机械创新设计调查报告

机械创新设计过程调查报告

一、VTG可变增压涡轮叶片几何技术

1.1新技术名称

VTG可变增压涡轮叶片几何技术。

1.2发明人

保时捷（Porsche）。

1.3发明原因及背景

为了解决Porsche997使用了较大型的废气涡轮后随之而来的涡轮迟滞（涡轮只有在中转速时才具有增压作用）。

在每一个汽缸增压中产生的氧气愈多，就可燃烧愈多的燃油，从而产生更大的能量。解决这个问题的关键便是一个拥有可变涡轮几何叶片技（VariableTurbineGeometry）的全新双涡轮系统。借由这项技术，引擎排出的气体会透过电子式调整的可旋转导引叶片导送至涡轮上，当引擎转速低时，废气压力较低，导流叶片的角度也随之变大，当达到全负载的情况下，导流叶片全开，与主体的涡轮叶片形成一个更大的叶片，将大量废气接收，达到更高转速而达到一般大涡轮的高输出效果。以此来克服涡轮发动机低转速时反应迟钝，并且同时不损失高转速时的功率。

1.4发明过程

在传统的涡轮增压器中，排出的气体会驱动一个连接至进气区压缩机的涡轮，由压缩吸入的空气，特定容积中的氧气含量便会增加，由于压缩还会造成温度升高，因此空气必须通过一个中间冷却器组

件。Porsche997使用了较大型的废气涡轮，较大的涡轮能输出较大的功率，但涡轮的惯性有所增大。为了平衡引擎转速与涡轮转速，采用可改变角度的叶片这一方法。低转速时，叶片角度比较小（与涡轮外围的夹角比较小），容易用较低压力驱动，高转速时，为了达到更大的增压值，加大叶片角度，使涡轮转速更高，这样是吸入空气量和引擎对空气的需求量相适应，提高了整体性能。

1.5新技术使用情况

使用VTG可变增压涡轮叶片几何技术，便能在较低引擎转速下达到更高的涡轮速度。汽缸增压有明显的改善，马力及扭力方面相应也有明显的提升，在较低转速时可达到最大扭力，并可维持在一个较广的旋转范围内。当达到最大增压值时，导引叶片会更进一步开启，藉由调整叶片的角度，便能在整个引擎速度范围内达到必要的增压值。如此一来，

就不需要传统式涡轮增压引擎上使用的过压阀。新技术能有效保证引擎的工作需要。

可变增压涡轮叶片几何技术示意图

二、内冷循环润滑型双旋转活塞式双轴内燃机

2.1新技术名称

内冷循环润滑型双旋转活塞式双轴内燃机。

2.2发明人

段方泉（Fangquan Duan）。

2.3发明原因及背景

目前广泛使用的发动机仍然是有上百年历史的曲轴连杆往复活塞式内燃机，由于其工作原理和构造原因带有效率低、体积大、转速低、重量大等不可克服的缺点。几十年来，世界范围内，人们一直在努力开发有巨大潜力和优良性能的旋转活塞式内燃机，并且试制了两种有代表性的试验机，但由于关键技术未能解决，没有被广泛应用.

一种是三角形转子旋转活塞内燃机（汪克尔式)， 由于该型机实际制造对选材、加工非常 苛刻及磨损大、 气密性差和无法克服的结构性缺陷以及进、排气不畅，无法推广应用。另一种是从上世纪五六十年代便公

开的双旋转四循环活塞式内燃机, 实验表明该机型相比具有良好的性能。但是，由于可靠控制及配套技术未解决，至今未能开发成功而广泛取代落后的往复活塞式内燃机。

以上最新现有技术方案不足之处有： 虽然机械控制技术及强度方面得到解决 ，但是保证 该型机正常运转的相关多项关键技术还未解决。因此具有如此优良性能和巨大发展前途即具有换代潜力的优秀机型。

内冷循环润滑型双旋转活塞式双轴内燃机正是针对双旋转四循环活塞式内燃机潜在具有多方面优良性能并特别适用于飞行器，而研究多年，又特别是近年来世界性能源危机的爆发和节能环保迫切性， 促进了这一将担当起世界性内燃机换代任务之优秀机型的研究。

2.4发明过程

在长时间连续攻关下，在成功解决旋转活塞可靠控制下，在旋转活塞正常工作必须的内冷、绝热、润滑、轴向组合密封多项关键技术上，获得突破性进展。

内部冷却和循环的润滑模型，双旋转活塞式双轴内燃机，包括一个圆柱形的机筒（5）的端帽（6），一个插件和旋转型步进电机的轴（1）和套筒轴组件（2），两个旋转活塞（3和4），两套安装在中心的椭圆齿轮对（7），控制轴，输出轴（8），轴承（9）其特征在于，还包括一个内部冷却热耗散，分发润滑，和辅助密封机内通过在马达轴和套筒的轴组件，两套旋转活塞，和一个主轴承（9）组成的，串行并联在一起，电机轴（1），套筒轴（2），通过具有相对较小的轴（12）的径向孔，旋转工作间隙，轴向旋转的油通道（20）和一个径向油通道（15）

一个扇形的活栓元件内的旋转活塞柱状连接体的径向和轴向油路（16），其上的端盖旋转面的油收集槽，和一个轴向相反的旋转面的工作间隙，通孔（24）。

2.5新技术使用情况

该内燃机具有很大的新一代高效率的特点，扩大范围的转速，增加功率，重量轻，减少故障的情况下，延长使用寿命，结构简单，易于制造，加急形状形成。