專利名稱：一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高轉(zhuǎn)速發(fā)動機采用的一種廢氣渦輪增壓器，具體的說涉及 一種能夠有效調(diào)整增壓后氣體的流速和流向，降低氣流速度和氣體噪音的一種 具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，屬于內(nèi)燃機領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)發(fā)動機技術(shù)的快速發(fā)展和排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，發(fā)動機渦輪增壓 技術(shù)得到了迅速普及。近年來，發(fā)動機尤其是柴油機增壓率大幅度提高。但受 渦輪增壓器結(jié)構(gòu)和匹配特性的制約，在高轉(zhuǎn)速發(fā)動機增壓方面遇到了一些新的 行業(yè)難題，其中增壓以后氣體的氣動噪音己經(jīng)成為用戶比較關(guān)注和急需解決的 問題。尤其是車用渦輪增壓器在工況變化范圍較大的情況下，增壓氣體的壓力 波動大，導(dǎo)致某些工況下增壓器產(chǎn)生氣動噪音。
如圖1所示，渦輪增壓器(3)的壓氣機部分包括壓氣機葉輪(9)、氣體擴 壓通道(11)、壓氣機殼(10)三部分，在正常工作下壓氣機葉輪(9)在渦輪 轉(zhuǎn)子(13)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)從壓氣機進口 (8)吸入潔凈的空氣進行離心壓縮， 壓縮后的高速增壓氣體從壓氣機葉輪出口 (7)處進入氣體擴壓通道(11)，動 能開始轉(zhuǎn)化為壓力能，同時氣體在氣體擴壓通道(11)的約束下進入壓氣機殼 流道(12)，如圖2、圖3所示，增壓氣體在壓氣機殼流道(12)中匯集后通過 壓氣機殼出口 (14)進入發(fā)動機進氣管道(4)，然后經(jīng)發(fā)動機(1)的進氣總管 (5)送入汽缸(6)參與燃燒。
渦輪增壓器增壓以后氣體流速很高，有時能夠達到超音速水平。已知的渦
輪增壓器壓氣機因為結(jié)構(gòu)和布局等原因，從氣體擴壓通道(11)中進入壓氣機
殼流道(12)的壓縮氣體流速仍然很高，氣體在流動過程中在壓氣機殼流道(12) 以及發(fā)動機進氣管道(4)中仍然具有很高的流速和膨脹做功能力，導(dǎo)致增壓氣 體損失增大，溫度上升。更嚴(yán)重的是高速增壓氣體在流動過程中容易發(fā)生氣體 擾流現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯的氣動噪音。這種現(xiàn)象在許多高轉(zhuǎn)速增壓發(fā)動機，如高檔 乘用車柴油機、汽油發(fā)動機中尤為明顯。
在目前階段，對于一些升功率較高的增壓非中冷發(fā)動機，因為壓氣機出氣 管(14)后的發(fā)動機進氣管道(4)長度較短，氣體擾流導(dǎo)致的氣動噪音尤為明 顯。主要因為渦輪增壓器壓氣機出氣管(14)后的氣體流速高，增壓壓力不穩(wěn) 定，發(fā)動機(1)的各個汽缸(6)的進、排氣門的開閉動作影響到壓氣機后的 氣體流動，產(chǎn)生倒排氣現(xiàn)象，發(fā)動機噪音加大。
因此，希望設(shè)計一種能夠起到氣動消音效果的壓氣機，來解決高轉(zhuǎn)速發(fā)動 機以及高升功率發(fā)動機增壓以后氣體的氣動噪音問題。通過壓氣機對增壓氣體 的流動導(dǎo)向，充分實現(xiàn)調(diào)節(jié)氣體擴壓、降低流速的目的。從而降低與發(fā)動機匹 配過程中產(chǎn)生的氣動噪音。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的問題是針對渦輪增壓器壓氣機結(jié)構(gòu)中對增壓氣體流 動控制的局限性，提供一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，能夠有效解決 增壓氣體氣動噪音問題和改善與高速發(fā)動機尤其是汽油發(fā)動機匹配中增壓氣體 擴壓效率問題。
為了解決上述問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案
一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣機葉輪、氣體擴壓通道、 壓氣機殼，所述壓氣機殼上設(shè)有出氣管，其特征是所述出氣管上設(shè)有壓氣機
消音器。
以下是本實用新型對上述方案的進一步改進
所述壓氣機消音器包括與出氣管一體連接的壓氣機出口殼體和安裝在壓氣 機出口殼體內(nèi)的氣流調(diào)節(jié)裝置。
所述氣流調(diào)節(jié)裝置包括與出氣管連通的壓氣機出氣接管，壓氣機出氣接管 內(nèi)具有氣流主通道，壓氣機出氣接管的外圓周上設(shè)有環(huán)形的消音隔壁，所述消 音隔壁與壓氣機出口殼體之間形成密封的消音腔，所述壓氣機出氣接管的管壁 上設(shè)有連通消音腔和氣流主通道的消音腔氣流通道。
所述的增壓以后的氣體通過氣流主通道時通過分布在流道周邊的消音腔氣 流通道進行氣體消音。
所述消音隔壁包括第一消音隔壁、第二消音隔壁，所述第一消音隔壁與壓 氣機出口殼體之間形成密封的第一消音腔，所述第二消音隔壁與壓氣機出口殼 體之間形成密封的第二消音腔。
根據(jù)消音需要，消音腔內(nèi)可以填充消音材料以提高氣體消音效果，氣流調(diào) 節(jié)裝置根據(jù)消音需要在軸向位置設(shè)立多級消音腔，但考慮到壓力損失問題，建 議中低壓渦輪增壓器消音級數(shù)不大于三級。氣流調(diào)節(jié)裝置在氣體流動方向上有 氣體主流動通道，在徑向上與壓氣機出口空腔組單級或多級消音腔實現(xiàn)增壓氣 體的消音功能。
為減少氣體損失，所述連通第一消音腔的消音腔氣流通道的截面積小于連 通第二消音腔的消音腔氣流通道的截面積。
為方便加工，所述消音腔氣體通道的截面為圓形或矩形。
所述消音腔氣體通道在壓氣機出氣接管的周邊呈奇數(shù)數(shù)量排布。以便減少 在消音過程中造成的氣動擾流。
作為另一種改進
所述壓氣機消音器為單支盲管氣體消音器，其一端與出氣管連通，另一端 封閉，為提高消音效果，所述單支盲管氣體消音器的消音腔內(nèi)徑為出氣管內(nèi)徑 的0. 2-0. 5倍；單支盲管氣體消音管的長度為消音腔內(nèi)徑的10-15倍。
作為更進一步改進
所述壓氣機消音器包括若干根氣體消音管，所述若干根氣體消音管排列在 出氣管的圓周上，其兩端分別與出氣管連通，氣體消音管的內(nèi)徑為出氣管內(nèi)徑
的0.5-1倍；所述消音管內(nèi)部容積總和為出氣管在該段總?cè)莘e的2-4倍，采用該 類型消音結(jié)構(gòu)可以大大減小氣流方向因采用單支盲管氣體消音管而增加的空間 需求，所述氣體消音管的數(shù)量為奇數(shù)，以便減少在消音過程中造成的氣動擾流。 有益效果
本實用新型通過對渦輪增壓器壓氣機出氣部分的設(shè)計開發(fā)，有效的解決了 目前渦輪增壓器結(jié)構(gòu)中壓氣機對氣流流向和流速的調(diào)節(jié)缺陷。本實用新型中的 具有增壓氣體消音功能的渦輪增壓器壓氣機的消音結(jié)構(gòu)采用壓氣機的出氣口殼 體與氣流調(diào)節(jié)裝置形成多個空腔，能夠按照需要形成多種空腔組合，從而有效 引導(dǎo)氣流方向，控制氣流速度。該實用新型中的消音原理針對目前渦輪增壓器 結(jié)構(gòu)，通過改進增壓器壓氣機后的發(fā)動機進氣管路實現(xiàn)氣體的外部調(diào)節(jié)，實現(xiàn) 增壓氣體的氣流調(diào)節(jié)和消音功能。本實用新型中的氣流調(diào)節(jié)裝置體積小、結(jié)構(gòu) 簡單，與壓氣機出氣口殼體可以采用螺紋或壓裝結(jié)構(gòu)實現(xiàn)裝配，容易實現(xiàn)工程 化。
綜上，采用具有增壓氣體消音功能的渦輪增壓器壓氣機可以有效改善增壓 器的氣動性能，通過調(diào)節(jié)氣體流向和流速起到消音的目的。該實用新型具有一 定的氣動擴壓能力，在實現(xiàn)氣體消音的同時可以有效解決增壓氣體經(jīng)過消音結(jié) 構(gòu)后的氣動損失問題。滿足高檔乘用車對降低渦輪增壓器氣動噪音的需求。增 壓器整體結(jié)構(gòu)不發(fā)生大的變化，成本低，容易實現(xiàn)，具有廣闊的市場推廣價值， 能取得良好的應(yīng)用效果。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型專利作進一步的說明

附圖1是背景技術(shù)中渦輪增壓器壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是背景技術(shù)中增壓發(fā)動機的聯(lián)接管路示意圖； 附圖3是附圖2的俯視附圖4是本實用新型實施例1中渦輪增壓器消音功能壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖5是附圖4中的B-B向剖視附圖6是本實用新型實施例1中氣流調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖7是本實用新型實施例2中渦輪增壓器消音結(jié)構(gòu)安裝在發(fā)動機上的結(jié) 構(gòu)示意附圖8是本實用新型實施例2中單支盲管氣體消音管的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖9是是本實用新型實施例3中渦輪增壓器消音結(jié)構(gòu)安裝在發(fā)動機上的 結(jié)構(gòu)示意附圖10是本實用新型實施例3中多支盲管氣體消音管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)-發(fā)動機、2-第一消音腔、3-渦輪增壓器、4-發(fā)動機進氣管道、5-進氣總管、6-汽缸、7-壓氣機葉輪出口、 8-壓氣機進口、 9-壓氣機葉輪、10-壓 氣機殼、11-氣體擴壓通道、12-壓氣機殼流道、13-渦輪轉(zhuǎn)子、14-出氣管、15-壓氣機消音器、16-壓氣機出氣接管、17-氣流調(diào)節(jié)裝置、18-氣流主通道、19-消音腔氣流通道、20-第二消音腔、21-壓氣機出口殼體、22-第二消音腔隔壁、 23-第一消音腔隔壁、24-單支盲管氣體消音管、25-氣體消音管。
具體實施方式
實施例l，如圖4所示， 一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣 機葉輪9、氣體擴壓通道ll、壓氣機殼IO，所述壓氣機殼10上設(shè)有出氣管14， 所述出氣管14上設(shè)有壓氣機消音器15，所述壓氣機消音器15包括與出氣管14 一體連接的壓氣機出口殼體21和安裝在壓氣機出口殼體21內(nèi)的氣流調(diào)節(jié)裝置 17，如圖5、圖6所示，所述氣流調(diào)節(jié)裝置17包括與出氣管14連通的壓氣機出 氣接管16，壓氣機出氣接管16內(nèi)具有氣流主通道18，壓氣機出氣接管16的外 圓周上設(shè)有環(huán)形的消音隔壁，所述消音隔壁包括第一消音隔壁23、第二消音隔 壁22，所述第一消音隔壁23與壓氣機出口殼體21之間形成密封的第一消音腔 2，所述第二消音隔壁22與壓氣機出口殼體21之間形成密封的第二消音腔20， 所述壓氣機出氣接管16的管壁上設(shè)有連通消音腔和氣流主通道18的消音腔氣 流通道19，所述消音腔氣體通道19在壓氣機出氣接管16的周邊呈奇數(shù)數(shù)量排 布，以便減少在消音過程中造成的氣動擾流。
考慮到氣流振動損失，建議消音腔在軸向不超過三級消音，第二消音腔隔 壁22最大外徑處采用螺紋結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)與壓氣機出口殼體21的緊固聯(lián)接。所述 的消音腔氣流通道19在氣流主通道18周邊分布，消音腔氣流通道19采用容易 加工的矩形形狀或者圓孔形狀，實現(xiàn)消音腔20與氣流主通道18中的增壓氣體 交換?？紤]到消音效果，所述連通第一消音腔2的消音腔氣流通道19的截面積 小于連通第二消音腔20的消音腔氣流通道19的截面積，所述的增壓氣體在壓 氣機消音器15中震蕩消音后返回氣流主通道18通過壓氣機出氣接管16進入發(fā) 動機進氣管道4參與發(fā)動機汽缸6中的動力燃燒。
本實用新型專利針對渦輪增壓器降噪需求，完成了由壓氣機出口殼體和氣 流調(diào)節(jié)裝置組成的壓氣機消音器的開發(fā)，有效的控制了氣流方向，減少了氣體
動能所帶來的增壓氣動噪音。該類型具有增壓氣體消音功能的渦輪增壓器壓氣 機可以采用同類材料和現(xiàn)有的鑄造及加工技術(shù)完成。同時，可以根據(jù)增壓器結(jié) 構(gòu)和增壓壓力需要進行消音腔內(nèi)部填充吸引材料等功能擴展。
實施例2，如圖7所示， 一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣 機葉輪9、氣體擴壓通道ll、壓氣機殼IO，所述壓氣機殼10上設(shè)有出氣管14， 所述出氣管14上設(shè)有壓氣機消音器，所述壓氣機消音器為單支盲管氣體消音器 24，其一端與出氣管14連通，另一端封閉，如圖8所示，為提高消音效果，所 述單支盲管氣體消音器24的消音腔內(nèi)徑為出氣管14內(nèi)徑的0. 2-0. 5倍；單支 盲管氣體消音管24的長度為消音腔內(nèi)徑的10-15倍。
本實用新型專利針對高速發(fā)動機對渦輪增壓器的降噪需求，完成了具有消 音功能增壓器壓氣機的開發(fā)，有效的控制增壓氣體的流速和流向，充分利用了 壓氣機聯(lián)接管路進行氣動膨脹，起到了氣流控制和消音的目的。該消音功能壓 氣機結(jié)構(gòu)可以由壓氣機殼同類材料和現(xiàn)有的鑄造及加工技術(shù)完成，同時可以拓 展采用壓力鑄造工藝。
實施例3，如圖9所示， 一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣 機葉輪9、氣體擴壓通道ll、壓氣機殼IO，所述壓氣機殼10上設(shè)有出氣管14， 所述出氣管14上設(shè)有壓氣機消音器，所述壓氣機消音器包括若干根氣體消音管 25，所述若干根氣體消音管25排列在出氣管14的圓周上，其兩端分別與出氣 管14連通，采用該類型消音結(jié)構(gòu)可以大大減小氣流方向因采用單支盲管氣體消 音管24而增加的空間需求，如圖10所示，氣體消音管25的內(nèi)徑為出氣管14 內(nèi)徑的0.5-1倍；所述消音管25內(nèi)部容積總和為出氣管14在該段總?cè)莘e的2-4 倍，所述氣體消音管25的支管數(shù)量為奇數(shù)，以便減少在消音過程中造成的氣流 擾流。
本實用新型專利針對高速發(fā)動機對渦輪增壓器的降噪需求，完成了具有消 音功能增壓器壓氣機的開發(fā)，有效的控制增壓氣體的流速和流向，充分利用了 壓氣機聯(lián)接管路進行氣動膨脹，起到了氣流控制和消音的目的。該消音功能壓 氣機結(jié)構(gòu)可以由壓氣機殼同類材料和現(xiàn)有的鑄造及加工技術(shù)完成，同時可以拓 展采用壓力鑄造工藝。
現(xiàn)在我們已經(jīng)按照國家專利法對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員會識別本文所公開的具體實施例的改進或代替。這些修改是 在本實用新型的精神和范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求1.一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣機葉輪(9)、氣體擴壓通道(11)、壓氣機殼(10)，所述壓氣機殼(10)上設(shè)有出氣管(14)，其特征是所述出氣管(14)上設(shè)有壓氣機消音器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述壓氣機消音器包括與出氣管(14) 一體連接的壓氣機出口殼體(21) 和安裝在壓氣機出口殼體(21)內(nèi)的氣流調(diào)節(jié)裝置(17)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述氣流調(diào)節(jié)裝置(17)包括與出氣管(14)連通的壓氣機出氣接管(16), 壓氣機出氣接管(16)內(nèi)具有氣流主通道(18)，壓氣機出氣接管(16)的外圓 周上設(shè)有環(huán)形的消音隔壁，所述消音隔壁與壓氣機出口殼體(21)之間形成密 封的消音腔，所述壓氣機出氣接管(16)的管壁上設(shè)有連通消音腔和氣流主通 道(18)的消音腔氣流通道(19)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述消音隔壁包括第一消音隔壁(23)、第二消音隔壁(22)，所述第一消 音隔壁(23)與壓氣機出口殼體(21)之間形成密封的第一消音腔(2)，所述 第二消音隔壁(22)與壓氣機出口殼體(21)之間形成密封的第二消音腔(20)， 所述連通第一消音腔(2)的消音腔氣流通道(19)的截面積小于連通第二消音 腔(20)的消音腔氣流通道(19)的截面積。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述消音腔氣體通道(19)的截面為圓形或矩形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述消音腔氣體通道(19)在壓氣機出氣接管(16)的周邊呈奇數(shù)排布。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述壓氣機消音器為單支盲管氣體消音器(24)，其一端與出氣管(14)連通，另一端封閉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述單支盲管氣體消音器(24)的消音腔內(nèi)徑為出氣管(14)內(nèi)徑的0. 2-0. 5 倍；單支盲管氣體消音管(24)的長度為消音腔內(nèi)徑的10-15倍。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特征 是所述壓氣機消音器包括若干根氣體消音管(25)，所述若干根氣體消音管(25) 排列在出氣管(14)的圓周上，其兩端分別與出氣管(14)連通。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，其特 征是氣體消音管(25)的內(nèi)徑為出氣管(14)內(nèi)徑的0.5-1倍；所述消音管(25) 內(nèi)部容積總和為出氣管(14)在該段總?cè)莘e的2-4倍，所述氣體消音管(25)的 數(shù)量為奇數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有消音功能的渦輪增壓器壓氣機，包括壓氣機葉輪、氣體擴壓通道、壓氣機殼，所述壓氣機殼上設(shè)有出氣管，所述出氣管上設(shè)有壓氣機消音器，通過改進增壓器壓氣機后的發(fā)動機進氣管路實現(xiàn)氣體的外部調(diào)節(jié)，實現(xiàn)增壓氣體的氣流調(diào)節(jié)和消音功能，有效的解決了目前渦輪增壓器結(jié)構(gòu)中壓氣機對氣流流向和流速的調(diào)節(jié)缺陷。
文檔編號F04D17/00GK201196170SQ20082001975
公開日2009年2月18日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者李延昭, 李永泰, 航 王, 郭倫海, 郭錫祿 申請人:壽光市康躍增壓器有限公司