基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置及设计方法，该增压装置包括第二级增压器涡轮、第二级增压器涡轮端调节阀、第二级增压器中冷器、增压舱调节阀、第二级增压器压气机调节阀、增压舱及第二级增压器压气机；第二级增压器涡轮用于连接发动机第一增压器涡轮排气口，第二级涡轮端调节阀并联于第二级增压器涡轮的两端，第二级增压器涡轮的涡轴连接第二级增压器压气机，所述第二级增压器压气机调节阀并联于第二级增压器压气机的两端，所述第二级增压器压气机的高压空气输出管路连通增压舱，所述增压舱调节阀和第二级增压器中冷器设置于高压空气输出管路上。该装置能够解决高原车辆舱内空气增压、克服高原反应问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置及设计方法


[0001]本专利技术属于空气增压
，特别是指一种基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置及设计方法。

技术介绍

[0002]在高原行驶的各种车辆由于海拔高、空气稀薄，极易造成驾乘人员呼吸困难。为了克服呼吸困难等高原反应，人们需要对车辆舱内的空气进行增压。目前车辆舱内增压方法主要依靠高压风机、空压机等设备。但使用这些设备会带来以下诸多问题：一是需要额外的动力驱动，二是设备自重加大了车辆整备质量，三是增压设备需要占用较大车辆空间，四是增压设备工作时会产生较大的噪声，严重影响了舱内人员的乘坐舒适性。因此，急需研究提出一种既节能又环保的车辆舱内空气增压方法及技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决高原车辆舱内空气增压、克服高原反应问题，提出一种基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置及设计方法。
[0004]本专利技术方法是通过下述技术方案实现的：
[0005]一方面，本申请一种基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置，包括：第二级增压器涡轮、第二级增压器涡轮端调节阀、第二级增压器中冷器、增压舱调节阀、第二级增压器压气机调节阀、增压舱及第二级增压器压气机；
[0006]第二级增压器涡轮用于连接发动机第一增压器涡轮排气口，第二级涡轮端调节阀并联于第二级增压器涡轮的两端，第二级增压器涡轮的涡轴连接第二级增压器压气机，所述第二级增压器压气机调节阀并联于第二级增压器压气机的两端，所述第二级增压器压气机的高压空气输出管路连通增压舱，所述增压舱调节阀和第二级增压器中冷器设置于高压空气输出管路上。
[0007]进一步地，本专利技术所述第二级增压器压力机的参数包括：
[0008]叶轮进口面积F1设计：
[0009][0010]其中，ρ1为叶轮进口处空气密度，c
1a
为叶轮进口气流轴向速度，G
c
为发动机进气质量流量；
[0011]叶轮进口处外径D1：
[0012][0013]其中：D0为叶轮进口处轮毂外径；
[0014]叶轮出口直径D2：
[0015][0016]叶轮出口宽度b2：
[0017][0018]其中，τ2为叶轮出口处阻塞系数，ρ2为叶轮出口空气密度，c
2r
为叶轮直径外缘处绝对速度的径向分速度；
[0019]压气机蜗壳出口面积A
y
：
[0020][0021]其中，ρ5为压气机蜗壳出口气体密度，c
y
为压气机蜗壳出口空气速度。
[0022]进一步地，本专利技术所述第二级增压器涡轮的参数包括：
[0023][0024]其中，为涡轮质量流量；p4为涡轮后废气压力；p3为涡轮前废气压力；κ3为涡轮定熵指数，μ
T
为涡轮圆周速度，ρ3为涡轮前废气密度。
[0025]本申请又一实施例，中冷器的参数为：
[0026]1)当量直径De为：
[0027]①
冷侧:
[0028][0029]其中：x
W
和y
W
分别为散热器冷侧翅内距和内高；
[0030]②
热侧:
[0031][0032]其中：x
b
和y
b
分别为散热器热侧翅内距和内高；
[0033]2)流通截面积F为：
[0034]①
冷侧流通截面积F
w
[0035][0036]其中，B
w
为冷侧有效宽度，S
w
为冷侧翅片间距，n为冷却管数量；
[0037]②
热侧流通截面积F
b
[0038][0039]其中，S
b
为热侧翅片间距，B
b
为热侧有效宽度；
[0040](3)中冷器散热面积为：
[0041]1)实际散热面积计算
[0042]①
冷侧散热面积A
w
[0043][0044]其中，L
w
为冷侧有效长度，x
W
为冷侧翅内距，y
W
为冷侧翅内高；
[0045]②
热侧散热面积A
b
[0046][0047]其中，L
b
为热侧有效长度，x
b
为冷侧翅内距，y
b
为冷侧翅内高。
[0048]③
总散热面积A：
[0049]A＝A
w
+A
b
[0050]2)增压空气冷却需要的最小散热面积A
C
为：
[0051][0052]其中，G
mb
为增压后的热空气流量，K为中冷器的传热系数，ΔT
n
为中冷器进出口温度之差(℃)。
[0053]且中冷器实际散热面积A大于A
C
。
[0054]另一方面，本申请一种基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置设计方法，具体过程为：
[0055]建立增压发动机热力学仿真模型，获取不同海波高度下内燃机进气质量流量；
[0056]根据输入的增压舱压力、增压舱空气流量及增压舱空气密度，计算不同海拔下第二级增压器涡轮进气量及第二级增压器涡轮端调节阀的放气率；
[0057]计算第二级增压器涡轮参数，根据所述内燃机进气质量流量设计第二级增压器压气机，计算第二级中冷器的参数；
[0058]令第二级涡轮端调节阀并联于第二级增压器涡轮的两端，第二级增压器涡轮的涡轴连接所述第二级增压器压气机，设置并联于第二级增压器压气机的两端的第二级增压器压气机调节阀，第二级增压器压气机的高压空气输出管路连通增压舱，在高压空气输出管路上设置增压舱调节阀和第二级增压器中冷器。
[0059]进一步地，当所述中冷器的总散热面积A小于所述增压空气冷却需要的最小散热面积A
C
时，调整中冷器的设计参数，直至其总散热面积A大于或等于A
C
[0060][0061]其中，G
mb
为增压后的热空气流量，K为中冷器的传热系数，ΔT
n
为中冷器进出口温度之差(℃)。
[0062]有益效果
[0063]第一，本专利技术增压装置的第二级增压器涡轮可以利用发动机第一增压器涡轮排出
的废气，驱动涡轮转子轴旋转，与此同时，固定在涡轮转子轴另一端第二级增压器压气机在涡轮转子轴的带动下对进入的空气进行压缩增压，并将加压后的空气输送至增压舱内，从而在高原环境下可以使车辆舱内空气维持在正常压力水平；该增压装置适应各种海拔高度的使用，结构简单紧凑、重量轻，振动噪声也较低。
[0064]第二、本专利技术发电装置的第二级增压器涡轮可以利用发动机第一增压器涡轮排出的废气动能驱动其涡轮转子轴旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置，其特征在于，包括：第二级增压器涡轮、第二级增压器涡轮端调节阀、第二级增压器中冷器、增压舱调节阀、第二级增压器压气机调节阀、增压舱及第二级增压器压气机；第二级增压器涡轮用于连接发动机第一增压器涡轮排气口，第二级涡轮端调节阀并联于第二级增压器涡轮的两端，第二级增压器涡轮的涡轴连接第二级增压器压气机，所述第二级增压器压气机调节阀并联于第二级增压器压气机的两端，所述第二级增压器压气机的高压空气输出管路连通增压舱，所述增压舱调节阀和第二级增压器中冷器设置于高压空气输出管路上。2.根据权利要求1所述基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置，其特征在于，所述第二级增压器压力机的参数包括：叶轮进口面积F1设计：其中，ρ1为叶轮进口处空气密度，c
1a
为叶轮进口气流轴向速度，G
c
为发动机进气质量流量；叶轮进口处外径D1：其中：D0为叶轮进口处轮毂外径；叶轮出口直径D2：叶轮出口宽度b2：其中，τ2为叶轮出口处阻塞系数，ρ2为叶轮出口空气密度，c
2r
为叶轮直径外缘处绝对速度的径向分速度；压气机蜗壳出口面积A
y
：其中，ρ5为压气机蜗壳出口气体密度，c
y
为压气机蜗壳出口空气速度。3.根据权利要求1所述基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置，其特征在于，所述第二级增压器涡轮的参数包括：
其中，为涡轮质量流量；p4为涡轮后废气压力；p3为涡轮前废气压力；κ3为涡轮定熵指数，μ
T
为涡轮圆周速度，ρ3为涡轮前废气密度。4.根据权利要求1或2或3所述基于发动机废气涡轮动能的车辆舱内空气增压装置，其特征在于，所述中冷器的参数为：1)当量直径De为：
①
冷侧:其中：x
W
和y
W
分别为散热器冷侧翅内距和内高；
②
热侧:其中：x
b
和y
b
分别为散热器热侧翅内距和内高；2)流通截面积F为：
①
冷侧流通截面积F
w
其中，B
w
为冷侧有效宽度，S
w
为冷侧翅片间距，n为冷却管数量；
②
热侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠彬，刘猛，刘静，许沛昀，
申请(专利权)人：重庆金冠汽车制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：