CN104879320A - 防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构 - Google Patents

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Abstract

一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，压气机蜗壳进气通道的一端为锥形进气口，进气通道的另一端为与叶轮弧形叶片外轮廓相配的弧形端，在进气通道与弧形端接缘处的内壁设有环形导流腔。使用时，叶轮安装在压气机蜗壳的弧形端处，叶轮主叶片的前缘端处在环形导流腔腔内的中部。当气流扰动沿叶轮轮毂线向叶轮进口处传播抵达叶轮主叶片前缘时，一部分进气周向畸变涡旋进入导流腔，让流场畸变向叶轮本体外转移，减小叶轮进口处气流的扰动畸变，防止其进一步向叶轮内传播，通过改变叶轮进口处的进气气流角，从而抑制气流流场在压气机进气端处的畸变，增加压气机的稳定工作范围。

Description

防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构
技术领域
本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构。
背景技术
伴随着车用发动机的性能提升，增压器的工作范围也需要逐步拓宽，但是压气机喘振一直是伴随着压气机性能发展的绊脚石，影响涡轮增压器工作时气流的稳定性，如果压气机的有效工作范围得不到提升，将最终影响整个发动机工作范围的提升。导致压气机喘振的根本原因是压气机中气流流场在小流量是产生局部畸变，即当流量过小时，气流最先在叶轮出口处发生压力变化，并产生一个出口处的气流扰动，该气流扰动沿叶轮轮毂线向叶轮进口处传播，当抵达主叶片前缘时，转化为叶轮进口外气流的周向畸变，该周向畸变就是喘振现象。当增压器发生喘振时，压气机进气端空气阻塞，部分空气与压气机叶片之间脱离、涡流、波动而发出刺耳的啸叫声，其引发噪音污染的同时还造成增压器前的进气管振动、转子轴高频轴向颤动，并使发动机的工作状态趋于不稳定，进而影响发动机与涡轮增压器的工作寿命。
目前，为防止喘振现象发生，通常是在压气机蜗壳上设置二次进气结构，其结构如附图1所示，现有的压气机蜗壳2包括进气口2-1和锥形导风口2-3，锥形导风口2-3的另一端为与叶轮5弧形叶片外轮廓相配的弧形，叶轮5安装在锥形导风口2-3的弧形端，在压气机蜗壳2进气口2-1的内壁上设有导风圈安装槽，呈锥环形的导风圈3安装在压气机蜗壳2内腔的锥形导风口2-3外圆周上，并被挡圈4压紧在导风圈安装槽中，从而在压气机蜗壳2进气口2-1的内壁与锥形导风口2-3外圆周形成导流腔2-4，在进气口2-1的弧形端设有与导流腔2-4相通的二次进气孔2-3-1，用于连通导流腔2-4与进气口2-1。
当气流扰动沿叶轮5轮毂线向叶轮5进口处传播抵达主叶片前缘时，通过二次进气孔2-3-1将一半的进气周向畸变涡旋引入导流腔2-4，让流场畸变向叶轮5本体外转移，减小叶轮5进口处气流的扰动畸变，防止其进一步向叶轮5内传播，通过改变叶轮5进口处的进气气流角，从而抑制气流流场在压气机进气端处的畸变，增加压气机的稳定工作范围。
该结构虽能抑制气流流场在压气机进气端处的畸变，增加压气机的稳定工作范围，但其结构复杂，零件较多，导致压气机成本升高，同时增加了装配步骤。再就是该结构只适合于大型发动机，无法有效应用于乘用车发动机上。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，它解决了现有的压气机蜗壳上的二次进气结构较复杂，涉及零件多，导致压气机成本升高，装配步骤增加的问题。
本发明的技术方案是：一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，包括压气机蜗壳，压气机蜗壳进气通道的一端为锥形进气口，进气通道的另一端为与叶轮弧形叶片外轮廓相配的弧形端，在进气通道与弧形端接缘处的内壁设有环形导流腔。
所述环形导流腔的截面呈梯形。
本发明可通过调节环形导流腔的宽度、深度及环形导流腔两侧面的斜度来满足压气机不同性能要求，从而扩宽压气机稳定工作范围，并缓解喘振。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、压气机蜗壳的弧形端设有环形导流腔，可将一半的涡旋引入环形导流腔中，让流场畸变向叶轮外发展，减小叶轮进口处气流角的扰动畸变，防止其进一步向叶轮本体内传播，有效防止压气机喘振现象的发生，增加压气机的稳定工作范围。
2、与现有的压气机蜗壳上的二次进气结构相比，结构简单，铸造成本低，无配合零件，减少了装配步骤。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为现有的压气机蜗壳结构与叶轮的安装示意图；
附图2为本发明的结构示意图；
附图3为本发明的使用状况示意图。
具体实施方式
一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，包括压气机蜗壳1，压气机蜗壳1进气通道1-1的一端为锥形进气口1-1-1，进气通道1-1的另一端为与叶轮5弧形叶片外轮廓相配的弧形端1-1-2，在进气通道1-1与弧形端1-1-2接缘处的内壁设有环形导流腔1-1-3，环形导流腔1-1-3的截面呈梯形。
使用时，叶轮5安装在压气机蜗壳1的弧形端1-1-2处，叶轮5主叶片的前缘端处在环形导流腔1-1-3腔内的中部。当气流扰动沿叶轮5轮毂线向叶轮5进口处传播抵达叶轮5主叶片前缘时，一部分进气周向畸变涡旋进入导流腔1-1-3，让流场畸变向叶轮5本体外转移，减小叶轮5进口处气流的扰动畸变，防止其进一步向叶轮5内传播，通过改变叶轮5进口处的进气气流角，从而抑制气流流场在压气机进气端处的畸变，增加压气机的稳定工作范围。

Claims (2)

1.一种防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，包括压气机蜗壳，其特征是：压气机蜗壳进气通道的一端为锥形进气口，进气通道的另一端为与叶轮弧形叶片外轮廓相配的弧形端，在进气通道与弧形端接缘处的内壁设有环形导流腔。
2.如权利要求1所述的防喘振的涡轮增压器压气机蜗壳结构，其特征是：所述环形导流腔的截面呈梯形。
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