[实用新型]一种复合动力轴径流压气机

说明书

技术领域

本实用新型涉及叶轮机和内燃机技术领域，特别涉及一种复合动力轴径流压气机。

背景技术

内燃机属于往复式动力机械，运行范围较为宽广，而与内燃机匹配的涡轮增压器离心压气机属于旋转机械，其高效运行范围较窄。当增压器与发动机匹配在低工况时，发动机处于高工况则增压器离心压气机叶轮超速。当涡轮增压器与发动机匹配在中高工况时，发动机低工况则增压能力不足，发动机运行经济性差，扭矩不足，瞬态响应性差，这是涡轮增压发动机一直以来的缺点。

因而，许多新型增压技术应运而生，其中一种较好的方案为采用轴径流涡轮增压技术。传统的轴径流涡轮增压器是由航空涡轴发动机技术衍变而来的，其中包括轴径流压气机，即在径流式压气机前加一级轴流压气机，把高压比合理的分配到两级压气机上去，可以在低轮周速度下达到预期高压比，以满足低速扭矩和高工况高压比的要求。然而，由于该增压器的涡轮特性没有变，压气机端通过一根涡轮转轴带动轴流压气机和径流压气机，低工况瞬态响应性较差。

因此，如何满足增压器低工况的低速大扭矩、快速响应性、高增压压力的要求，同时保证高工况高压比，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种复合动力轴径流压气机，能够满足增压器的低速大扭矩、快速响应性的要求，同时能够保证高工况高压比，且具有紧凑性和控制灵活等特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种复合动力轴径流压气机，包括一级由电动机驱动的轴流压气机和一级由涡轮增压器驱动的径流压气机，所述轴流压气机与所述径流压气机沿轴向依次设置，所述轴流压气机连接于电动机，所述径流压气机连接于所述涡轮增压器的增压器主轴。

优选地，所述轴流压气机中沿轴向且朝向所述径流压气机的方向依次包括可调IGV预旋导叶、一级轴流动叶栅和一级轴流静叶栅，所述可调IGV预旋导叶、所述一级轴流动叶栅和所述一级轴流静叶栅依次连接，且所述轴流动叶栅连接于所述电动机。

优选地，所述径流压气机包括径流叶轮、叶轮罩、扩压器和压气机蜗壳，所述径流叶轮、所述扩压器、所述压气机蜗壳沿径向由内向外依次套设，所述叶轮罩罩设于所述径流叶轮的外侧且连接于所述压气机蜗壳，所述径流叶轮连接于所述增压器主轴。

优选地，所述可调IGV预旋导叶的外壳、所述轴流静叶栅的外壳以及所述叶轮罩沿轴向依次设置，所述可调IGV预旋导叶的外壳与所述轴流静叶栅的外壳之间在轴向上密封连接，所述轴流静叶栅的外壳与所述叶轮罩之间设有用于气体通过的通气间隙。

优选地，还包括流量扩大环，所述流量扩大环包括用于套设于所述可调 IGV预旋导叶的外壳外侧的环状的连接壁和绕周向设于所述连接壁内侧的叶片，所述叶轮罩包括沿径向由内向外依次设置的内环壁和外环壁，且所述内环壁和所述外环壁相连，所述内环壁与所述轴流静叶栅的外壳之间形成所述通气间隙，所述外环壁与所述连接壁密封连接，所述叶片、所述可调IGV预旋导叶的外壳、所述轴流静叶栅的外壳、所述内环壁、所述外环壁、所述连接壁之间形成机匣防喘结构。

优选地，所述流量扩大环还包括套设于所述连接壁外侧的环状的支撑壁，所述支撑壁与所述压气机蜗壳固定连接，且所述支撑壁、所述压气机蜗壳、所述外环壁、所述连接壁之间形成用于散热的空腔。

本实用新型提供的复合动力轴径流压气机中，轴流压气机由电动机单独带动，径流压气机由增压器主轴带动。轴流压气机与径流压气机之间的气流匹配可以通过电动机的转速灵活调节。

发动机低工况时，涡轮增压器动力不足，转速降低，增压能力较弱。此时，通过电动机直接驱动轴流压气机实现增压，增压压力主要来源于轴流压气机，以满足发动机低工况增压压力的需求，同时，电动机驱动轴流压气机不受发动机工况影响，可以提高发动机快速响应性。发动机高工况时，轴流压气机通过电动机驱动实现一级增压，此时，涡轮增压器转速较高，通过增压器主轴带动径流压气机实现二级增压，以满足发动机高工况的高增压需求。

可见，此种复合动力轴径流压气机中，轴流压气机与径流压气机依次由电动机和增压器主轴分别驱动做功，能够满足增压器满足发动机的低速大扭矩、高增压压力和快速响应性需求，电动机驱动的轴流压气机控制更为灵活，可以使转速提高，增大进入径流压气机中的气流，同时，在高工况时可以实现二级增压，提高发动机高工况时所需的高增压压力，且具有紧凑性的优势，从而保证配备该复合动力轴径流压气机的增压器满足柴油机全工况的匹配需求。

附图说明