一种汽油机新型废气双涡轮增压器的制作方法

本实用新型涉及发动机领域，尤其涉及一种汽油机新型废气双涡轮增压器。

背景技术：

涡轮增压器是广泛应用在发动机上的零件，可以在不影响发动机工作性能的同时，回收废气能力，增加发动机功率。涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，进而增加发动机的输出功率。

目前应用在汽车上的涡轮增压器主要有机械涡轮增压器、废气涡轮增压器、混合式增压器和电子涡轮增压器四类。发动机以机械方式驱动机械增压器进行增压，称为机械增压，机械增压的瞬时响应性好、无明显的迟滞感，但驱动压气机消耗了发动机一定的输出功率，损失动力，机械增压发动机的热效率不一定得到改善，有时反而比非增压内燃机还低些。

利用发动机废气能量驱动涡轮增压器，称为废气涡轮增压，涡轮增压器和发动机之间靠气路相通，由于压气机消耗的功是涡轮从废气中回收的一部分能量，所以涡轮增压发动机不仅可以增加发动机的功率，而且可以提高其热效率，降低燃油消耗率，但是在废气流量小时无法工作。

混合式增压器由机械涡轮增压器和废气涡轮增压器混合而成，能够实时为发动机提供额外动力。当发动机转速较低时，采用机械涡轮增压方式，增压器通过发动机输出功率；当发动机转速逐渐提高后，废气涡轮增压器介入，机械涡轮增压器逐步退出，以节省燃油消耗率；当发动机全负荷或超负荷运转时，机械涡轮增压器和废气涡轮增压器同时工作，提供额外动力，但是结构复杂、成本较高。

电子涡轮增压器是目前最先进的增压器，通过电磁阀实时控制流过增压器的废气流速和压力，可以解决涡轮介入缓慢，响应迟滞的问题，同时避免发动机动力性的损失，但是其控制策略复杂，使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽油机新型废气双涡轮增压器，在保证良好的瞬态响应性能的同时，极大程度地简化了结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种汽油机新型废气双涡轮增压器，包括涡壳和安装于涡壳内部的二级涡轮、一级涡轮、二级涡轮轴、一级涡轮轴、压气机II和压气机I，所述的一级涡轮轴穿过二级涡轮轴的内部，所述的一级涡轮轴的两端穿出二级涡轮轴一定长度；所述的二级涡轮轴的一端安装有压气机II，所述的二级涡轮轴的另一端安装有二级涡轮；所述的一级涡轮轴的一端安装有压气机I和紧固螺母，所述的一级涡轮轴的另一端安装有一级涡轮。

所述的涡壳包括压气机涡壳、中间体和涡轮机涡壳，所述的中间体的一侧安装压气机涡壳，所述的中间体的另一侧安装压涡轮机涡壳；所述的紧固螺母、压气机I和压气机II安装于压气机涡壳的内部，所述的一级涡轮和二级涡轮安装于涡轮机涡壳的内部。

所述的压气机涡壳内部设有无叶式扩压管，所述的中间体的内部设有挡油板。

所述的二级涡轮轴与中间体之间设有推力轴承。

所述的一级涡轮与涡轮机涡壳之间设有出气道。

所述的二级涡轮轴连接二级涡轮的一端设有凸台。

所述的压气机II上设有压气机叶轮。

所述的二级涡轮轴内部设有润滑油。

本实用新型的有益效果：

(1)一级涡轮可以覆盖发动机工作的所有工况，特别在废气流量较小时，仍可以增加一定的新鲜空气进气量，解决了传统废气涡轮增压器在废气流量较小时无法工作的问题；

(2)由于一级涡轮持续工作，当二级涡轮介入时，缓解了传统废气涡轮增压器迟滞感明显、顿挫感较强的缺点；

(3)相比于混合式涡轮增压器和电子涡轮增压器，具有成本较低、结构简单、工作可靠性强的优势。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的一级涡轮和二级涡轮气压量贡献率关系图；

图4为本实用新型的一级涡轮和二级涡轮表面平均风速变化情况图；

图5为本实用新型的一级涡轮和二级涡轮转速变化情况图；

图6为本实用新型与传统增压器的泵气量对比图；

其中，1-压气机涡壳，2-无叶式扩压管，3-压气机叶轮，4-压气机II，5-压气机I，6-一级涡轮轴，7-推力轴承，8-挡油板，9-二级涡轮轴，10-一级涡轮，11-出气道，12-二级涡轮，13-涡轮机涡壳，14-中间体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种汽油机新型废气双涡轮增压器，包括涡壳和安装于涡壳内部的二级涡轮12、一级涡轮10、二级涡轮轴、一级涡轮轴9、压气机II4和压气机I5，所述的一级涡轮轴6穿过二级涡轮轴9的内部，所述的一级涡轮轴6的两端穿出二级涡轮轴9一定长度；所述的二级涡轮轴9的一端安装有压气机II4，所述的二级涡轮轴9的另一端安装有二级涡轮12；所述的一级涡轮轴6的一端安装有压气机I5和紧固螺母，所述的一级涡轮轴6的另一端安装有一级涡轮10。

所述的涡壳包括压气机涡壳1、中间体14和涡轮机涡壳13，所述的中间体14的一侧安装压气机涡壳1，所述的中间体14的另一侧安装压涡轮机涡壳13；所述的紧固螺母、压气机I5和压气机II4安装于压气机涡壳1的内部，所述的一级涡轮10和二级涡轮12安装于涡轮机涡壳13的内部。

所述的压气机涡壳1内部设有无叶式扩压管2，所述的中间体14的内部设有挡油板8。

所述的二级涡轮轴9与中间体14之间设有推力轴承7。

所述的一级涡轮10与涡轮机涡壳13之间设有出气道11。

所述的二级涡轮轴9连接二级涡轮12的一端设有凸台。

所述的压气机II4上设有压气机叶轮3。

所述的二级涡轮轴9内部设有润滑油，一级涡轮轴5从二级涡轮轴9内部穿过，依靠二级涡轮轴9内部润滑油的悬浮效应支撑。

当废气流量较小时，一级涡轮10以较高转速旋转，带动压气机I5压气，增加燃烧室新鲜空气流量；随着废气流量逐渐增大，二级涡轮12开始旋转，带动压气机II4压气，此时一级涡轮10仍承担大部分；当废气流量增加到较大值时，二级涡轮12转速继续增加，一级涡轮10达到滞止状态满负荷运行，二级涡轮12驱动压气机II4工作，一级涡轮10驱动压气机I5工作，二者同时为燃烧室提供新鲜空气，燃烧室空气流量显著增加，发动机动力明显提升。

二级涡轮和一级涡轮气压量贡献率关系图如图3所示，一级涡轮12可以覆盖发动机工作的所有工况，特别在废气流量较小时，仍可以增加一定的新鲜空气进气量，解决了传统废气涡轮增压器在废气流量较小时无法工作的问题。此外，由于一级涡轮10持续工作，当二级涡轮12介入时，缓解了传统废气涡轮增压器迟滞感明显、顿挫感较强的缺点。

实施例2：

对本实用新型进行了仿真计算，预测新型废气涡轮增压器工作性能，共选取了怠速、30km/h、60km/h、100km/h、140km/h五个工况进行计算，得到各工况下二级涡轮和一级涡轮的表面风速变化情况如图4所示，从图4中可以看出，随着车速的不断增加，二级涡轮和一级涡轮表面的风速和转速也不断增加，这意味着涡轮转速也将不断提高，从而带动压气机以更高的转速旋转，为燃烧室泵入更多新鲜空气。

根据涡轮表面风速变化情况，计算得到各工况下一级涡轮转速和压气机泵气量。统计结果如表1所示，一级涡轮和二级涡轮转速变化情况如图5所示。

表1各工况泵气量汇总

与该发动机使用传统废气涡轮增压器时的泵气量进行对比，各工况下，总泵气量均有较大幅度增加，对比结果如图6所示。车速较低时，压气机泵气量增加尤其明显，这是因为本实用新型可以覆盖所有车速范围，弥补了传统废气涡轮增压器在低车速时无法泵气的先天缺陷。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。