本發(fā)明涉及葉輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)屬于往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械，運(yùn)行范圍較為寬廣，而與內(nèi)燃機(jī)匹配的渦輪增壓器離心壓氣機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其高效運(yùn)行范圍較窄。當(dāng)增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配在低工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高工況則增壓器離心壓氣機(jī)葉輪超速。當(dāng)渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配在中高工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)低工況則增壓能力不足，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，扭矩不足，瞬態(tài)響應(yīng)性差，這是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一直以來(lái)的缺點(diǎn)。

因而，許多新型增壓技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中一種較好的方案為采用軸徑流渦輪增壓技術(shù)。傳統(tǒng)的軸徑流渦輪增壓器是由航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)衍變而來(lái)的，其中包括軸徑流壓氣機(jī)，即在徑流式壓氣機(jī)前加一級(jí)軸流壓氣機(jī)，把高壓比合理的分配到兩級(jí)壓氣機(jī)上去，可以在低輪周速度下達(dá)到預(yù)期高壓比，以滿(mǎn)足低速扭矩和高工況高壓比的要求。然而，由于該增壓器的渦輪特性沒(méi)有變，壓氣機(jī)端通過(guò)一根渦輪轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)軸流壓氣機(jī)和徑流壓氣機(jī)，低工況瞬態(tài)響應(yīng)性較差。

因此，如何滿(mǎn)足增壓器低工況的低速大扭矩、快速響應(yīng)性、高增壓壓力的要求，同時(shí)保證高工況高壓比，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)，能夠滿(mǎn)足增壓器的低速大扭矩、快速響應(yīng)性的要求，同時(shí)能夠保證高工況高壓比，且具有緊湊性和控制靈活等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)，包括一級(jí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸流壓氣機(jī)和一級(jí)由渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)的徑流壓氣機(jī)，所述軸流壓氣機(jī)與所述徑流壓氣機(jī)沿軸向依次設(shè)置，所述軸流壓氣機(jī)連接于電動(dòng)機(jī)，所述徑流壓氣機(jī)連接于所述渦輪增壓器的增壓器主軸。

優(yōu)選地，所述軸流壓氣機(jī)中沿軸向且朝向所述徑流壓氣機(jī)的方向依次包括可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉柵、一級(jí)軸流動(dòng)葉柵和一級(jí)軸流靜葉柵，所述可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉柵、所述一級(jí)軸流動(dòng)葉柵和所述一級(jí)軸流靜葉柵依次連接，且所述軸流動(dòng)葉柵連接于所述電動(dòng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述徑流壓氣機(jī)包括徑流葉輪、葉輪罩、擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)蝸殼，所述徑流葉輪、所述擴(kuò)壓器、所述壓氣機(jī)蝸殼沿徑向由內(nèi)向外依次套設(shè)，所述葉輪罩罩設(shè)于所述徑流葉輪的外側(cè)且連接于所述壓氣機(jī)蝸殼，所述徑流葉輪連接于所述增壓器主軸。

優(yōu)選地，所述可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼、所述軸流靜葉柵的外殼以及所述葉輪罩沿軸向依次設(shè)置，所述可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼與所述軸流靜葉柵的外殼之間在軸向上密封連接，所述軸流靜葉柵的外殼與所述葉輪罩之間設(shè)有用于氣體通過(guò)的通氣間隙。

優(yōu)選地，還包括流量擴(kuò)大環(huán)，所述流量擴(kuò)大環(huán)包括用于套設(shè)于所述可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼外側(cè)的環(huán)狀的連接壁和繞周向設(shè)于所述連接壁內(nèi)側(cè)的葉片，所述葉輪罩包括沿徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁，且所述內(nèi)環(huán)壁和所述外環(huán)壁相連，所述內(nèi)環(huán)壁與所述軸流靜葉柵的外殼之間形成所述通氣間隙，所述外環(huán)壁與所述連接壁密封連接，所述葉片、所述可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉的外殼、所述軸流靜葉柵的外殼、所述內(nèi)環(huán)壁、所述外環(huán)壁、所述連接壁之間形成機(jī)匣防喘結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述流量擴(kuò)大環(huán)還包括套設(shè)于所述連接壁外側(cè)的環(huán)狀的支撐壁，所述支撐壁與所述壓氣機(jī)蝸殼固定連接，且所述支撐壁、所述壓氣機(jī)蝸殼、所述外環(huán)壁、所述連接壁之間形成用于散熱的空腔。

本發(fā)明提供的復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)中，軸流壓氣機(jī)由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)，徑流壓氣機(jī)由增壓器主軸帶動(dòng)。軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)之間的氣流匹配可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)。

發(fā)動(dòng)機(jī)低工況時(shí)，渦輪增壓器動(dòng)力不足，轉(zhuǎn)速降低，增壓能力較弱。此時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓，增壓壓力主要來(lái)源于軸流壓氣機(jī)，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)低工況增壓壓力的需求，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)不受發(fā)動(dòng)機(jī)工況影響，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)性。發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)，軸流壓氣機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一級(jí)增壓，此時(shí)，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速較高，通過(guò)增壓器主軸帶動(dòng)徑流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)高工況的高增壓需求。

可見(jiàn)，此種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)中，軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)依次由電動(dòng)機(jī)和增壓器主軸分別驅(qū)動(dòng)做功，能夠滿(mǎn)足增壓器滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的低速大扭矩、高增壓壓力和快速響應(yīng)性需求，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸流壓氣機(jī)控制更為靈活，可以使轉(zhuǎn)速提高，增大進(jìn)入徑流壓氣機(jī)中的氣流，同時(shí)，在高工況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)所需的高增壓壓力，且具有緊湊性的優(yōu)勢(shì)，從而保證配備該復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的增壓器滿(mǎn)足柴油機(jī)全工況的匹配需求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的軸向剖面圖；

圖2為本發(fā)明所提供復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的爆炸圖。

圖1和圖2中，1-電動(dòng)機(jī)，2-可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉，3-流量擴(kuò)大環(huán)，31為連接壁，32為支撐壁，33-葉片，4-軸流動(dòng)葉柵，5-軸流靜葉柵，6-徑流葉輪，7-葉輪罩，71為內(nèi)環(huán)壁，72為外環(huán)壁，73為通氣間隙，8-擴(kuò)壓器，9-壓氣機(jī)蝸殼。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)，能夠滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的低速大扭矩、快速響應(yīng)性、高增壓壓力的要求，同時(shí)能夠保證高工況高壓比。

請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的軸向剖面圖；圖2為本發(fā)明所提供復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的爆炸圖。

本發(fā)明所提供復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的一種具體實(shí)施例中，包括一級(jí)軸流壓氣機(jī)、一級(jí)徑流壓氣機(jī)，軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)沿軸向依次設(shè)置。其中，軸流壓氣機(jī)由電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)，軸流壓氣機(jī)連接于電動(dòng)機(jī)1；徑流壓氣機(jī)由渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)，徑流壓氣機(jī)連接于增壓器主軸。此種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)可以在內(nèi)燃機(jī)的增壓器中用于內(nèi)燃機(jī)增壓。其中，軸流壓氣機(jī)的中心轉(zhuǎn)軸與徑流壓氣機(jī)的中心轉(zhuǎn)軸可以共線(xiàn)設(shè)置。軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)之間的氣流匹配可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)。

需要說(shuō)明的是，本文中的軸向、周向、徑向以渦輪增壓器的增壓器主軸為基準(zhǔn)，增壓器主軸的延伸方向即為軸向。

發(fā)動(dòng)機(jī)低工況時(shí)，渦輪增壓器動(dòng)力不足，徑流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速降低，增壓能力較弱，此時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)1直接驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓，增壓壓力主要來(lái)源于軸流壓氣機(jī)，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)低工況增壓壓力的需求，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)軸流壓氣機(jī)不受發(fā)動(dòng)機(jī)工況影響，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)性。發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)，軸流壓氣機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一級(jí)增壓，此時(shí)，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速較高，通過(guò)增壓器主軸帶動(dòng)徑流壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)高工況的高增壓需求。

可見(jiàn)，此種復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)中，軸流壓氣機(jī)與徑流壓氣機(jī)依次由電動(dòng)機(jī)1和增壓器主軸分別驅(qū)動(dòng)，能夠滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的低速大扭矩、高增壓壓力和快速響應(yīng)性需求，電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的軸流壓氣機(jī)控制更為靈活，可以使轉(zhuǎn)速提高，增大進(jìn)入徑流壓氣機(jī)中的氣流，同時(shí)，在高工況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)增壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)高工況時(shí)所需的高增壓壓力，且具有緊湊性的優(yōu)勢(shì)，從而保證配備該復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的增壓器滿(mǎn)足柴油機(jī)全工況的匹配需求。

具體地，軸流壓氣機(jī)中沿軸向且朝向徑流壓氣機(jī)的方向可以依次包括可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉柵2、一級(jí)軸流動(dòng)葉柵4和一級(jí)軸流靜葉柵5，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉柵2、一級(jí)軸流動(dòng)葉柵4和一級(jí)軸流靜葉柵5依次連接，且軸流動(dòng)葉柵4連接于電動(dòng)機(jī)1，軸流動(dòng)葉柵4由電動(dòng)機(jī)1單獨(dú)帶動(dòng)。

工作時(shí)，空氣經(jīng)可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2被吸入軸流動(dòng)葉柵4中，軸流動(dòng)葉柵4將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能和動(dòng)能，空氣經(jīng)軸流壓氣機(jī)壓縮后，流入徑流壓氣機(jī)中。

其中，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2設(shè)于軸流壓氣機(jī)的進(jìn)口處，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的導(dǎo)葉開(kāi)度可以調(diào)節(jié)，在軸流壓氣機(jī)的進(jìn)口處可以進(jìn)行進(jìn)氣氣流方向的調(diào)節(jié)，能夠擴(kuò)大壓氣機(jī)運(yùn)行范圍，有利于避免喘振和堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。

具體地，徑流壓氣機(jī)可以包括徑流葉輪6、葉輪罩7、擴(kuò)壓器8和壓氣機(jī)蝸殼9，徑流葉輪6、擴(kuò)壓器8、壓氣機(jī)蝸殼9沿徑向由內(nèi)向外依次套設(shè)，葉輪罩7罩設(shè)于徑流葉輪6的外側(cè)且連接于壓氣機(jī)蝸殼9，徑流葉輪6連接于增壓器主軸。其中，擴(kuò)壓器8具體可以為葉片擴(kuò)壓器也可以為無(wú)葉擴(kuò)壓器。

工作時(shí)，氣體依次流經(jīng)電動(dòng)機(jī)1、可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2、軸流動(dòng)葉柵4、軸流靜葉柵5、徑流葉輪6、擴(kuò)壓器8、壓氣機(jī)蝸殼9，然后送入發(fā)動(dòng)機(jī)，該徑流壓氣機(jī)能夠在渦輪增壓器的驅(qū)動(dòng)下可靠運(yùn)作。

具體地，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼、軸流靜葉柵5的外殼以及葉輪罩7可以沿軸向依次設(shè)置，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼與軸流靜葉柵5的外殼在軸向上密封連接，軸流靜葉柵5的外殼與葉輪罩7之間可以設(shè)有用于氣體通過(guò)的通氣間隙73。在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，氣流可以從該通氣間隙73中導(dǎo)出，增加葉輪進(jìn)口的進(jìn)氣量，從而可以拓寬喘振邊界。其中，通過(guò)對(duì)可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼的軸向長(zhǎng)度的設(shè)置，可以使軸流動(dòng)葉柵4也位于可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼內(nèi)部。

進(jìn)一步地，可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼與軸流靜葉柵5的外殼之間可以固定連接，以便保證軸流靜葉柵5的穩(wěn)定安裝。

在上述各個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)還可以包括流量擴(kuò)大環(huán)3，流量擴(kuò)大環(huán)3具體包括用于套設(shè)在可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼的外側(cè)的連接壁31和繞周向設(shè)置在連接壁31的內(nèi)側(cè)的葉片，連接壁31呈環(huán)狀，即葉片設(shè)置在可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼與連接壁31之間。葉輪罩7包括沿徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)環(huán)壁71和外環(huán)壁72，且內(nèi)環(huán)壁71和外環(huán)壁72相連，內(nèi)環(huán)壁71與外環(huán)壁72具體可以連接形成凹槽。內(nèi)環(huán)壁71與軸流靜葉柵5的外殼之間即形成通氣間隙73，外環(huán)壁72與連接壁31密封連接。葉片、可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼、軸流靜葉柵5的外殼、內(nèi)環(huán)壁71、外環(huán)壁72與連接壁31之間形成機(jī)匣防喘結(jié)構(gòu)。

當(dāng)復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)處于大流量工況時(shí)，一部分氣體可以進(jìn)入可調(diào)igv預(yù)旋導(dǎo)葉2的外殼、軸流靜葉柵5的外殼、內(nèi)環(huán)壁71、外環(huán)壁72與連接壁31之間的環(huán)形空間(即機(jī)匣防喘結(jié)構(gòu))中，并由通氣間隙73輔助進(jìn)氣，復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)內(nèi)的流量可以有少量擴(kuò)大；當(dāng)復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)處于小流量工況時(shí)，進(jìn)入軸徑流壓氣機(jī)的空氣變少，徑流葉輪6內(nèi)部氣流分離增強(qiáng)，在徑流葉輪6內(nèi)部逆壓梯度作用下空氣會(huì)倒流，此時(shí)，氣流可以從通氣間隙73中流出，并從上述環(huán)形空間中流出，從而在一定程度上增大葉輪進(jìn)口的進(jìn)氣量，改善徑流葉輪分析現(xiàn)象，從而拓展喘振邊界。

進(jìn)一步地，流量擴(kuò)大環(huán)3還可以包括套設(shè)于連接壁31的外側(cè)的支撐壁32，支撐壁32呈環(huán)狀，支撐壁32與壓氣機(jī)蝸殼9固定連接，且支撐壁32、壓氣機(jī)蝸殼9、外環(huán)壁72、連接壁31之間形成用于散熱的空腔。支撐壁32連接于壓氣機(jī)蝸殼9，可以提高流量擴(kuò)大環(huán)3的連接強(qiáng)度，同時(shí)提高該復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)的整體強(qiáng)度，同時(shí)，該空腔的設(shè)置可以增大復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)與空氣的接觸面積，有利于散熱。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的復(fù)合動(dòng)力軸徑流壓氣機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。