适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器

本发明涉及航空活塞发动机，具体涉及一种适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器。

背景技术：

1、活塞式航空发动机是指提供航空器飞行动力的往复式内燃机，航空重油活塞发动机随着飞行高度的增加，发动机输出功率会出现衰减，进而影响飞行器飞行高度，难以满足高空高海拔飞行，为了提高飞行器飞行的高度，弥补发动机高空进气量不足的问题，现阶段普遍采用一级涡轮增压技术，一级涡轮增压形式主要包括废气涡轮增压、机械涡轮增压等。

2、废气涡轮增压利用发动机排气压力驱动涡轮叶片，联动的涡轮叶片进而增加发动机的进气量；机械涡轮增压利用发动机齿轮传动涡轮叶片，传动涡轮叶片进而增加发动机的进气量，发动机排气驱动能力或者齿轮传动能力决定着涡轮增压器进气量的能力，随着飞行高度的增加，发动机因为高空气压低会出现发动机进气量不足、发动机燃烧效率不高以及降低排放等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，主要由压气机、涡轮机、新型轴转子和其配套的空气定子、废气定子、中冷器组成，来解决高空气压低、发动机进气量不足、发动机燃烧效率不高以及降低排放等问题。

2、本发明提供的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器采用以下技术方案：

3、一种适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，包括压气机、涡轮机、中冷器和气体处理机构，所述气体处理机构包括空气定子、废气定子和轴转子；所述中冷器设有与空气定子连通的中冷器进气管和与压气机连通的中冷器排气管，所述废气定子上设有废气进气管和废气排气管，所述空气定子上设有空气进气管，所述空气定子和废气定子设置于轴转子的两端；所述轴转子转动过程中对空气进行压缩并使压缩后的空气进入到中冷器内，所述中冷器将冷却后的高压空气排放至压气机中，所述压气机对高压空气进行压缩后对其冷却并排放至气缸中进行燃烧。

4、进一步，所述轴转子内沿自身长度方向设有若干在转动过程中能够与空气定子和废气定子连通的转子气道。

5、进一步，所述空气定子内设有与轴转子转子气道连通的空气进气通道和空气排气通道，所述空气进气通道和空气排气通道分别与空气进气管和中冷器进气管连通。

6、进一步，所述空气进气通道和空气排气通道对称设置于空气定子内。

7、进一步，所述空气进气通道的内径大于空气排气通道的内径。

8、进一步，所述废气定子内设有与轴转子转子气道连通的废气进气通道和废气排气通道，所述废气进气通道和废气排气通道分别与废气进气管和废气排气管连通。

9、进一步，所述废气进气通道和废气排气通道对称设置于废气定子内。

10、进一步，所述废气进气通道的内径大于废气排气通道的内径。

11、进一步，所述空气进气通道与废气进气通道交错设置，所述轴转子转动过程中空气进入到其中一个转子气道内，所述空气进气通道和废气进气通道与充满空气的转子气道错开使充满空气的转子气道密封。

12、进一步，所述压气机和涡轮机之间设有中间壳体，所述轴转子设置于中间壳体内，所述空气定子和废气定子设置于中间壳体的两端。

13、综上所述，本发明包含以下至少一种有益效果：本发明利用发动机产生的废气进入涡轮机同时驱动轴转子和压气机转动，空气在轴转子中进行第一次压缩后进入中冷器中冷却，再到压气机中进行第二次压缩，以提高废气能量的利用率和发动机的燃烧效率，提高了废气能量的利用率和发动机的燃烧效率。

技术特征：

1.一种适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：包括压气机(1)、涡轮机(2)、中冷器(3)和气体处理机构(4)，所述气体处理机构(4)包括空气定子(41)、废气定子(42)和轴转子(43)；所述中冷器(3)设有与空气定子(41)连通的中冷器进气管(31)和与压气机(1)连通的中冷器排气管(32)，所述废气定子(42)上设有废气进气管(44)和废气排气管(45)，所述空气定子(41)上设有空气进气管(46)，所述空气定子(41)和废气定子(42)设置于轴转子(43)的两端并分别与压气机(1)和涡轮机(2)连通；所述轴转子(43)转动过程中对空气进行压缩并使压缩后的空气进入到中冷器(3)内，所述中冷器(3)将冷却后的高压空气排放至压气机(1)中，所述压气机(1)对高压空气进行压缩并排放至气缸中进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述轴转子(43)内沿自身长度方向设有若干在转动过程中能够与空气定子(41)和废气定子(42)连通的转子气道(431)。

3.根据权利要求2所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述空气定子(41)内设有与轴转子(43)转子气道(431)连通的空气进气通道(411)和空气排气通道(412)，所述空气进气通道(411)和空气排气通道(412)分别与空气进气管(46)和中冷器进气管(31)连通。

4.根据权利要求3所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述空气进气通道(411)和空气排气通道(412)对称设置于空气定子(41)内。

5.根据权利要求4所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述空气进气通道(411)的内径大于空气排气通道(412)的内径。

6.根据权利要求3所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述废气定子(42)内设有与轴转子(43)转子气道(431)连通的废气进气通道(421)和废气排气通道(422)，所述废气进气通道(421)和废气排气通道(422)分别与废气进气管(44)和废气排气管(45)连通。

7.根据权利要求6所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述废气进气通道(421)和废气排气通道(422)对称设置于废气定子(42)内。

8.根据权利要求7所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述废气排气通道(422)的内径大于废气进气通道(421)的内径。

9.根据权利要求7所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述空气进气通道(411)与废气进气通道(421)交错设置，所述轴转子(43)转动过程中空气进入到其中一个转子气道(431)内，所述空气进气通道(411)和废气进气通道(421)与充满空气的转子气道(431)错开使充满空气的转子气道(431)密封。

10.根据权利要求1所述的适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，其特征在于：所述压气机(1)和涡轮机(2)之间设有中间壳体(5)，所述轴转子(43)设置于中间壳体(5)内，所述空气定子(41)和废气定子(42)设置于中间壳体(5)的两端。

技术总结
本发明公开了一种适用于高空航空活塞发动机的组合式二级增压器，涉及航空活塞发动机技术领域，包括压气机、涡轮机、中冷器和气体处理机构，气体处理机构包括空气定子、废气定子和轴转子；中冷器设有与空气定子连通的中冷器进气管和与压气机连通的中冷器排气管，空气定子上设有空气进气管，空气定子和废气定子设置于轴转子的两端并分别与压气机和涡轮机连通；轴转子转动过程中对空气进行压缩并使压缩后的空气进入到中冷器内，中冷器将冷却后的高压空气排放至压气机中，压气机对高压空气进行压缩并排放至气缸中进行燃烧；本发明利用发动机产生的废气驱动轴转子转动，可对空气分别进行两次压缩，提高了废气能量的利用率和发动机的燃烧效率。

技术研发人员：邓涛,叶骏松,周丹,柳平
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13