[发明专利]小型涡轮增压器的压气机叶轮

说明书

技术领域

本发明属于涡轮增压器领域，具体是一种小型涡轮增压器的压气机叶轮。

背景技术

涡轮增压器技术通过涡轮增压提高进气密度，可以全面改善发动机的动力性、经济性以及排放指标等综合性能，给发动机注入强劲动力，被誉为内燃机发展史上的第二个里程碑。

涡轮增压器被称为发动机的救世主，在柴油发动机上应用较早，迄今为止柴油机增压技术相对来说已经很成熟了。汽油发动机增压还是70年代末期以后才开始得到实际的应用，相比柴油发动机增压器其关键技术还有提高改进的空间。汽油发动机与柴油发动机在工作原理上存在着一些差异，主要是汽油机进入汽缸的不是纯空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大，容易产生暴燃。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未增压的相比，可提高约40％，甚至更多，而且还能提高燃油经济性和降低尾气排放。但对于汽油机来说，增压后提高了缸内燃烧气体的温度和压力，增加了燃烧室受热零件的热负荷，很容易产生暴震，从而使发动机机械性能、润滑性能受到影响，这是迄今为止增压技术在汽油机上应用存在的主要问题。因此安装涡轮增压器必须要避免暴燃。另外，汽油机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。针对汽油机使用涡轮增压器出现的一系列问题，需要做一系列的改进，使汽油机也能顺利地应用废气涡轮增压器。

目前，涡轮增压技术正向两个方面发展：一是向小功率汽油机方向发展；二是向高增压和超高增压方向发展。压气机叶轮是涡轮增压器中最重要的零件之一，也是增压器中技术含量最高的零件之一,它的性能基本上体现了增压器设计和制造的总体水平。要研制和开发小型车用高压比、高效率和使用流量范围宽的增压器,压气机叶轮的设计和制造技术是其中最关键的技术之一。随着涡轮增压技术向中小功率内燃机方向的发展,对叶轮的结构设计、性能及强度的要求愈来愈高。

常规压气机结构分成三个部分组成，前段的螺母，中端的叶轮部分，后端的轴封部分，如下页图1所示。整体式压气机是把普通涡轮增压器上的螺母、压气机和轴封三个零件整合成一个零件，螺纹旋向与压气机的旋转方向相反。这样的结构存在着零件多，加工工序多的缺点，而且通常结构的压轮装螺母的一段采用的是圆柱面式设计，压轮即叶轮在工作状态下，与气流发生高速摩擦，从而产生爆震，噪音极大。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种加工制造方便的噪音低的小型涡轮增压器的压气机叶轮。

本发明采用了如下技术方案：

小型涡轮增压器的压气机叶轮，它包括轴封、压轮以及螺母，压轮包括轮盘和叶片，所述的轴封、压轮以及螺母设置为一体，螺母的端部设为子弹头形状，轴封的周面上设有至少两个活塞槽。

所述的叶片与叶片之间的气流通道上设有用于减少二次气流的槽痕。

本发明的优点是减少了零件数量，降低了成本，有利于在小排量家用轿车上广泛运用；轴封和压轮作成一体式，降低了加工的精度，间接减少了加工成本；极大的降低了气流的阻力，从而降低噪音，提高转了的稳定性。

附图说明

图1为现有技术中压气轮的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，小型涡轮增压器的压气机叶轮，它包括轴封1、压轮2以及螺母3，压轮2包括轮盘2a和叶片2b，所述的轴封1、压轮2以及螺母3设置为一体，螺母3的端部3a设为子弹头形状，轴封1的周面上设有至少两个活塞槽1a，该活塞槽为密封环活塞槽，叶片与叶片之间的气流通道上设有用于减少二次气流的槽痕。

这种结构的优势在是减少了零件数量，降低了成本，有利于在小排量家用轿车上广泛运用；轴封、压轮螺母作成一体式，降低了加工的精度，间接减少了加工成本。

压轮的螺母采用子弹头的流线型设计，螺母右端是圆滑光顺的曲面，工作时高速气流可以沿着子弹头式的表面光顺地流向压轮叶片，降低了气流的阻力，从而降低噪音，提高转了的稳定性。

压轮采用的是6长6短的前倾后弯式叶片，叶片的曲面类型为自由曲面，其中，最大包络角为68°，叶片最薄厚度0.5mm，最小叶片间距2mm，加工当中，尽量保证叶片的光滑，轮盘的相邻叶片之间的气流通道上则需保留一定的槽痕，槽痕为铣削刀痕，以减少二次流，从而提高叶轮的整体性能；采用这种长短叶片的设计方式，提高了压轮的效率和流通能力，从而可以减小叶轮尺寸，这对于整个增压器的尺寸起到了显著的作用；减少叶轮尺寸还可以减小转子的惯量，明显改善增压器发动机的加速系能。

压轮采用锻造铝合金材料通过五轴数控加工中心进行叶片的整体铣削加工。叶轮整体铣削加工，是指毛坯采用锻压件，然后车削成为叶轮回转体的基本形状，在五轴数控加工中心上使轮毂与叶片一次加工完成。其优势是采用五轴加工的压轮其强度要比铸造件的高；叶轮的整体三维外形是通过五轴加工中心直接铣出来的，不需要模具，因此可以免去模具的费用并缩短开发的周期；数控加工出来的压轮其曲面误差小，动平衡时去质量较少，可大大提高加工效率及加工精度,缩短制与生产周期。