专利名称：涡轮增压装置以及使用该涡轮增压装置的交通工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮增压装置，尤其是用于汽车等使用内燃机的交通工具的涡轮增压装置。本发明还涉及使用该涡轮增压装置的交通工具。
背景技术：
全球汽车行业采用的汽车涡轮增压系统主要分四大类机械涡轮增压，废气涡轮增压，气波增压和电子涡轮增压。其中气波增压器由于笨重和噪音太大而不适合轿车安装，电子涡轮增压由于需要消耗发电机电能、所产生的风压过小、难以提升发动机性能而不被行业所接受。目前流行的汽车涡轮增压器，主要是指机械涡轮增压和废气涡轮增压两种。机械涡轮增压器主要依靠发动机输出轴获得动力来驱动转子，将空气压迫入进气管达到增压的目的。但它同样要消耗掉引擎动力，增压效率不高。废气涡轮增压器是最常见和最受欢迎的涡轮增压装置，它不用消耗任何电能，通过发动机排出的废气来推动叶轮，同时带动 同轴叶轮来吸入大量空气，达到增压的目的。废气涡轮增压器也是目前效率最高的增压装置。但是这项技术的缺点同样明显一是生产成本和维护成本昂贵，普通消费者难以承受；二是低速疲软。为了解决低速疲软这个问题，就必须采用复合式增压系统(即机械增压与废气增压并用)，这一来生产成本和维护成本只能居高不下。这也是废气增压和机械增压技术沿用了半个多世纪后仍无法全面普及的根本原因。国内有关汽车涡轮增压技术，如“四吸气口风力涡轮增压器装置”(专利公告号CN2519022)、“空气动力涡轮增压器装置”(专利公告号CN112928A)，其基本原理仍然停留在“自然吸气”阶段，即利用发动机自然吸气产生的牵引力来推动涡轮风扇。然而发动机每一次吸气冲程吸入的空气量是衡定不变的(吸入的空气多少由气缸容量决定)，这种将发动机“吸气力”转化为风扇动力的“涡轮增压器”充其量只是改变了气流的运动轨迹，没有从根本上提升进气压力；不仅如此，当发动机高速运动时，涡轮本身也成为了空气流动的障碍，因此这些技术至今没有得到主流汽车行业界的认可。
发明内容
本发明人认为，利用发动机吸气功能、或利用发动机扭力、甚或直接以电动的方式来驱动涡轮风扇，无疑会对发动机功率产生消耗，对改善发动机性能意义不大，并且存在上述现有技术的缺陷。因此，需要提出一种新型的涡轮增压装置，其能够解决上述的至少一个问题。相应地，本发明提供了一种涡轮增压装置，包括集风装置、第一涡轮和第二涡轮。所述集风装置为筒状，包括分别位于所述集风装置两端的第一开口和第二开口，以及将所述第一开口和所述第二开口连接起来用于引导气流流过的气流通道，所述气流通道的横截面积随着从所述第一开口向着所述第二开口延伸而减小。所述第一涡轮包括第一涡轮壳体、可旋转地位于所述第一涡轮壳体内的第一叶轮、进风口和排风口。所述进风口形成在所述第一涡轮壳体上，与所述集风装置的第二开口连接，用于引导来自所述集风装置的气流进入所述第一涡轮壳体内并驱动所述第一叶轮旋转。所述排风口形成在所述第一涡轮壳体上，用于引导经所述进风口进入所述第一涡轮壳体内并驱动所述第一叶轮旋转的气流流出所述第一涡轮壳体。所述第二涡轮包括第二涡轮壳体、可旋转地位于所述第二涡轮壳体内的第二叶轮、吸气口和出气口。所述第二叶轮能够在所述第一叶轮的驱动下随着所述第一叶轮旋转。所述吸气口形成在所述第二涡轮壳体上，使得外部的空气由于所述第二叶轮的旋转经所述吸气口被吸进所述第二涡轮壳体内并在所述第二叶轮的作用下增压。所述出气口用于引导经所述第二叶轮增压后的空气流出所述第二涡轮壳体。本发明还提供了一种交通工具，具有内燃机，并包括如上所述的涡轮增压装置。其中，所述集风装置的第一开口设置在所述交通工具的迎风面上，所述第二涡轮的出气口与所述内燃机的节气门(发动机进气口)相连，用于将由所述第二叶轮增压后的空气输送给所述内燃机。根据本发明的涡轮增压装置以及使用这种涡轮增压装置的交通工具，依靠交通工具行进时所产生的空气气流(风力)来推动叶轮，由于本发明的涡轮增压装置依靠常温的新鲜气流来推动工作，涡轮增压器始终保持常温工作状态，因此，本发明的涡轮增压装置可以用普通金属材料和/或工业塑料，运用较简单的工艺就能够制作完成，根本无需用来给 高温气体进行降温的设施(如中冷器)，使得本发明的涡轮增压装置与现有技术中的废气涡轮增压器相比，在生产成本和维护成本上呈压倒性优势，同时更好地保证了增压器的稳定性、高效性和持久性。
图I是根据本发明一种实施方式的涡轮增压装置总体结构的分解透视图。图2是根据本发明一种实施方式的涡轮增压装置的组装后的示意图，省略掉集风
>J-U ρ α装直。图3是动力涡轮的分解透视图。图4是动力涡轮壳体的外部透视图。图5是图4的动力涡轮壳体的第一半壳的外部透视图。图6是图4的动力涡轮壳体的第二半壳的外部透视图。图7是图5和图6所不的动力润轮壳体的两个半壳进行组装的不意图。图8是图5的动力涡轮壳体的第一半壳的一部分，示出了用于放置密封圈的结构。图9是图5所不动力润轮壳体的第一半壳的内部不意图。图10是图I所示转轴的示意图。图11 13是显示动力涡轮排水口的示意图，其中，图11是作为排水阀的活塞在滑动过程中的示意图，图12是活塞处于第一位置的示意图，图13是活塞处于第二位置的示意图。图14是根据本发明一种实施方式的集风装置的前视立体图。图15是根据本发明一种实施方式的集风装置的前视立体图。图16是在根据本发明一种实施方式的交通工具中，根据本发明的涡轮增压装置与内燃机的布局示意图。图17是在根据本发明另一种实施方式的交通工具中，根据本发明的涡轮增压装置与内燃机的布局示意。图18是根据图17所示布局对一种现有汽车进行改装后的发动机仓的图。图19是图18的改装后的汽车发动机盖的外观图。图20是图18的改装后的汽车的整车外观图。
具体实施例方式下面，参照附图详细地描述本发明的涡轮增压装置和使用该涡轮增压装置的交通工具。在本发明中，交通工具是使用内燃机的作为动力的交通工具，包括但不限于下文中仅仅作为一个例子进行描述的汽车。参见图I和图2。图I是根据本发明一种实施方式的涡轮增压装置总体结构的分解透视图，图2是涡轮增压装置的组装后的示意图。其中，涡轮增压装置总体上用附图标记“100”表示。本发明的涡轮增压装置100包括集风装置I (没有在图2示出)、第一涡轮3 和第二涡轮4。参见图1、14 18。集风装置I整体上为筒状，可以例如通过模塑工艺一体成形，包括分别位于前后两端(图14和15的图纸上下方向)的第一开口 2和第二开口 5。集风装置I还包括将第一开口 2和第二开口 5连接起来用于引导气流流过的气流通道6。气流通道6的横截面积随着从第一开口 2向着第二开口 5延伸而减小。在图16 20所示的具体实施方式
中，集风装置I的第一开口 2被设置在汽车等交通工具的迎风面上(下文称“迎风口 ”)，这样，当交通工具运动时，外部空气就会相对于集风装置I形成一个与交通工具运动方向相反的气流(或者说“风力”)45 (图16和17)，并经迎风口 2进入气流通道6中。由于气流通道6的横截面积在第二开口 5处是减小的，因此流经气流通道6的气流在第二开口 5受到“挤压”(因此，第二开口在下文称“挤风口”)，流速增加。根据本发明，气流通道6的横截面积可以按照任何方式从迎风口 2向着挤风口 5收敛。迎风口 2和挤风口 5的横截面积或者横截面积之比，主要取决于使用该涡轮增压装置100的交通工具例如汽车的排量等参数。二者之间的关系，可以通过常规的测试容易地获得。本领域技术人员应该理解，虽然图中所示的集风装置I的气流通道6的横截面大体为矩形，但是，本发明不限于此，而是可以基于美观、汽车发动机仓的空间和发动机罩的安装空间等具体情况，选用任何合适的截面形状。在本发明中(下文将详细描述)，第一涡轮3用于从汽车运动所产生的气流获得动力，从而驱动第二涡轮4，第二涡轮4利用来自第一涡轮3的动力对吸入的空气进行增压。因此，在下文中，第一涡轮3称为“动力涡轮”，第二涡轮4称为“增压涡轮”。下面参见图I 9详细地描述动力润轮3。如图I和3所示,动力润轮3包括动力涡轮壳体(或第一涡轮壳体)7、动力叶轮(或第一叶轮)8、进风口 9和排风口 10 (同时参见图4)。动力叶轮8位于动力涡轮壳体7的内部，并能够在动力涡轮壳体7内旋转。动力叶轮8的大小和形状可以根据预定功率或者扭矩以及材料的强度来确定。进风口9形成在动力涡轮壳体7上，与集风装置I的挤风口 5连接(参见图16、17)，用于引导来自集风装置I的气流进入动力涡轮壳体7内并驱动动力叶轮8旋转。排风口 10也形成在动力涡轮壳体7上，用于引导经进风口 9进入动力涡轮壳体7并驱动动力叶轮8旋转的气流流出动力涡轮壳体7。进风口 9和排风口 10在动力涡轮壳体7上的位置，可以基于动力叶轮8的具体工作形式以及具体的安装空间和安装位置，按常规设计确定，本发明对此没有限制，只要外部气流在从进风口 9进入然后从排风口 10流出的过程中，能够驱动动力叶轮8旋转即可。参见图1，增压涡轮4与动力涡轮3类似，包括增压涡轮壳体(或第二涡轮壳体)11、增压叶轮(或第二叶轮)12、吸气口 13和出气口 14。增压叶轮12位于增压涡轮壳体11内，能够在动力叶轮8的驱动下随着动力叶轮8旋转。增压叶轮12的大小和形状可以根据预定功率或者扭矩以及制造用的材料来确定。吸气口 13形成在增压涡轮壳体11上。当增压叶轮12在动力叶轮8的驱动下旋转时，外部空气经吸气口 13被吸进增压涡轮壳体11内并在增压叶轮12的作用下增压。出气口 14也形成在增压涡轮壳体11上，用于引导经增压叶轮12增压后的空气流出增压涡轮壳体11。如下文更详细地解释，流出增压涡轮4的增压空气进入内燃机中。吸气口 13和出气口 14在增压涡轮壳体11上的位置，可以基于增压叶轮12的具体工作形式以及具体的安装空间，按照常规设计确定，本发明对此没有限制。只要当增压叶轮12旋转时外部空气能够经吸气口 13被吸进增压涡轮壳体11内部并 将被增压叶轮12增压后的空气经出气口 14排出即可。在图1、2、16、17所示的具体实施方式
中，动力涡轮壳体7和增压涡轮壳体11位于直通法兰16的两侧并与直通法兰16固定在一起。直通法兰16是一个套筒件，转轴15穿过直通法兰16，其两端分别伸进动力涡轮壳体7和增压涡轮壳体11，并分别固定有动力叶轮8和增压叶轮12，即动力叶轮8和增压叶轮12固定地形成在同一个转轴15上。图4 9示出了一种示例性的动力涡轮壳体7。图示的动力涡轮壳体7是一种两件式结构,包括第一半壳17和第二半壳18。在第一半壳17和第二半壳18之间形成一个用于安装动力叶轮8的空间(见图3)。在这个具体例子中，排风口 10形成在第二半壳18的侧面上，而进风口 9分别形成在第一半壳17和第二半壳18的周面上，或者说，进风口 9是由分别形成在第一半壳17和第二半壳18的周面上的开口组合构成的。在第一半壳17和第二半壳18的周面上相对应地形成有密封凸台19，密封凸台19形成有安装孔20。螺栓21穿过第一半壳17和第二半壳18的安装孔20，并用螺母拧紧时，就可以将两个半壳组装成一个涡轮壳体。为了在两个半壳之间形成密封，可以在至少一个半壳，例如第一半壳17上形成密封槽22 (图8)，在该密封槽22中可以设置O型圈等密封装置。应该理解，本发明并不涉及叶轮本身，本领域技术人员可以根据具体应用情况按照常规方式选择使用各种形式的已知叶轮，例如前向型、径向型或者后向型离心叶轮。应该理解，由于动力叶轮与增压叶轮同步旋转，动力叶轮要想达到最高转速，其叶片受力面须朝进风口方向，同理，增压叶轮要想得到最高增压效果，其叶片受力面须朝出气口方向。参见图5，在第一半壳17的侧面上，形成有一个轴承座23。如图I和3所示，转轴15伸出直通法兰16的一端通过轴承24支承在轴承座23中。围绕着轴承座23，形成有多个螺丝凸台25，其中形成有螺丝孔26。与此相对应地，如图3所示，直通法兰16的两端形成有法兰盘17，法兰盘17上形成有法兰孔27。可以使用螺丝32(图3)穿过法兰孔26并拧进螺丝凸台25的螺丝孔26中，从而将直通法兰16和第一半壳17固定在一起。虽然没有示出，但是，增压涡轮壳体11可以采取与上述的动力涡轮壳体7基本一致的内部和外部构造，即由两个半壳构成，在一个半壳的侧面上形成吸气口 13 ;在另一个半壳的侧面上形成用于支承转轴15的轴承座23，并围绕着轴承座形成螺丝凸台，用于与直通法兰16的法兰盘17固定在一起；由两个半壳周面上的开口组合构成出气口 14。两个涡轮壳体的轴承座、螺丝凸台及螺孔尺寸大小可以相同，且高度对称。应该理解，在动力涡轮壳体7通过直通法兰16与增压涡轮壳体11固定连接的过程中，进风口 9与出气口 14的相对位置关系完全可以根据需要进行设置。例如，进风口 9与出气口 14可以在上下同一水平面上，或者，与进风口 9形成上下角度关系。如图1、3和10所示，在转轴15的轴颈(即螺纹35和轴肩28之间的部分)上可以形成紧固螺孔30，在动力叶轮8和增压叶轮12对应地形成通孔31。用螺丝(未示出)穿过叶轮上的通孔31并拧进转轴15的紧固螺孔30中，可以将两个叶轮固定在转轴15上。在转轴15的两端形成有螺纹35，转轴15的形成有螺纹35的两端伸出动力叶轮8和增压叶轮12足够的长度，使得紧固螺母36拧在螺纹35上。动力叶轮8和增压叶轮12 通过轴套29将轴承24定位在转轴15上的两个轴肩28上。另外，紧固螺母36还可以进一步起到固定叶轮的作用。本领域技术人员能够理解，上述叶轮与转轴的安装方式仅仅是举例性质的。本发明也可以使用本领域已知的各种定位方式将叶轮与转轴固定在一起。转轴15通过轴承24由轴承座23可旋转地支承。转轴15的长短和粗细根据需要而定。一般而言，承载较重的叶轮需要较粗的转轴以确保转轴在高速转动中不会变形。转轴的长短除了考虑装配空间外，还要考虑承重因素和支撑点的布局(例如本例采用两个支撑点)，故转轴的长短理论上应与所承载的重量成反比，与支撑点的数量成正比。优选地，增压涡轮壳体11中除了吸气口 13和出气口 14外的其他部分是气密封的，以保证气压不会泄露。优选地，考虑到进入动力涡轮壳体7的外部气流通常含有尘粒，因此，用于支承转轴15的轴承24是高品质的密封轴承。优选地，轴承24是高精度轴承，使得叶轮转动阻力减小到最低。在根据本发明的一种优选实施方式中，考虑到在雨雪天气中，水会随着外部的气流经进风口 9进入到动力涡轮壳体7内，因此，动力涡轮3还可以包括排水口 33，参见图I、4、11 13。排水口 33形成在动力涡轮壳体7上，用于将经进风口 9进入动力涡轮壳体7中的水排出动力涡轮3。排水口 19可以采用任何已知的排水结构，例如直接将动力涡轮壳体7的内部和外部连通的直排管道。在图11 13所示的一种示例性排水口结构中，在排水口 33中设置阀门。阀门可以包括活塞34，该活塞34能够在排水口 33中在第一位置(图13)和第二位置(图12)之间滑动。当动力叶轮8在外部气流作用下旋转时，活塞34在动力涡轮壳体7的内外空气压力差的作用下运动到第一位置。参见图12，在该第一位置，活塞34的内表面(即朝向壳体内部的表面)与动力涡轮壳体7的围绕排水口的内表面共面。这种设计有利于动力涡轮壳体7内的气流平稳流动。当动力叶轮8停止(包括低于一定的转速)时，活塞34在自身重力或者弹簧作用下回复到第二位置。如图12所示，在所述第二位置，动力涡轮壳体7的内部与外部是流体连通的，从而排出壳体内的水。作为示例性的实施例，排水口 33的对应于活塞第一位置的部分可以具有与活塞34外轮廓匹配的截面形状，此时排水口 33可以基本上是密封的，以尽可能减少对动力涡轮壳体7内部的气流的干扰；排水口 33的对应于活塞第二位置的部分可以具有大于活塞34外径的尺寸，从而在活塞34的周围形成间隙，水从该间隙被排出动力涡轮壳体7。本领域技术人员应该明白，在第二位置，排水口 33可以设置各种形式的阻挡结构，以防止活塞34从排水口 33脱落。下面参照图16 20详细描述根据本发明的交通工具。本发明的交通工具可以是汽车等使用内燃机的各种形式的交通工具。图16和17分别示出了在根据本发明一种实施方式的交通工具中，上面所述的涡轮增压装置100与内燃机40的两种布局示意图。图18 20是根据图16所示技术方案对一种现有汽车进行改装后的发动机仓、发动机盖的外观图以及整车外观。集风装置I的迎风口 2设置在交通工具的迎风面上，例如汽车的发动机罩上(见图18 20)。当汽车行驶时产生气流45 (图16和17)，气流45经迎风口 2进入到气流通道6中，然后经过挤风口 5后，形成高速的气流。挤风口 5可以直接与动力涡轮3的进风口 9连接，或者如图16、17所示，挤风口 5 通过集风管37与进风口 9连接。集风管37可以与集风装置I 一体形成。集风管可以是能够将气流从挤风口 5导向进风口 9的任何管道结构。涡轮增压装置100的增压涡轮4的出气口 14与内燃机40的节气门41相连，用于将由增压叶轮12增压后的空气输送给内燃机40。为了保证供给内燃机的空气的清洁，可以在增压涡轮4的吸气口 13处设置第一空气滤清器49。在图16所示的一种具体实施方式
中，增压涡轮4的出气口 14通过管道43与内燃机40的节气门41相连。在图17所示的另一种具体实施方式
中，节气门41与出气口 14之间的管道是一根Y型管44，Y型管44的主干端46与节气门41相连。Y型管还有两个分支端，第一分支端48和第二分支端47。第一分支端48与润轮增压装置的出气口 14相连,第二分支端47与第二空气滤清器50相连。第二空气滤清器50是被改装的汽车原有的滤清器。应该理解，增压涡轮4的出气口 14可以直接与内燃机40的节气门41相连，二者间可以没有单独的管道。另外，如图16所示，在出气口 14与节气门41之间的管道43上可以安装一个泄气阀42。这样，在汽车行驶的过程中，当节气门41关闭时，高压气经泄气阀42排出，避免回流的高压气体对增压叶轮带来损毁。在图17所示的情况下，当节气门41关闭时，高压气体可以经第二空气滤清器50排出，所以图17的安装方式并不需要加装泄气阀。本领域技术人员可以理解，泄气阀本身为现有技术，并不是本发明之内容，因此在此不再详细介绍。工业实用件参见图18 20，本申请的发明人将上述的涡轮增压装置应用在夏利TJ7131(丰田8A发动机，1.3排量)上，得到一种根据本发明的交通工具，并进行具体测试。如图18所示，可以按图17的安装方式通过Y型管44将夏利TJ7131原有的空气滤清器50、增压涡轮4的出气口 14和发动机40的节气门连接在一起。而测试车辆原有的喷油嘴、汽油泵、E⑶、排气管等部件均无改动。本次测试最高时速控制在140公里以内，测试里程目前已达三万多公里。在安装本发明的涡轮增压装置前，该车平路时速120公里时扭矩已明显下降，坡道上很难维持90公里时速。而在装配本发明的涡轮增压装置后，动力大幅增强，与此同时油耗降低。百米加速耗时仅9秒钟，从低速至高速均出现持续不断的爆发力，高档位(5档)下长距离坡道行驶时速可保持140公里以上，且随着车速的增加明显感觉到发动机扭矩的增强，远远超越了低排量车的一惯表现。油耗方面，全程启动空调，120公里时速下百公里耗油量为6升，90-100公里时速下百公里油耗仅为4. 45升，比原车标称的百公里最低耗油量4. 8升还要低。在高负荷工作后，涡轮增压装置的表面温度仍然处在常温水平。安装了本发明的涡轮增压装置的测试车辆在高速超车及爬坡指标上达到或超过了排量2. 5的自然吸气汽车。继日系发动机测试成功后，本申请的发明人又在07年出厂的福特蒙迪欧轿车上进行了改装和测试。这台车身重达I. 6吨，在改装前加速无力；然而在改装后，综合油耗降低了 20%，动力已全面超越了任一款3. O排量的自然吸气汽车。本发明的涡轮增压装置与废气涡轮增压器相比有如下五大方面的优势增压效率更高、生产成本更低、工艺更简单、安装更容易、维护更方便。废气涡轮增压器成本居高不下，应用半个多世纪以来无法全面普及，主要原因在于受高温影响，高温环境下涡轮外壳、叶轮、联轴都必须采用厚重、高强度及抗氧化材料制造，并与发动机连为一体、采用全浮动轴承来维持增压器的寿命，即使是这样，废气涡轮增压器仍频繁出现漏油现象，直接对发动机构成威胁，一旦损坏汽车就将无法行驶。虽然更先进的工艺可以提高废气涡轮增压器的 工作效率和寿命，但是由此带来更高的成本。废气涡轮增压的另一个天生缺限是涡轮的热传导产生的高温气体无法直接送入发动机燃烧，因为气体温度越高密度越小，再大的压力也不能为发动机提供充足的给氧，必须将加压的气体流经中冷器进行冷却才能送入发动机，然而相同体积的高温气体在降温后虽然密度增大，体积却变小了，气压也相对变弱，这就是安装了废气涡轮增压器的汽车低速疲软的主要原因，发动机转速达到2000转左右才使增压器进入有效工况，与同排量汽车相比更耗油。相比之下，本发明的涡轮增压装置利用的交通工具运动时所产生的气流，气流温度就是大气温度，不需要克服使用高温气体带来的问题。也就是说，相同转速下，本发明的涡轮增压装置为发动机提供的空气质量远高于废气涡轮增压器。也正由于本发明的涡轮增压装置是在常温下工作，意味着其对材料和工艺的要求更低，又由于集风口可以上下左右摆设，本发明涡轮增压装置的安装更加灵活，摆脱了对发动机的依赖；同时也意味着即使本发明涡轮增压装置损坏，也不会对汽车的正常行驶造成任何影响。进一步的优势在于，本发明的涡轮增压装置可以由轻薄材料制作，叶轮的传动性更好，即使轻吹一口气也能让它转动，所以在汽车起步后，本发明的涡轮增压装置即开始工作。测试表明，当汽车时速在60公里时，发动机转速在1500转左右，本发明的涡轮增压装置在吸气口处的风压已经相当于台风风压的数倍(集风口的作用)，且随着车速的提升涡轮传动越快，汽车的动力越好；相比之下，废气涡轮增压器此时还没有有效工作。因此，汽车在高速或低速甚至起步状态下的爆发力自然要比废气涡轮增压器汽车和自然吸气汽车更强。另外，废气涡轮增压器汽车在松开油门后，当发动机转速降到2000转以下时，必须靠加大油门来提升动力，而本发明的涡轮增压装置汽车，即使发动机转速降低，车辆仍在高速滑行，涡轮增压装置仍处于最佳工况，只要轻触油门踏板，发动机就立即呈现强劲的爆发力，不仅更省油，而且动力更好，其优势不言而喻。可以确信，本发明的涡轮增压装置的低成本和高效率将使得增压技术的全面普及成为现实。在全球倡导“节能减排”的今天，作为一项增速减排技术，废气涡轮增压器一直是当仁不让的主力军，然而其复杂的工艺和昂贵的造价让众多消费者望而却步，无疑传统废气涡轮增压技术走到今天其“瓶颈”效应越发显现出来，这在注重高效实用的今天尤为突出，寻找更好的替代品已迫在眉睫。在这之前，不论是机械涡轮增压、气波增压、电子涡轮增压或是形形色色利用自然进气原理来改变气流运动的所谓“涡轮增压”技术都远不能与废气涡轮增压技术相提并论，难以被消费者所接受。本发明的涡轮增压装置相对于传统涡轮增压器在制作技术、制作成本、工作效率诸多方面而言都是一项颠覆性的革新方案，完全可以取代并超越传统废气涡轮增压器，目前市面上最先进的TS增压技术尽管解决了发动机低速疲软的问题，却是以高成本作为代价，其节油效果和经济性远不能与本发明的涡轮增压装置相提并论。从对本发明的涡轮增压装置的制造材料计算得出，其成本只介于200-500元人民币之间，相当于废气涡轮增压器制造成本的1/10或更低，而它对汽车性能的提升同样超越了废气涡轮增压器。随着制作工艺的完善，本发明涡轮增压装置在对发动机功率的提升、节能减排方面将会有更积极、更喜人的变化。选择材料灵活、装配方案呈无极多样化、制作和
维护简单方便、工作效率更高更强......所有这些优势表明本发明的涡轮增压装置装置
在汽车产业及以内燃机为动力主导的交通工具如雨后春笋的今天，将会有极其广阔的应用前景。
权利要求
1.ー种涡轮增压装置，其特征在于，包括 集风装置，所述集风装置为筒状，包括分别位于所述集风装置两端的第一开口和第二开ロ，以及将所述第一开口和所述第二开ロ连接起来用于引导气流流过的气流通道，所述气流通道的横截面积随着从所述第一开ロ向着所述第二开ロ延伸而减小； 第一涡轮，所述第一涡轮包括 第一润轮壳体， 可旋转地位于所述第一涡轮壳体内的第一叶轮， 进风ロ，形成在所述第一涡轮壳体上，与所述集风装置的第二开ロ连接，用于引导来自所述集风装置的气流进入所述第一涡轮壳体内并驱动所述第一叶轮旋转，和 排风ロ，形成在所述第一涡轮壳体上，用于引导经所述进风ロ进入所述第一涡轮壳体内并驱动所述第一叶轮旋转的气流流出所述第一涡轮壳体；以及第二涡轮，所述第二涡轮包括 第二涡轮壳体， 可旋转地位于所述第二涡轮壳体内的第二叶轮，所述第二叶轮能够在所述第一叶轮的驱动下随着所述第一叶轮旋转， 吸气ロ，形成在所述第二涡轮壳体上，使得外部的空气由于所述第二叶轮的旋转经所述吸气ロ被吸进所述第二涡轮壳体内并在所述第二叶轮的作用下增压，和出气ロ，用于引导经所述第二叶轮增压后的空气流出所述第二涡轮壳体。
2.如权利要求I所述的涡轮增压装置，其特征在于，所述第二涡轮壳体的除了所述吸气口和所述出气口外的部分是气密封的。
3.如权利要求I所述的涡轮增压装置，其特征在于，所述第一叶轮和所述第二叶轮固定地形成在同一个转轴上。
4.如权利要求3所述的涡轮增压装置，其特征在干，还包括轴承座和设置在所述轴承座中的轴承，所述转轴由所述轴承可旋转地支承在所述轴承座上。
5.如权利要求4所述的涡轮增压装置，其特征在干，所述轴承座形成在所述第一涡轮壳体和所述第二涡轮壳体上。
6.如权利要求I至5中任ー项所述的涡轮增压装置，其特征在于，所述第一涡轮还包括排水ロ，所述排水ロ形成在所述第一涡轮壳体上，使得经所述进风ロ进入第一涡轮壳体中的水排出所述第一涡轮壳体。
7.如权利要求6所述的涡轮增压装置，其特征在于，所述排水ロ中设置有阀门。
8.如权利要求7所述的涡轮增压装置，其特征在于，所述阀门包括活塞，所述活塞能够在所述排水口中在第一位置和第二位置之间滑动，当所述第一叶轮旋转时，所述活塞在所述第一涡轮壳体的内外空气压カ差的作用下运动到所述第一位置，在所述第一位置，所述活塞的内表面与所述第一涡轮壳体的围绕所述排水ロ的内表面共面；当所述第一叶轮停止旋转时，所述活塞回复到所述第二位置，在所述第二位置，所述第一涡轮壳体的内部与外部是流体连通的。
9.ー种交通工具,具有内燃机,其特征在于,所述交通工具包括如权利要求I至8中任ー项所述的涡轮增压装置，其中， 所述集风装置的第一开ロ设置在所述交通工具的迎风面上，所述第二涡轮的出气ロ与所述内燃机的节气门相连，用于将由所述第二叶轮增压后的空气输送给所述内燃机。
10.如权利要求9所述的交通工具，其特征在于，在所述第二涡轮的吸气ロ处设置有第一空气滤清器。
11.如权利要求10所述的交通工具，其特征在于，所述涡轮增压装置的出气ロ直接与所述内燃机的节气门相连。
12.如权利要求11所述的交通工具，其特征在于，还包括泄气阀，所述泄气阀安装在所述第二涡轮的出气ロ与所述内燃机的节气门之间的管道上，用于排出高压气。
13.如权利要求10的交通工具，其特征在于，所述内燃机的吸气ロ设置有Y型管，所述Y型管包括一个主干端和两个分支端，所述Y型管的主干端与所述内燃机的节气门相连，所述Y型管的一个分支端与所述第二涡轮的出气ロ相连，另ー个分支端与第二空气滤清器相连。
全文摘要
本发明提供了一种涡轮增压装置以及使用该涡轮增压装置的交通工具。其中，涡轮增压装置包括集风装置、第一涡轮和第二涡轮。集风装置包括第一开口、第二开口和将两个开口连接起来气流通道，气流通道的横截面积随着从第一开口向着第二开口延伸而减小。第一涡轮包括第一涡轮壳体、可旋转地位于第一涡轮壳体内的第一叶轮、与第二开口连通的进风口和排风口。第二涡轮包括第二涡轮壳体、可旋转地位于第二涡轮壳体内的第二叶轮、吸气口和与内燃机的节气门连通的出气口。第二叶轮能够在第一叶轮的驱动下随着第一叶轮旋转。本发明的涡轮增压装置依靠常温气流作为动力源，极大地降低了生产成本和维护成本，同时更好地保证了增压器的稳定性、高效性和持久性。
文档编号F03D3/04GK102817698SQ20121019322
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月4日 优先权日2011年6月8日
发明者黄锦林 申请人:黄锦林