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩及降低達(dá)到最大扭矩的轉(zhuǎn)速。此外，通過利用所述電動執(zhí)行器與所述電子控制元件的配合來控制廢氣旁通閥的開啟，可使發(fā)動機(jī)在任意運行工況下實施對廢氣旁通閥打開或關(guān)閉，改善冷啟動時的排放表現(xiàn);而且，由于電子控制元件能夠精確控制廢氣旁通閥的開和關(guān)，也就意味著能精確控制發(fā)動機(jī)運行狀況，燃油經(jīng)濟(jì)性改善效果最高可達(dá)5 %。
【附圖說明】

[0017]為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實用新型優(yōu)選實施例提供的雙流道的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0021]請參閱圖1，圖1是本實用新型實施例提供的渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述渦輪增壓器100包括壓氣機(jī)10、渦輪機(jī)30及電動執(zhí)行器40，其中，所述壓氣機(jī)10包括壓殼11及設(shè)置于所述壓殼11內(nèi)的壓葉輪12，所述渦輪機(jī)30包括渦殼31、渦輪軸32及渦輪33，所述壓殼11與所述渦殼31連接。所述渦輪軸32固定于所述渦殼31上，所述壓葉輪12連接于所述渦輪軸32的一端，所述渦輪33連接于所述渦輪軸32的另一端，所述渦殼31上形成有第一流道311及第二流道312，且所述第一流道311及所述第二流道312的出氣口對準(zhǔn)所述渦輪33。所述電動執(zhí)行器40固定于所述壓殼11上，并通過推桿(圖未示)連接到廢氣旁通閥(圖未示)，且所述電動執(zhí)行器40內(nèi)置有位置傳感器，所述位置傳感器與發(fā)動機(jī)的電子控制單元(ElectronicControl Unit，ECU)電連接。
[0022]在本實用新型實施例中，所述渦輪增壓器100還包括中間件20，所述中間件20設(shè)置于所述壓殼11與所述渦殼31之間，并與所述壓殼11及所述渦殼31連接。具體地，所述壓殼11可通過鎖片或抱箍連接在所述中間件20上，且所述壓殼11與所述中間件20的連接處一般設(shè)有氣封板或擴(kuò)壓板隔斷。所述渦殼31也可通過鎖片或抱箍連接在中間件20上，且所述渦殼31與所述中間件20的連接處中間一般有隔熱罩隔斷。
[0023]在本實用新型實施例中，通過所述中間件20連接所述壓殼11及所述渦殼31，可保證保持所述渦輪33、壓葉輪12及所述渦輪軸32三者穩(wěn)定高速的旋轉(zhuǎn)。
[0024]在本實用新型實施例中，所述壓葉輪12包括12個葉片(6個大葉片和6個小葉片)，其中，所述壓葉輪12可采用五軸一次成型的加工技術(shù)制成。采用這種工藝制成的壓葉輪12具有原始動不衡量小的優(yōu)點，因此能有效提高整個軸承系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。此外，利用這種工藝制成的葉片還具有光潔度高，氣體導(dǎo)流能力好的特點，有利于改善所述壓氣機(jī)10的導(dǎo)氣效率。最后，采用這種工藝制成的葉片還具有更大的強(qiáng)度，具備了更高的低周疲勞和高周疲勞能力。
[0025]在本實用新型實施例中，所述渦殼31上形成有所述第一流道311及所述第二流道312，與傳統(tǒng)的單流道技術(shù)相比，雙流道的設(shè)計能最大程度的利用發(fā)動機(jī)的排氣脈沖能量，在保證發(fā)動機(jī)高速性能的同時，大幅度提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩及降低達(dá)到最大扭矩的轉(zhuǎn)速。
[0026]在本實用新型的實施例中，所述電動執(zhí)行器40集成有位置傳感器(圖未示)，且所述位置傳感器與所述發(fā)動機(jī)的ECU電連接。所述ECU可向所述電動執(zhí)行器40發(fā)送占空比信號，所述電動執(zhí)行器40的位置傳感器接收所述占空比信號后，通過控制齒輪行程來精準(zhǔn)控制廢氣旁通閥的打開或關(guān)閉，從而可提升響應(yīng)速度、發(fā)動機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)及燃油經(jīng)濟(jì)性(最高可達(dá)5%)。其次，在發(fā)動機(jī)任意運行工況下實施對廢氣旁通閥打開或關(guān)閉，可有效降低發(fā)動機(jī)冷啟動時的排放;再次，通過所述電動執(zhí)行器40控制廢氣旁通閥的開啟不受排氣脈沖的影響，其原因是傳統(tǒng)的氣動式執(zhí)行器靠的是壓力驅(qū)動，不管是正壓式還是負(fù)壓式均存在一定的氣流脈沖，而所述電動式執(zhí)行器40是通過電機(jī)來驅(qū)動廢氣旁通閥，完全不受排氣脈沖的影響，也就不存在類似氣動式放氣閥開關(guān)瞬間不同程度的震顫；最后，采用電動執(zhí)行器以后，簡化了氣路及相關(guān)部件的布置，使得發(fā)動機(jī)的整體布置變得更為緊湊、簡潔。
[0027]在本實用新型實施例中，所述渦殼31上還設(shè)置有渦輪入口法蘭，所述渦輪增壓器100還包括排氣歧管，所述渦輪入口法蘭與所述排氣歧管連通。其中，所述排氣歧管與發(fā)動機(jī)的氣缸相連，并將各個氣缸的排氣集中起來導(dǎo)入排氣總管的。
[0028]下面將詳細(xì)介紹本實用新型的工作原理。
[0029]具體地，在本實用新型實施例中，工作時，發(fā)動機(jī)的排氣經(jīng)由所述第一流道311及第二流道312的出氣口噴射到所述渦輪33上，所述渦輪33在排氣能量的推動下旋轉(zhuǎn)，由于所述壓葉輪12與所述渦輪33通過所述渦輪軸32實現(xiàn)同軸相連，因此所述渦輪33旋轉(zhuǎn)時將帶動所述壓葉輪12旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)進(jìn)氣增壓。所述壓葉輪12的快速旋轉(zhuǎn)，將空氣的密度提高，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量從而增加，因此發(fā)動機(jī)可以燃燒更多的燃油，輸出更大的功。在工作過程中，所述電動執(zhí)行器40集成位置傳感器，并通過與ECU的配合，使得在任意運行工況下都可實現(xiàn)對廢氣旁通閥的開和關(guān)，從而實現(xiàn)對增壓進(jìn)氣量的精確控制。
[0030]綜上所述，本實用新型實施例提供的渦輪增壓器100，通過采用雙流道的設(shè)計，能最大程度的利用發(fā)動機(jī)的排氣脈沖能量，在保證發(fā)動機(jī)高速性能的同時，大幅度提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩及降低達(dá)到最大扭矩的轉(zhuǎn)速。此外，通過利用所述電動執(zhí)行器40與所述ECU的配合來控制所述廢氣旁通閥的開啟，可在發(fā)動機(jī)任意運行工況下實施對廢氣旁通閥打開或關(guān)閉，改善冷啟動時的排放表現(xiàn);而且，由于ECU能夠精確控制廢氣旁通閥的開和關(guān)，也就意味著能精確控制發(fā)動機(jī)運行狀況，燃油經(jīng)濟(jì)性改善效果最高可達(dá)5%。
[0031 ]下面將對本實用新型的優(yōu)選實施例做更進(jìn)一步的描述。
[0032]在一個優(yōu)選實施例中，鑒于發(fā)動機(jī)在工作時排溫高的特點，所述雙流道的內(nèi)壁層為不銹鋼復(fù)合合金層，所述不銹鋼復(fù)合合金層可采用耐高溫的不銹鋼復(fù)合合金材料(如德標(biāo)1.4848鋼材)，其在980°常規(guī)排溫及1050°瞬時排溫下都表現(xiàn)出了良好的高溫抗蠕變能力，因而能最大程度保證流道的高溫強(qiáng)度及抗疲勞開裂能力。
[0033]在一個優(yōu)選實施例中，如圖2所示，為了使得所述第一流道311及所述第二流道312能最大程度的利用發(fā)動機(jī)的排氣脈沖能量，所述第一流的311及所述第二流道312的內(nèi)腔殼設(shè)計成梨形，梨形的設(shè)計可保證發(fā)動機(jī)排出的廢氣以較小的阻力噴射到所述渦輪33上。
[0034]此外，通過計算流體動力學(xué)(Computat1nal Fluid Dynamics，CFD)手段對雙流道的結(jié)構(gòu)及內(nèi)阻進(jìn)行優(yōu)化，采用燈泡狀斷面形狀的剖面結(jié)構(gòu)，可使得所述第一流道311及所述第二流道312的小流量區(qū)域的效率明顯提高，進(jìn)而進(jìn)一步提高了排氣效率。
[0035]綜上所述，本實用新型通過采用不銹鋼復(fù)合合金材料制成的雙流道、通過采用所述電動執(zhí)行器40實現(xiàn)廢氣旁通閥的精確控制及采用先進(jìn)的銑削壓葉輪技術(shù)，并配合EMS的合理匹配與調(diào)校，在提升經(jīng)濟(jì)性與排放水平的同時，歷史性的實現(xiàn)了國內(nèi)首家1.5L排量直噴渦輪增壓發(fā)動機(jī)升功率接近100KW、升扭矩接近200N.m的完美“兩雙”。
[0036]本實用新型還提供一種發(fā)動機(jī)及汽車，所述發(fā)動機(jī)及汽車均具有上述任一實施例所述的渦輪增壓器。
[0037]本實用新型實施例提供的發(fā)動機(jī)及汽車，通過采用雙流道的設(shè)計，能最大程度的利用發(fā)動機(jī)的排氣脈沖能量，在保證發(fā)動機(jī)高速性能的同時，大幅度提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩及降低達(dá)到最大扭矩的轉(zhuǎn)速。此外，通過利用所述電動執(zhí)行器40與所述ECU的配合來控制所述廢氣旁通閥的開啟，可在發(fā)動機(jī)任意運行工況下實施對廢氣旁通閥打開或關(guān)閉，改善冷啟動時的排放表現(xiàn);而且，由于ECU能夠精確控制廢氣旁通閥的開和關(guān)，也就意味著能精確控制發(fā)動機(jī)運行狀況，燃油經(jīng)濟(jì)性改善效果最高可達(dá)5%。
[0038]以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于實用新型所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種渦輪增壓器，其特征在于，包括壓氣機(jī)、渦輪機(jī)及電動執(zhí)行器，所述壓氣機(jī)包括壓殼及設(shè)置于所述壓殼內(nèi)的壓葉輪，所述渦輪機(jī)包括渦殼、渦輪軸及渦輪;所述壓殼與所述渦殼連接，所述渦輪軸固定于所述渦殼上，所述壓葉輪連接于所述渦輪軸的一端，所述渦輪連接于所述渦輪軸的另一端，所述渦殼上形成有第一流道及第二流道，且所述第一流道及所述第二流道的出氣口對準(zhǔn)所述渦輪;所述電動執(zhí)行器固定于所述壓殼上，所述電動執(zhí)行器通過推桿連接到廢氣旁通閥，且所述電動執(zhí)行器內(nèi)置有位置傳感器，所述位置傳感器與發(fā)動機(jī)的電子控制元件電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述渦輪增壓器還包括中間件，所述中間件設(shè)置于所述壓殼與所述渦殼之間，并與所述壓殼及所述渦殼連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一流道及所述第二流道的內(nèi)腔呈梨形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一流道及所述第二流道的剖面呈燈泡狀斷面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一流道及所述第二流道均具有內(nèi)壁層，所述內(nèi)壁層為不銹鋼復(fù)合合金層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述不銹鋼復(fù)合合金層為德標(biāo)1.4848鋼材。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述壓葉輪采用五軸一次成型的加工技術(shù)制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述渦殼上還設(shè)置有渦輪入口法蘭，所述渦輪增壓器還包括排氣歧管，所述渦輪入口法蘭與所述排氣歧管連通。9.一種發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括電子控制元件及如權(quán)利要求1至8任意一項所述的渦輪增壓器，所述電子控制元件與所述電動執(zhí)行器內(nèi)置的位置傳感器電連接。10.一種汽車，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的發(fā)動機(jī)。
【文檔編號】F02B37/18GK205714417SQ201620589292
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】朱永成, 代建峰, 宋述崗, 曾志新
【申請人】廣州汽車集團(tuán)股份有限公司