CN103161766A - 一种增压发动机中的空压机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增压发动机中的空压机，包括空压机和变排量发动机，所述空压机通过导管与所述变排量发动机连接，所述空压机包括一个压气机壳，所述压气机壳设有一个进气口和多个排气口，所有气体通过多个所述排气口流入所述变排量发动机，所述压气机壳中心设有一个旋转轴且所述旋转轴上安装有叶轮，所述压气机壳外围布置有扩压器，每个所述扩压器对应一个所述排气口。本发明的有益效果是：两个排气口的空压机布置结构将喘振限偏移到了较低流量区域，这种布置的空压机相当于将多个空压机布置在同一个壳体内简化了整体结构；隔离壁将气流分流，在低流量时，出气口中的一个关闭，空压机的效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及空压机，具体涉及一种增压发动机中的空压机。
背景技术
目前已知的技术，传统增压内燃机，例如机械增压或涡轮增压发动机，利用一个空压机对内燃机进气进行增压。通过增压提高进气气流密度，发动机导入和燃烧了更多的空气和燃油，因此提高了内燃机的输出。这种压气机是离心式压气机，其叶轮可绕一个轴向轴旋转，用来将以轴向方向导入的空气压到空压机外缘部分，位于外缘圆周上的出气口和其下游的扩压器将空气的动能转化为压力。扩压器是用于离心空压机的一种技术。空气以高速流入扩压器并随后再扩压器中减速以提升空气压力。此扩压器包含有固定的叶片（或称导叶）来提供高效能量转换。另外扩压器也可以是无叶片的结构形式。
目前已知的技术，空压机的工作范围受气流在高流量时的阻塞现象和气流在低流量时的喘振现象所限制。喘振是一种不稳定的工况，应尽量避免。在空压机迈普中的稳定工况区域，当排气口气流受到阻碍，气压会增高以克服这种阻碍。但是在不稳定工况时，更大的阻力同时也会导致气压的下降。在给气通道内的更高压力的空气会经空压机急速返流。但是，随着此压力的消除，空压机会重建压力，促使气流向前运动，这种恒定气流的逆转导致了喘振现象。通常的技术手段是通过发动机运行点与增压气的匹配来避免阻塞和喘振情况的发生。但是技术手段也面临挑战，特别是在有节气门的汽油机中，其进气流量在高、低工况时的差别很大。辅助叶片的空压机中会有多一步的制造工序。
中国专利CN202560518U公开了一种空压机，所述空压机包括空压机本体、导热罩和管道，所述空压机本体上设置有出风口，所述导热罩一端对应所述出风口，另一端与所述管道连接。本实用新型结构简单，导热罩一端对应所述空压机本体出风口，另一端与所述管道连接，热空气会顺着管道排出至机房外，机房室内升温将减慢，防止电机在高温环境中运行，增加电机使用寿命。与本申请相比，同此专利的具体结构以及运用领域都存在较大的差别。
中国专利CN201021234公开了一种发动机用空压机装置，它包括空压机进气管，所述空压机进气管与发动机的进气管相连接，所述空压机进气管与发动机的增压器的空气出口管连接，通过增压器对空气进行压缩，从而可以在不加大活塞缸径或增加转速的条件下，提供较大排量的空气，以满足汽车空气悬挂系统、气动车门等附件对空气量的需求，结构简单，节省汽车燃油，降低了空压机的使用成本。此专利通过所述空压机进气管与发动机增压器的空气出口管连接的简单设置来改善燃油效率，这与本申请包括旋转轴、叶轮、扩压器等结构以避免喘振现象，两者在结构和所要解决的技术问题上都存在明显的区别。
发明内容
针对现有的发动机的空压机存在的上述问题，本发明提供一种能有效防止喘振的增压发动机中的空压机。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种增压发动机中的空压机，包括空压机和变排量发动机，所述空压机通过导管与所述变排量发动机连接，所述空压机包括一个压气机壳，所述压气机壳设有一个进气口和多个排气口，所有气体通过多个所述排气口流入所述变排量发动机，所述压气机壳中心设有一个旋转轴且所述旋转轴上安装有叶轮，所述压气机壳外围布置有扩压器，每个所述扩压器对应一个所述排气口。
上述增压发动机中的空压机，其中，所述叶轮上安设有隔板，所述隔板将气流导入所述扩压器的进气口。
上述增压发动机中的空压机，其中，相对的所述扩压器被设于它们之间的隔离壁分割。
上述增压发动机中的空压机，其中，所述扩压器上环绕于所述旋转轴方向安装有固定叶片。
上述增压发动机中的空压机，其中，所述变排量发动机包括多个气缸组，所述气缸组分别对应所述排气口。
上述增压发动机中的空压机，其中，每个所述叶轮的叶轮叶片都设有一个沿径向向内延伸的槽，所述隔离壁的径向延伸插入所述槽内。
上述增压发动机中的空压机，其中，所述变排量发动机包括多个阀门，所述阀门设于所述气缸组和所述排气口之间。
由于采用了上述技术，上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
两个排气口的空压机布置结构将喘振限偏移到了较低流量区域，这种布置的空压机相当于将多个空压机布置在同一个壳体内简化了整体结构；隔离壁将气流分流，在低流量时，出气口中的一个关闭，空压机的效率提高。
附图说明
图1是本发明一种增压发动机中的空压机的纵向剖视图；
图2是本发明一种增压发动机中的空压机的轴向剖视图；
图3是本发明一种增压发动机中的空压机的设有隔板的空压机的局部剖视图；
图4是本发明一种增压发动机中的空压机的设有隔离壁的空压机的局部剖视图；
图5是本发明一种增压发动机中的空压机的轴向图；
图6是本发明一种增压发动机中的空压机的纵向图；
图7是本发明一种增压发动机中的空压机的变排量发动机的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示本发明一种增压发动机中的空压机的纵向剖视图，一个旋转轴2、一个空压机的叶轮3和叶轮叶片4相互固定在一起且都位于压气机壳5内。旋转轴2可被任何能量驱动，最好是涡轮机的涡轮（图中未示）。压气机壳5内设有第一扩压器6和第二扩压器7。两个扩压器被隔离壁8分割。第一扩压器6和第二扩压器7上设有固定叶片9。通过进气口10，进气气流11通过叶轮3急速流出压气机壳5。当进气气流11离开叶轮叶片4，它被分成两股分支气流12，由此第一空气流13流入第一扩压器6以及第二空气流14流入到第二扩压器7。
如图2所示本发明一种增压发动机中的空压机的轴向剖视图，叶轮3上的叶轮叶片4位于压气机壳5的中心，在固定叶片9外圆周布置着第一扩压器6和第二扩压器7。第一扩压器6与第一排气口15对应，第一空气流13从第一排气口15中流出。第二扩压器7与第二排气口16对应，第二空气流14从第二排气口16中流出。图2中还显示除了本发明的另一个优势，排气口分布在压气机壳5外围圆周的不同位置。两个排气口都可以放置在圆周的任意位置并轻松实现与导管、管道、进气口的对应关系同时实现空压机1的最佳组装。
进一步的，当需要低气流时，由于变排量发动机43的某些气缸停缸或发动机进气压力降低，第二排气口16关闭。当截断所有通过第一扩压器6的气流时，几乎没有气流通过第二扩压器7，所以扩压器中的第一空气流13与进气气流11基本对等，并且比有第二排气口16时要高得多。更改的气流通过第一扩压器6避免了低压进气气流11的喘振现象，同时将空压机1的喘振限制的更低。
如图3所示本发明一种增压发动机中的空压机的设有隔板的空压机的局部剖视图，空压机1有一个隔板18划分了所示叶轮叶片4。叶轮3、隔板18和叶轮叶片4都是由金属材料铸造而成。隔板18在叶轮3上划分出第一气道19和第二气道20。这导致了进气气流11在内径区域21中被分流成第一进气气流22和第二进气气流23。在外径区域24，隔板18与隔离壁8的第二内径区域25一起将第一进气气流22和第二进气气流23分别送入第一扩压器6和第二扩压器7中。
如图4所示本发明一种增压发动机中的空压机的设有隔离壁的空压机的局部剖视图，关于隔离壁8向内延伸到叶轮叶片4，每个都有一个槽28。隔离壁8的延伸部分29与槽28相匹配。与图3中所示相似，进气气流11在延伸部分29的内径区域21被分流为第一进气气流22和第二进气气流23。
如图5和6所示本发明一种增压发动机中的空压机，空压机1设有具有叶轮叶片4的叶轮3位于压气机壳5内。第一扩压器6和第二扩压器7位于压气机壳5圆周的相同位置。其空间位置大致如图5所示，但结构略有不同。叶轮3被固定叶片9包围，布置在第一扩压器6和第二扩压器7之间。第一扩压器6与第二排气口16对应，第二空气流14从此处流出。第二扩压器7与第一排气口15对应，第一空气流13从此处流出。第一排气口15和第二排气口16最好在轴向上相互对置。第一扩压器6和第二扩压器7分别延伸将近半个圆周。面积比例可以根据扩压器所需最大气流进行改变。
如图7所示本发明一种增压发动机中的空压机的变排量发动机的连接示意图，变排量发动机43包括第一气缸组44和第二气缸组45，第二气缸组45可以停缸。一个涡轮机增压器46包括涡轮47和空压机1，空压机1通过涡轮47驱动。空压机1包括第一排气口15，此排气口通过气流和第一导管50与气第一缸组44相连，第二排气口16通过气流和第二导管52与第二气缸组45相连。第一阀门53位于第一导管50内且第二阀门54位于第二导管52内。第一阀门53和第二阀门54都能各自控制分流出气流。排气气流从第一气缸组44和第二气缸组45进入排气歧管55通过涡轮增压器46的涡轮47.
进一步的，当第二气缸组45停缸时，第二导管52中的气流自动截流这样空压机1中的所有气流都通过第一排气口15流过第一导管50全部进入第一气缸组44中。利用第一阀门53和第二阀门54控制通过第一导管50和第二导管52的气流使气流在第二气缸组45运转和停缸时保持平稳的传输过程。图7中所示的第一阀门53和第二阀门54是与变排量发动机43分离的。但是第一阀门53和第二阀门54也可能是变排量发动机43的进气和/或排气阀。
进一步的变排量发动机43是一个四缸发动机，其中两个气缸可以停缸。该发明适用于任何变排量发动机，包括任何可以停缸的多缸机。上述发明可应用任何内燃机上，包括变排量发动机以外的可以停缸的发动机，所以在发动机的工作范围内的气流流量要大于可常规压缩机所提供的被喘振和截流限制的流量。
进一步的，因此同时公开了一种关于通过两个调节器协调控制发动机空转转速的系统和方法：一个低速调节器和一个高速调节器低速调节器最好是一个节气门而高速调节器最好是一个可影响点说正时的点火系统。低速调节器是基于空转功率要求和所需空转转速控制的；而高速调节器则是基于空转功率要求和实际空转转速控制的。此外，两个调节器还基于功率储备和实际功率储备。动力储备与高速调节器在其最在配置时发动机实际输出和发动机理想输出之比有关。
进一步的，我们应该知道上述两排气口空压机，压缩机包括与扩压器相连的额外排气口。根据发明其中的一个或多个排气口都可以关闭。这也就提供了一种可以通过压缩机增大气流范围达到避免喘振的优势。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种增压发动机中的空压机，其特征在于，包括空压机和变排量发动机，所述空压机通过导管与所述变排量发动机连接，所述空压机包括一个压气机壳，所述压气机壳设有一个进气口和多个排气口，所有气体通过多个所述排气口流入所述变排量发动机，所述压气机壳中心设有一个旋转轴且所述旋转轴上安装有叶轮，所述压气机壳外围布置有扩压器，每个所述扩压器对应一个所述排气口。
2.如权利要求1所述增压发动机中的空压机，其特征在于，所述叶轮上安设有隔板，所述隔板将气流导入所述扩压器的进气口。
3.如权利要求1所述增压发动机中的空压机，其特征在于，相对的所述扩压器被设于它们之间的隔离壁分割。
4.如权利要求1所述增压发动机中的空压机，其特征在于，所述扩压器上环绕于所述旋转轴方向安装有固定叶片。
5.如权利要求1所述增压发动机中的空压机，其特征在于，所述变排量发动机包括多个气缸组，所述气缸组分别对应所述排气口。
6.如权利要求3所述增压发动机中的空压机，其特征在于，每个所述叶轮的叶轮叶片都设有一个沿径向向内延伸的槽，所述隔离壁的径向延伸插入所述槽内。
7.如权利要求5所述增压发动机中的空压机，其特征在于，所述变排量发动机包括多个阀门，所述阀门设于所述气缸组和所述排气口之间。
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