CN101285417A - 带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器，涡轮与压气机叶轮同轴设置，涡轮壳的进气侧与发动机排气管连通，压气机叶轮位于压气机壳内；其特征是在压气机的流道侧壁上，设置与流道相通的旁通气孔；在旁通气孔上设置泄压阀。本发明使得能够满足汽油轿车用涡轮增压器在发动机突然停车或紧急怠速时不形成过增压而喘振，进而实现对增压器本身和发动机的有效保护。

Description

带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，更具体地说是一种尤其适于应用在汽油轿车中的废气涡轮增压器。
背景技术
增压技术是提高发动机性能的主要措施之一，应用最为广泛的是废气涡轮增压。涡轮增压器是增压发动机的关键部件，它无需动力，利用发动机排出的废气驱动涡轮高速旋转，带动同轴的压气机叶轮等速旋转将压气机吸进的新鲜空气压缩后送入发动机气缸内，使得气缸内空气密度迅速增加，燃油燃烧更加充分，从而提高发动机的功率，改善燃烧的条件，降低汽车尾气的排放污染；同时因为燃油燃烧更加充分，使发动机的油耗降低5％～10％左右。涡轮增压器对发动机具有提高功率、降低油耗和改善汽车排放等功效。
目前国内柴油用涡轮增压技术已经相对成熟，柴油车用涡轮增压器的涡轮壳和涡轮材料适应发动机排气温度在800℃以下，增压器的工作转速维持在80000转/分钟上下，对增压器的防喘振等方面要求相对不高。相比之下，汽油发动机的排气温度高达950℃以上，增压器的最高转速达到200000转/分钟，工作转速达到140000转/分钟，汽油发动机的工作状况较之柴油发动机更加复杂多变，对增压器在不同工况下的工作适应性有较高要求，诸如避免发动机的爆燃爆震、增压器的喘振等，因此，已有的柴油用涡轮增压技术不能完全适用于汽油发动机。
汽油轿车的使用工况较为复杂，与之相匹配的涡轮增压器转速很高，在发动机突然停车或者是紧急怠速时虽然发动机转速能及时降下来，但涡轮增压器因转动惯性仍然会高速旋转，继续对吸进来的新鲜空气进行压缩并欲送往发动机气缸，但是此时，由于发动机的节气阀门已经关闭或者是几乎全部关闭，被涡轮增压器压缩后的高压空气不能进入气缸，这样就会使增压器的压比迅速瞬间提高，造成增压器的喘振，损伤或毁坏增压器，甚至会对发动机造成更大范围的毁坏，由于这些尚未得很好解决的技术难题，目前，国内尚未出现的相关的产品，而国外产品的技术内容相对复杂，价格昂贵，难以广泛应用。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器，使得能够满足汽油轿车用涡轮增压器在发动机突然停车或紧急怠速时不形成过增压而喘振，进而实现对增压器本身和发动机的有效保护。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器，其结构形式是涡轮与压气机叶轮同轴设置，涡轮壳的进气侧与发动机排气管连通，压气机叶轮位于压气机机壳内。
本发明的结构特点是在压气机的流道侧壁上，设置与流道相通的旁通气孔；在所述旁通气孔上设置泄压阀。
本发明的结构特点也在于：
所述旁通气孔位于所述压气机的流道出口一端侧壁上。
所述泄压阀设置为膜片式结构，所述膜片式结构是以膜片将泄压阀内腔分隔为控制腔和工作腔；所述控制腔是通过泄压阀气嘴与发动机进气管路相通；所述工作腔是在旁通气孔与压气机进气侧之间形成连通。
所述泄压阀是以其泄压阀阀盖通过连接螺钉固定设置在压气机壳上。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明的实施使得发动机正常工作时，泄压阀处于关闭状态，压气机出口流道中的旁通气孔被封堵，压缩空气全部进入发动机气缸，实现涡轮增压；在紧急停车或紧急怠速时，发动机节气阀门关闭或者几乎全部关闭，压气机出口处空气压力迅速升高，瞬间形成高压空气使泄压阀开启，压气机出口流道中的旁通气孔被开通，使压气机出口处形成的高压空气得以释放，增压器不产生高的增压比，避免了增压器过增压和喘振现象的发生，有效地保护了增压器和发动机的正常工作。
2、本发明结构简单、易于实施，不会带来成本上较大的增加。
附图说明：
图1为本发明涡轮增压器内部结构示意图。
图2为本发明泄压阀装配位置及结构示意图。
图中标号：1涡轮壳、2涡轮、3发动机进气管路、4压气机进气侧、18压气机叶轮、20压气机机壳、21旁通气孔、22泄压阀、30连接螺钉、31泄压阀气嘴、32泄压阀弹簧、33膜片内支撑、34膜片、35膜片外支撑、36阀盖。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式：
参见图1，按常规形式，涡轮2与压气机叶轮18同轴设置，涡轮壳1的进气侧与发动机排气管连通，压气机叶轮18位于压气机机壳20中。发动机排出的废气驱动涡轮2高速旋转，带动同轴的压气机叶轮18等速旋转，将压气机一侧吸入的空气进行压缩后送入发动机气缸，使得气缸内空气密度成倍地增加，进而得到增压的效果。
本实施例中，是在压气机的流道侧壁上，设置与流道相通的旁通气孔21；在旁通气孔21上设置泄压阀22。
发动机正常工作时，泄压阀处于关闭状态，压气机出口流道中的旁通气孔被封堵，压缩空气全部进入发动机气缸，实现涡轮增压；在紧急停车或紧急怠速时，发动机节气阀门关闭或者几乎全部关闭，压气机出口处空气压力迅速升高，瞬间形成高压空气使泄压阀开启，压气机出口流道中的旁通气孔被开通，使压气机出口处形成的高压空气得以释放，增压器不产生高的增压比，避免了增压器过增压和喘振现象的发生，有效地保护了增压器和发动机的正常工作。
参见图1、图2，本实施例中，旁通气孔21位于压气机机壳20的流道出口一端侧壁上。具体设置泄压阀22为膜片式结构，膜片式结构是以膜片34将泄压阀内腔分隔为控制腔和工作腔，控制腔是通过泄压阀气嘴31与发动机进气管路3相通；工作腔是在旁通气孔21与压气机进气侧4之间形成连通；泄压阀以泄压阀阀盖36通过连接螺钉30与压气机壳20固定连接。
具体实施中，在泄压阀的控制腔中，设置有泄压阀弹簧2和膜片内支撑33，在泄压阀工作腔中，设置有膜片外支撑35。
在发动机正常工作状态，发动机进气管路3中气体压力和泄压阀弹簧32的弹力共同作用克服了压气机壳流道里压缩空气的作用力，使得泄压阀膜片34覆盖在旁通气孔21上，形成对旁通气孔21的封堵，压气机的压缩空气全部进入发动机汽缸内；当发动机突然停车或紧急怠速时，泄压阀气嘴31里为真空或几乎真空，压气机流道里的压缩空气对泄压阀外支撑35和膜片34的作用力克服弹簧32和泄压阀气嘴31里的空气作用力使泄压阀膜片34脱离旁通气孔21的封堵，压气机里的压缩空气通过泄压阀内工作腔流入压气机进气侧4，有效防止了增压器过增压造成的喘振，保证增压器和发动机的正常工作。
具体实施中，根据发动机的工况，要求泄压阀膜片耐温240℃，经过动作50万次后不产生破损、裂纹以及变形；泄压阀弹簧在260℃的温度中，工作100万次后的各项参数和性能仍保持在允许范围之内。

Claims (4)

1、带有泄压保护的汽油轿车用涡轮增压器，涡轮(2)与压气机叶轮(18)同轴设置，涡轮壳(1)的进气侧与发动机排气管连通，压气机叶轮(18)位于压气机机壳(20)内；其特征是在压气机的流道侧壁上，设置与所述流道相通的旁通气孔(21)；在所述旁通气孔(21)上设置泄压阀(22)。
2、根据权利要求1所述的带有泄压保护的汽油轿车涡轮增压器，其特征是所述旁通气孔(21)位于所述压气机的流道出口一端侧壁上。
3、根据权利要求1所述的带有泄压保护的汽油轿车涡轮增压器，其特征是所述泄压阀(22)设置为膜片式结构，所述膜片式结构是以膜片(34)将泄压阀内腔分隔为控制腔和工作腔；所述控制腔是通过泄压阀气嘴(31)与发动机进气管路(3)相通；所述工作腔是在旁通气孔(21)与压气机进气侧(4)之间形成连通。
4、根据权利要求1所述的带有泄压保护的汽油轿车涡轮增压器，其特征是所述泄压阀是以其泄压阀阀盖(36)通过连接螺钉(30)固定设置在压气机壳(20)上。
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