CN103982293A - 一种汽车集成式涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车集成式涡轮增压器，包括涡轮室和增压器，在增压器增压器（3）内设置有进气道（8）、压气叶轮（9）、高压端流道（4）和泄压阀（2）,进气道（8）外部通过转接管（1）连接空滤器出口。与集成式涡轮增压器不同的是，所述泄压阀（2）的泄压出口连接低压端流道（6），低压端流道（6）布置在增压器壳体外，低压端流道（6）的泄气口（5）连接转接管（1）。当车辆不再需要增压器增压的时候，泄气阀会自动打开，高压气体便通过泄气阀从增压器高压端流道到达低压端流道，实现泄压，保证涡轮增压器的正常工作。在有限的机舱空间内，该泄气流道外置结构，能有效地解决集成式涡轮增压器工作过程中产生的泄气声问题。

Description

一种汽车集成式涡轮增压器

技术领域

本发明属于汽车噪声控制技术领域，具体涉及一种用于解决集成式涡轮增压器泄气声的技术。

背景技术

 为提升汽车动力性以及发动机舱整体美观性，集成式涡轮增压器将低压端流道集成在增压器内部，节省了对汽车机舱的占用空间，在汽车发动机上得到了广泛应用。但是其所产生的泄气噪声也越来越突出，逐渐上升为车内噪声的主要贡献源之一。

增压器的泄气声问题是因为解决增压器喘振问题而产生的，泄气声是由压气机高压侧气流往低压侧高速流动而产生的流动噪声，其频带较宽，从1000Hz——10000Hz都有分布。泄气声是一种瞬态噪声，一般是在换挡或松油的瞬间出现，几乎每辆涡轮增压车型都有泄气声，只是大小和品质各不相同。由此，如何解决涡轮增压器工作过程中产生的泄气声问题，提高汽车的声品质显得尤为重要。

现有的集成式涡轮增压器的增压器部分的结构如图1所示，其增压器增压器3内设有进气道8、压气叶轮9、高压端流道4、泄压阀2和内置低压端流道7，内置低压端流道7在增压器内部，直接从泄压阀的出口通到进气道8中，泄压口位于压气叶轮9的进气前端，泄出的高压气体直接通过内置低压端流道7进入进气道8中。在车辆换挡或松油瞬间不再需要增压的时候，由于旋转惯性，增压器的高压端流道4处的气体压力并没有降低，此时泄气阀2打开，压壳3内的高速高压气体便通过泄气阀2从高压端流道4到达内置低压端流道7，流进进气道，由于从内置低压端流道7中泄出的高压气体流动方向与进气道8中的进气方向不一致，而且内置低压端流道7本身非常短，与压气叶轮9之间的距离也很短，就导致在进入高速旋转的压气叶轮9前的发生紊流，产生严重的气流噪声，即泄气噪声。

 涡轮增压器的泄气声主要通过三条路径对外传播：（1）进气口辐射；（2）空滤器出管壁面辐射；（3）中冷器进管壁面辐射。目前，主要从泄气噪声三条主要传播路径的消声隔声处理来降低泄气声，有以下三种方式：

（1）在空滤器进管、出管或中冷器进管上添加高频谐振腔、四分之一波长管、编织管、阻性***等消声元件。高频谐振腔、编织管和阻性***的中高频消声频带较宽，消声量大，能较大程度地降低泄气声，但不能完全消除泄气声；四分之一波长管为一端封闭一端开孔的管子，具有较强的频率选择性，只在以共振频率为中心的较窄的频率范围内起有效的消声作用，对其它频率几乎不起消声作用，其独特的消声特性使其对窄带峰值噪声的控制效果明显，而对宽频带的峰值噪声控制效果极差，如果要适当提高消声频带（消声带宽），就必须并联更多个四分之一波长管，但是，鉴于机舱布置空间的要求，四分之一波长管的个数及布置位置会受到限制，从而使其消声性能不满足要求且不美观。

（2）提高空滤器出管以及中冷器进管的壁厚或采用隔声效果较好的材料，该方式能一定程度地降低增压器泄气噪声，但不能完全消除泄气声，会增加生产成本，可以应用于泄气声较小的涡轮增压器。

（3）加强空滤器出管与空滤器和涡轮增压器之间密封，此种方式也只针对泄气声较小的状况，仍不能完全消除涡轮增压器泄气声。

以上三种方式都是从路径上对泄气声进行控制，能在一定程度上降低泄气声，但不能从根本上完全解决集成式涡轮增压器的泄气声问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车用集成式涡轮增压器，通过泄气流道外置的布置结构，以从根本上控制涡轮增压器的泄气声，完全消除集成式涡轮增压器工作过程中所产生的泄气声问题，提升汽车NVH性能和品质。

本发明的技术方案如下：

一种汽车集成式涡轮增压器，包括涡轮室和增压器，在增压器壳体内设置有进气道、压气叶轮、高压端流道和泄压阀，进气道外部通过转接管连接空滤器出口，泄压阀的泄压出口连接低压端流道，其改进在于：将所述低压端流道布置在增压器壳体外，低压端流道的泄气口连接转接管。

采用以上结构，当车辆不再需要增压器增压的时候，泄气阀会自动打开，高压气体便通过泄气阀从增压器高压端流道到达低压端流道，低压端流道将气体循环送入增压器的进气道，实现泄压，保证涡轮增压器的正常工作。由于泄气流道外置于增压器壳体外，泄气流道延长，从增压器外部的低压端流道中泄出的高压气体流动方向虽然与进气方向不一致，但由于离高速旋转的压气叶轮较远，两股交叉的气流通过一段时间的混合整流，方向一致性更好，气体进入高速旋转的压气叶轮前发生紊流的机会大大减小，气流噪声降低，从而泄气声降低甚至消除。而且，在有限的机舱空间内，能有效地解决集成式涡轮增压器工作过程中产生的泄气声问题。

进一步，外置的增压器低压端流道应避免大角度转弯，需要改变方向的地方过渡一定要平缓，保证所泄气体在管道中流动的通畅性和平顺性。

进一步，增压器的低压端泄气口到压叶轮的距离d不小于100mm，这样可以更好地保证两股交叉气流的混合整流时间，更有利于消除噪声。

更进一步，增压器低压端流道管径D≥18mm，转接管中进气方向与低压端流道中气流方向的夹角应不大于90°，以更好减小高速气体紊流。

另外，为了方便装配，增压器低压端流道应避免与机舱内其他管道或零部件相干涉。

本发明采用的涡轮增压器泄气流道外置的结构形式，可避免因为高速气体紊流而产生的泄气噪声，从根本上解决集成式涡轮增压器的泄气声问题，提高了汽车的声品质。该结构方式简单，只需要增加一根泄气管道，结构尺寸小，受机舱布置要求限制小，且造型整洁美观。

附图说明

图1现有集成式涡轮增压器的泄气结构内置的结构示意图。

图2本发明提出的集成式涡轮增压器采用外置式泄气流道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，本发明的车用集成式涡轮增压器包括涡轮室和增压器，增压器的压壳3内设置有进气道8、压气叶轮9、高压端流道4和泄压阀2，与图1所述的普通集成式涡轮增压器不同的是，封堵了原增压器内部的内置低压端流道7，将低压端流道6布置在增压器壳体外部，即采用一根弯管作为流道，低压端流道6的泄气口5连接至转接管1，将气流引进进气道8。

当车辆不再需要增压的时候，此时泄气阀2打开，增压器压壳3内的高速高压气体便通过泄气阀从增压器高压端流道4到达低压端流道6。通过对增压器低压端流道管径等参数的合理设计，如设计增压器低压端流道6的管径D为18mm，转接管1中进气方向与低压端流道6中气流方向的夹角不为60°，低压端泄气口到压叶轮的距离d为120mm，就可以有效地消除集成式涡轮增压器的泄气声问题，提升汽车NVH性能和品质。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种汽车集成式涡轮增压器，包括涡轮室和增压器，在增压器增压器（3）内设置有进气道（8）、压气叶轮（9）、高压端流道（4）和泄压阀（2）,进气道（8）外部通过转接管（1）连接空滤器出口；其特征在于：所述泄压阀（2）的泄压出口连接低压端流道（6），低压端流道（6）布置在增压器壳体外，低压端流道（6）的泄气口（5）连接转接管（1）。

2.根据权利要求1所述的汽车集成式涡轮增压器，其特征在于：所述低压端泄气口（5）到压气叶轮(9)的距离d不小于100mm。

3.根据权利要求1所述的汽车集成式涡轮增压器，其特征在于：所述低压端流道的管径D≥18mm。

4.根据权利要求1所述的汽车集成式涡轮增压器，其特征在于：转接管（1）中进气方向与低压端流道（6）中气流方向的夹角应不大于90°。