專利名稱：氣波增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于柴油機(jī)排氣增壓的氣波增壓器。
柴油機(jī)和其他熱機(jī)(如蒸氣機(jī)、汽輪機(jī)、汽油機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)等)一樣，向外輸出的機(jī)械功是由燃料燃燒后的熱能轉(zhuǎn)化而來(lái)，因此，柴油機(jī)的功率就決定于單位時(shí)間內(nèi)噴進(jìn)柴油機(jī)的燃油量及其轉(zhuǎn)化效果(熱效率)。然而，為了確保燃油能完全燃燒而轉(zhuǎn)變成有效的機(jī)械功，必須向氣缸送進(jìn)同燃油相適應(yīng)的一定量的空氣，如果把送入氣缸的空氣預(yù)先進(jìn)行壓縮，增加空氣密度，那么在相同氣缸容積下，單位時(shí)間內(nèi)就可送入較多的空氣，與此相應(yīng)就能燃燒更多的燃油，從而就可增加柴油機(jī)的功率，這就是所謂“增壓”。柴油機(jī)為實(shí)現(xiàn)增壓所設(shè)置的提高空氣壓強(qiáng)的部件就稱為增壓器。柴油機(jī)采用增壓器是提高柴油機(jī)的功率、改善經(jīng)濟(jì)性、減少機(jī)器單位功率體積和降低單位功率重量的最有效措施之一。目前柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓采用的有機(jī)械驅(qū)動(dòng)式增壓器，廢氣渦輪增壓器以及復(fù)合式增壓器等幾類，而大多數(shù)柴油機(jī)是采用渦輪增壓器。增壓所需的功率由柴油機(jī)排氣能量提供，即柴油機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)增壓器的渦輪，由渦輪帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)來(lái)壓縮空氣，把壓縮后的空氣經(jīng)空氣冷卻器冷卻后再送入氣缸，這種類型的渦輪增壓器其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零部件較多，同時(shí)具有喘振問(wèn)題。
本發(fā)明獨(dú)立研制并自行設(shè)計(jì)計(jì)算、制造，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的理論和實(shí)驗(yàn)研究，完成了不同的自循環(huán)方案，經(jīng)篩選后，確定了最優(yōu)方案，最終提出了一種用于柴油機(jī)增壓的新型增壓器-氣波增壓器。
氣波增壓器的工作原理，完全不同于常用的渦輪增壓器，它通過(guò)適當(dāng)組織一系列的壓縮波和膨脹波，使柴油機(jī)排氣與來(lái)自大氣的空氣直接接觸，燃?xì)鈱⒛芰總鬟f給空氣，使空氣的壓強(qiáng)和密度均得到增加，再進(jìn)入柴油機(jī)，從而使柴油機(jī)的輸出功率增加，達(dá)到氣波增壓的目的。
氣波增壓器主要由外筒、轉(zhuǎn)子、燃?xì)舛ㄗ?、空氣定子、主軸等幾部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)園柱型的零件，由內(nèi)外筒和葉片組成，轉(zhuǎn)子上面布滿了放射狀排列的槽道，每一條槽道都與轉(zhuǎn)子軸線相平行。氣波增壓器工作時(shí)燃?xì)夂涂諝饩驮谶@些槽道中進(jìn)行能量交換。轉(zhuǎn)子安裝在主軸上，主軸由兩個(gè)滾動(dòng)軸承支承懸臂裝配在空氣定子上，主軸由其它動(dòng)力源經(jīng)皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子兩端分別是空氣定子和燃?xì)舛ㄗ樱鼈兎謩e是新鮮空氣、壓縮空氣和柴油機(jī)排放燃?xì)?、氣波機(jī)排出廢氣的通道。兩個(gè)定子之間有一個(gè)筒狀的外殼，外殼用來(lái)連接固定兩個(gè)定子并保護(hù)轉(zhuǎn)子。其工作過(guò)程是柴油機(jī)排出的高溫、高壓燃?xì)?，在熱端進(jìn)氣閥口處進(jìn)入轉(zhuǎn)子，與轉(zhuǎn)子內(nèi)的低壓空氣直接接觸，將能量以壓縮波方式傳遞給空氣，使空氣的壓強(qiáng)和密度升高。燃?xì)鈸p失能量后，其溫度及壓強(qiáng)均有下降，然后退出轉(zhuǎn)子，在熱端的排氣閥口處，向外排入大氣。來(lái)自大氣的空氣，在冷端進(jìn)氣閥口處進(jìn)入轉(zhuǎn)子，與燃?xì)庵苯咏佑|，并從之獲得能量，其壓強(qiáng)和密度升高后，在冷端排氣閥口處，自轉(zhuǎn)子退出，向外送入柴油機(jī)。設(shè)計(jì)燃?xì)舛ㄗ雍涂諝舛ㄗ舆M(jìn)、排氣閥口大小的不同，以及它們間的相對(duì)位置，是產(chǎn)生一系列的壓縮波和膨脹波，以及控制燃?xì)夂涂諝獾倪M(jìn)氣和排氣的時(shí)間和流量，從而達(dá)到增壓空氣的目的的關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的燃?xì)舛ㄗ雍涂諝舛ㄗ?，其園周方向，各開有進(jìn)氣閥口及排氣閥口兩個(gè)，呈對(duì)稱安排。燃?xì)舛ㄗ拥倪M(jìn)氣閥口(簡(jiǎn)稱GR口)的開口角度為25°～50°，排氣閥口(簡(jiǎn)稱DR口)的開口角度為90°～114°，空氣定子的排氣閥口(簡(jiǎn)稱GK口)的開口角度為25°～44°，進(jìn)氣閥口(簡(jiǎn)稱DK口)的開口角度為60°～82°。燃?xì)舛ㄗ拥倪M(jìn)氣閥口(GR口)與空氣定子的排氣閥口(GK口)之間的相位差為12°～18°。
氣波增壓器是一項(xiàng)新技術(shù)，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。與渦輪增壓器相比，本發(fā)明具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造，無(wú)“喘振”現(xiàn)象，運(yùn)行范圍廣，額定轉(zhuǎn)速低，只有7000～12000轉(zhuǎn)/分，平均工作溫度低，無(wú)須采用特種優(yōu)質(zhì)鋼等特點(diǎn)，柴油機(jī)匹配氣波增壓器，其加速性能好，對(duì)負(fù)荷變化反應(yīng)快，低轉(zhuǎn)速下油耗低和扭矩大(可以采用較少變速的齒箱)。
附

圖1為氣波增壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
(1)軸承;(2)主軸;(3)空氣定子;(4)轉(zhuǎn)子;(5)外筒;(6)燃?xì)舛ㄗ印?br> 附圖2為燃?xì)舛ㄗ娱y口布置示意圖。
(7)燃?xì)舛ㄗ?(8)閥片;(9)進(jìn)氣閥口(GR口);(10)排氣閥口(DR口)。
附圖3為空氣定子閥口布置示意圖。
(11)空氣定子;(12)閥片;(13)排氣閥口(GK口);(14)進(jìn)氣閥口(DK口)。
實(shí)施例一臺(tái)型號(hào)為W100型的氣波增壓器，其外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為581×230×270毫米，轉(zhuǎn)子直徑為168毫米，與一臺(tái)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分的6135ZG型柴油機(jī)匹配，柴油機(jī)增壓前的額定輸出功率為120馬力，增壓后達(dá)到194馬力，瞬時(shí)最大功率為210馬力，增加了62%以上，空氣增壓比為1.8。
權(quán)利要求
1.一種用于柴油機(jī)增壓的氣波增壓器，由外筒、轉(zhuǎn)子、燃?xì)舛ㄗ?、空氣定子、主軸等幾部分組成，轉(zhuǎn)子安裝在主軸上，主軸裝配在空氣定子上，轉(zhuǎn)子兩端分別是空氣定子和燃?xì)舛ㄗ?，兩個(gè)定子之間是外筒，該氣波增壓器其特征在于燃?xì)舛ㄗ雍涂諝舛ㄗ拥膱@周方向，各開有進(jìn)氣閥口及排氣閥口兩個(gè)，呈對(duì)稱安排。燃?xì)舛ㄗ拥倪M(jìn)氣閥口(稱GR口)的開口角度為25°～50°，排氣閥口(稱DR口)的開口角度為90°～114°，空氣定子的排氣閥口(稱GK口)的開口角度為25°～44°，進(jìn)氣閥口(稱DK口)的開口角度為60°～82°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣波增壓器，其特征在于燃?xì)舛ㄗ拥倪M(jìn)氣閥口(GR口)與空氣定子的排氣閥口(GK口)之間的相位差為12°～18°。
全文摘要
氣波增壓器是一種新型的柴油機(jī)增壓器。本發(fā)明對(duì)其關(guān)鍵部件燃?xì)舛ㄗ雍涂諝舛ㄗ右约八鼈冎g的相對(duì)位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之能很好地產(chǎn)生一系列的壓縮波和膨脹波，從而達(dá)到增壓空氣的目的。本發(fā)明與常用的渦輪增壓器相比，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)“喘振”現(xiàn)象，額定轉(zhuǎn)速低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B3/06GK1079275SQ9210420
公開日1993年12月8日 申請(qǐng)日期1992年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月23日
發(fā)明者吳文, 黃曉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所