一种喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机的制作方法

1.本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机。


背景技术：

2.带涡轮增压的发动机的增压器喘振噪声是指当增压器压气机进口流量减小到一定值时，气体进入工作叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，造成气流从叶片或扩压器上强烈分离，产生强烈脉动，并伴随着气体倒流，从而引起压气机工作不稳定和振动时产生的噪声。其不仅影响整车声品质，且严重时会损坏压气机。除此之外，增压器在车辆急加速、急减速过程中，可能会由于耗气特性随着运行工况的剧烈变化而产生瞬态喘振。
3.现有技术中，通过匹配控制工艺和增设泄压阀的方式抑制喘振，但实际运行中，某些条件下仍会出现喘振及喘振噪声。


技术实现要素：

4.本发明提供一种喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机，旨在一定程度上解决现有技术中带涡轮增压的发动机的增压器喘振噪声的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种喘振噪声抑制器，应用于涡轮增发发动机；包括：壳体以及设置在所述壳体内的特斯拉阀管路单元；
6.所述壳体上开设有进气端口和排气端口，所述特斯拉阀管路单元的进气口与所述进气端口相连，所述特斯拉阀管路单元的出气口与所述排气端口相连。
7.进一步地，所述特斯拉阀管路单元的数量为两个以上；
8.所述两个以上特斯拉阀管路单元串联连通；
9.串联连通的所述两个以上特斯拉阀管路单元中，沿进气方向的第一个所述特斯拉阀管路单元的进气口与所述进气端口连通，沿进气方向的最后一个所述特斯拉阀管路单元的出气口与所述出气端口相连通。
10.进一步地，所述特斯拉阀管路单元为开设在所述壳体内的特斯拉阀流道结构。
11.一种发动机进气结构，应用于涡轮增压发动机；包括：进气管路结构以及所述的喘振噪声抑制器；
12.所述喘振噪声抑制器连通布置在所述进气管路结构中。
13.进一步地，所述特斯拉阀管路单元的数量为两个以上；
14.所述两个以上特斯拉阀管路单元串联连通；
15.串联连通的所述两个以上特斯拉阀管路单元中，沿进气方向的第一个所述特斯拉阀管路单元的进气口与所述进气端口连通，沿进气方向的最后一个所述特斯拉阀管路单元的出气口与所述出气端口相连通。
16.进一步地，所述特斯拉阀管路单元为开设在所述壳体内的特斯拉阀流道结构。
17.进一步地，所述进气管路结构包括：进气管路以及沿进气方向依次设置在所述进
气管路上的增压器、中冷器和节气门；
18.所述喘振噪声抑制器设置在所述进气管路上，位于增压器的出气口与所述中冷器的进气口之间。
19.进一步地，所述进气管路结构包括：进气管路以及沿进气方向依次设置在所述进气管路上的增压器、中冷器和节气门；
20.所述喘振噪声抑制器设置在所述进气管路上，位于中冷器的出气口与所述节气门之间。
21.进一步地，所述进气管路结构还包括：泄压阀；
22.所述泄压阀连接在所述增压器的进气口和出气口之间。
23.一种涡轮增压发动机，采用所述的发动机进气结构。
24.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
25.本技术实施例中提供的喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机，通过利用基于特斯拉阀原理的管路单元的单向流动的特性，防止发动机在急减速、急加速、急加速突然松油门等情况下，由于耗气特性随着运行工况的剧烈变化，导致的压气增压器出口高压气体倒流，使得压气机工作在高压比、低流量的环境下所产生的喘振和喘振噪声。由于采用特斯拉阀原理的管路单元属于机械性抑制倒流结构，通过气流对冲的方式能够极大的提升抑制倒流的效率和可靠性，从而根本上抑制喘振和喘振噪声。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的喘振噪声抑制器的结构示意图；
28.图2为图1的喘振噪声抑制器的特斯拉阀管路单元的正反向气流对比图；
29.图3为图1的喘振噪声抑制器的特斯拉阀管路单元的个数与单向导通效率的关系图；
30.图4为发明实施例提供的发动机进气结构的示意图。
31.其中，
32.10
‑
空气滤清器；
33.20
‑
泄压阀；
34.30
‑
增压器；
35.40
‑
喘振噪声抑制器，41
‑
进气端口，42
‑
壳体，43
‑
特斯拉阀管路单元，44
‑
出气端口；
36.50
‑
中冷器；
37.60
‑
节气门；
38.70
‑
进气歧管。
具体实施方式
39.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
41.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
42.本技术实施例通过提供一种喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机，旨在一定程度上解决现有技术中带涡轮增压的发动机的增压器喘振噪声的技术问题。
43.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
44.参见图1，一种喘振噪声抑制器40，应用于涡轮增发发动机；主要通过抑制特定情况下气流倒流，从而抑制由其引起的喘振和喘振噪声。
45.本实施例中提供的喘振噪声抑制器4包括：壳体42以及设置在所述壳体42内的特斯拉阀管路单元43；所述壳体42上开设有进气端口41和排气端口44，所述特斯拉阀管路单元43的进气口与所述进气端口41相连，所述特斯拉阀管路单元43的出气口与所述排气端口44相连。
46.所述特斯拉阀管路单元43为具备特斯拉阀结构特性的管路结构，即通过管件组件构成的管路集合，使其流道具备特斯拉阀的结构特征和流体流动特性。还可以是在壳体42内开设流道集合，使其具备特斯拉阀的结构特征和流体流动特性。当然，也不排除其它的成型方式，但是需要限定的是，具备特斯拉阀的结构特征和流体流动特性这一条件需要满足。
47.参见图2，本实施例中，通过所述特斯拉阀管路单元43能够在正向流动时，所述特斯拉阀管路单元43的干路流道和支路流道均正向导流，保证足够的流量，满足发动机的运转需求。
48.当出现倒流时，所述特斯拉阀管路单元43的干路流道和支路流道均反向倒流，此时支路流道的形态结构会引导改变流体方向，使得支路流道内的流体会与干路流道内的流体对冲，从而增大干路流道内的流阻；相对来说，反向流阻远大于正向流动的流阻，从而形成了单向导通的效果。
49.具体来说，定义表征特斯拉阀单向导通性的参数d
i
,数值上等于逆向流动压降δ
p
逆
与正向流动压降δp
正
的比值：d
i
值越大，意味着逆向流动比正向流动更为困难，单向导通效果就越明显。
50.值得说明的是，特斯拉阀结构特征的流道设计都具备单向导通的特性，但是也可以通过设计结构规格调整单向导通的效率。
51.本实施例中，为了满足抑制倒流的效率，将所述特斯拉阀管路单元43的数量设置成两个以上，且顺次串联，即串联连通的所述两个以上特斯拉阀管路单元中，沿进气方向的第一个所述特斯拉阀管路单元的进气口与所述进气端口连通，沿进气方向的最后一个所述特斯拉阀管路单元的出气口与所述出气端口相连通；形成多级特斯拉阀结构，进一步提升单向导流性能。
52.参见图3，本实施例提供了特斯拉阀管路单元42的个数与单向导通效率的关系图。
53.不难发现，通过增加所述特斯拉阀管路单元42的串联数量能够提升单向导通效率。从而可以通过增加所述特斯拉阀管路单元42的数量提升抑制喘振和喘振噪声的效果。
54.当然，作为异形流道结构，存在一定的加工难度和装配成本，和安置空间需求，也不可能无限增加数量。鉴于此，可以将所述特斯拉阀管路单元42的数量设置为4～6个。
55.参见图4，本实施例还提供一种发动机进气结构，应用于涡轮增压发动机。主要包括：进气管路结构以及所述的喘振噪声抑制器40；所述喘振噪声抑制器40连通布置在所述进气管路结构中，从而避免倒流进入到增压器中，抑制增压器30的喘振和喘振噪声。
56.本实施例还提供一种进气管路结构，所述进气管路结构包括：进气管路以及沿进气方向依次设置在所述进气管路上的增压器30、中冷器50和节气门60。
57.也就是说，在所述增压器30下游有所述中冷器50和所述节气门60，而后连通进气歧管70。当出现倒流时，也会先通过所述中冷器50和所述节气门60。
58.相应的，可将所述喘振噪声抑制器4设置在所述进气管路上，位于增压器30的出气口与所述中冷器50的进气口之间或者位于所述中冷器50的出气口与所述节气门60之间。
59.当然，还可以直接将所述喘振噪声抑制器4集成到进气管路上，从而整体应用，减少连接点，整体性较好。当然，通过将所述喘振噪声抑制器4以独立组件的形式装配到进气管路上，便捷拆装。
60.在实际操作中，可以以所述喘振噪声抑制器4为单位，串联多个，以适应不同的使用需求。
61.因此，可在所述进气端口41和出气端口44上设置上下衔接接头，实现与上下游管件，阀组等的衔接。
62.本实施例中，所述进气管路结构还包括：泄压阀20；所述泄压阀20连接在所述增压器30的进气口和出气口之间，从而提供一个备用支路，在某特定情况下，导通增压器30的进气口与出气口，将进气管路中的高压气体排出，防止气体倒流从而抑制喘振抑制于喘振。
63.值得说明的是，由于存在所述喘振噪声抑制器40，即便需要泄压阀20泄压，泄压过程中，在泄压管路中的气流压力也不会很高，能够充分抑制泄气噪声。
64.为了保证进气质量，在增压器30的进气口出设置空气滤清器10，实现前置过滤。
65.本实施例还提一种涡轮增压发动机，采用所述的发动机进气结构。
66.当然，也可以通过标定在增压器在与发动机匹配时，于耗气特性曲线和喘振线之
间预留一定的喘振裕度，使增压器在远离喘振的区间运行，以避免喘振现象的发生，实现补充。
67.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
68.本技术实施例中提供的喘振噪声抑制器、发动机进气结构和涡轮增压发动机，通过利用基于特斯拉阀原理的管路单元的单向流动的特性，防止发动机在急减速、急加速、急加速突然松油门等情况下，由于耗气特性随着运行工况的剧烈变化，导致的压气增压器出口高压气体倒流，使得压气机工作在高压比、低流量的环境下所产生的喘振和喘振噪声。由于采用特斯拉阀原理的管路单元属于机械性抑制倒流结构，通过气流对冲的方式能够极大的提升抑制倒流的效率和可靠性，从而根本上抑制喘振和喘振噪声。
69.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
70.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
71.另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
72.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合
74.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包
括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
75.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。