專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪增壓技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種能夠改變進(jìn)入壓殼內(nèi)氣 流方向的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器普遍運(yùn)用于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，內(nèi)燃機(jī)排出的高溫高壓高能量的廢氣推動(dòng)渦 輪增壓器渦輪級(jí)的渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪再帶動(dòng)與之同軸的壓氣機(jī)級(jí)的壓葉輪旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的 壓葉輪將來(lái)自空氣濾清器的空氣壓縮，經(jīng)過(guò)增壓后的空氣流向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管和發(fā)動(dòng)機(jī)氣 缸。帶有渦輪增壓器的汽車(chē)、特別是運(yùn)行于城市里的乘用車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化范圍大，這就 要求渦輪增壓器的壓氣機(jī)級(jí)能在較寬的流量范圍內(nèi)運(yùn)行，并滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣需要。在渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配及渦輪增壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常以與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配 的某一工況點(diǎn)作為渦輪增壓器的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，渦輪增壓器在此點(diǎn)的效率一般較高。隨著發(fā) 動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大或減小，渦輪增壓器壓氣機(jī)的供氣量也需要隨著增大或減小，當(dāng)渦輪增壓 器壓氣機(jī)的流量增大或減小到一定程度時(shí)，渦輪增壓器的壓氣機(jī)就會(huì)發(fā)生阻塞或喘振，此 時(shí)渦輪增壓器工作不穩(wěn)定，效率明顯下降。因此，在渦輪增壓器的設(shè)計(jì)及與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的過(guò) 程中，要求渦輪增壓器的壓氣機(jī)級(jí)在較寬的流量范圍內(nèi)高效運(yùn)行，同時(shí)壓氣機(jī)的尺寸盡可 能的小。目前常用的渦輪增壓器是帶旁通閥的渦輪增壓器，比較先進(jìn)的還有可變噴嘴渦輪 增壓器(VNT)和可變截面渦輪增壓器(VGT)。這些增壓器都是在渦輪級(jí)增設(shè)一些控制機(jī)構(gòu) 來(lái)拓寬渦輪增壓器的工作范圍，從而滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。另外，這些渦輪增壓器也有在壓氣 機(jī)級(jí)做一些結(jié)構(gòu)更改的，如在壓氣機(jī)殼內(nèi)靠近葉輪進(jìn)口的輪廓處開(kāi)環(huán)形槽或者將無(wú)葉擴(kuò)壓 器改為有葉擴(kuò)壓器。在壓氣機(jī)殼內(nèi)靠近葉輪進(jìn)口的輪廓處開(kāi)環(huán)形槽雖然可以減小壓氣機(jī)喘 振時(shí)的流量，擴(kuò)大壓氣機(jī)級(jí)可以工作的流量范圍，但降低了壓氣機(jī)級(jí)的效率。有葉擴(kuò)壓器可 以提高壓氣機(jī)級(jí)的效率，但減小了壓氣機(jī)級(jí)可以工作的流量范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠改變壓氣機(jī) 進(jìn)口氣流方向，保證葉輪進(jìn)口氣流沖角處在理想范圍的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)。要解決以上所述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為本發(fā)明為一種可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，包括渦殼，中間殼，壓殼，所述的渦輪增 壓器結(jié)構(gòu)的壓殼進(jìn)口位置設(shè)置能夠改變進(jìn)入壓殼內(nèi)氣流方向的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置，所述的進(jìn)氣 調(diào)節(jié)裝置包括空腔結(jié)構(gòu)的腔體，所述的腔體內(nèi)設(shè)置一個(gè)以上片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉，所述的進(jìn)氣 調(diào)節(jié)裝置還包括帶動(dòng)導(dǎo)葉扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置內(nèi)設(shè)置主軸，所述的主軸的一端與壓葉輪連接，導(dǎo)葉安裝 (焊接)在主軸上構(gòu)成導(dǎo)葉組件，所述的多個(gè)導(dǎo)葉設(shè)置為夾角布置的結(jié)構(gòu)，所述的導(dǎo)葉為具 有彈性和強(qiáng)度的金屬薄片。
所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置的腔體由前蓋板，左蓋板，右蓋板配合安裝而成，所述的左蓋 板和右蓋板靠近前蓋板的一端設(shè)置凹下的前臺(tái)面，所述左蓋板和右蓋板靠近壓殼的一端設(shè) 置凹下的后臺(tái)面，所述的導(dǎo)葉組件靠近壓殼的一端安裝在后臺(tái)面上，所述的導(dǎo)葉組件的另 一端與圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)活動(dòng)嵌裝在三個(gè)滾輪的溝槽內(nèi)，所述的三個(gè)滾輪套裝 在三個(gè)限位銷(xiāo)上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上設(shè)置凹槽，前臺(tái)面?zhèn)冗吷显O(shè)置搖臂，搖臂一端卡裝在凹槽 內(nèi)，搖臂另一端穿過(guò)前臺(tái)面與控制搖臂擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。所述的導(dǎo)葉組件與壓板連接的一端為出口邊，所述的導(dǎo)葉組件與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)連接的一 端為進(jìn)口邊，所述的出口邊和進(jìn)口邊上分別設(shè)置出口邊外延段和進(jìn)口邊外延段，所述的出 口邊外延段和進(jìn)口邊外延段上分別設(shè)置后槽口和前槽口，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上設(shè)置嵌裝進(jìn)口邊 外延段的前嵌槽。所述的后臺(tái)面上設(shè)置后環(huán)形槽和呈間隔布置的后嵌槽，所述的出口邊外延段插入 后嵌槽內(nèi)，并通過(guò)后卡環(huán)將導(dǎo)葉組件出口邊外延段固定在后臺(tái)面上的后環(huán)形槽內(nèi)，壓板壓 在后臺(tái)面上的導(dǎo)葉組件的出口邊外延位置上。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上設(shè)置一個(gè)以上的滾輪，所述的滾輪是中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)置為凸臺(tái)， 中間設(shè)置為溝槽，所述的滾輪設(shè)置為在前臺(tái)面內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所述的搖臂的一端與曲柄軸 連接，曲柄軸穿過(guò)導(dǎo)向襯套，所述的導(dǎo)向襯套穿過(guò)左蓋板，并與左蓋板固定安裝在一起。所述的后臺(tái)面和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的后嵌槽和前嵌槽，分別設(shè)置為在后臺(tái)面和環(huán)形的轉(zhuǎn)動(dòng) 環(huán)上均勻布置的結(jié)構(gòu)。所述的導(dǎo)葉組件設(shè)置為由6-16個(gè)導(dǎo)葉組成的結(jié)構(gòu)。所述的壓板上設(shè)置定位銷(xiāo)，壓殼上設(shè)置定位銷(xiāo)孔，所述的壓板通過(guò)定位銷(xiāo)和定位 銷(xiāo)孔與壓殼定位安裝。所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置通過(guò)螺栓孔與壓殼固定連接。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能得到以下的有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案，在渦輪增壓器的壓殼內(nèi)設(shè)置若干數(shù)量的導(dǎo)葉，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置 調(diào)節(jié)導(dǎo)葉組件預(yù)旋的方向和大小，進(jìn)而能夠改變壓氣機(jī)進(jìn)口氣流方向。只要導(dǎo)葉數(shù)量設(shè)置 合理，導(dǎo)葉組件預(yù)旋角度合適，就可保證葉輪進(jìn)口氣流沖角在一個(gè)理想的范圍，這就能夠有 效降低發(fā)生喘振時(shí)的流量，提高發(fā)生阻塞時(shí)的流量，擴(kuò)大了渦輪增壓器可以工作的流量范 圍，同時(shí)提高了增壓器結(jié)構(gòu)的效率和增壓比。


下面對(duì)本說(shuō)明書(shū)各附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作出簡(jiǎn)要的說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的渦輪增壓結(jié)構(gòu)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置的前視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置的后視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的導(dǎo)葉組件的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的滾輪的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為在渦輪增壓器設(shè)計(jì)工況附近時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形的示意圖9小流量工況壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形示意圖；圖10大流量工況壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形示意圖；圖11小流量工況進(jìn)氣預(yù)旋時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形示意圖；圖12大流量工況進(jìn)氣預(yù)旋時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形示意圖；圖13導(dǎo)葉組件預(yù)旋角與壓氣機(jī)級(jí)絕熱效率的關(guān)系曲線示意圖；圖14導(dǎo)葉組件預(yù)旋角與壓氣機(jī)級(jí)增壓比的關(guān)系曲線示意圖；圖中標(biāo)記為1、渦殼，2、中間殼，3、壓殼，4、壓殼出口，5、進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置，6、前蓋板 進(jìn)口，7、前蓋板，8、前卡環(huán)，9、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，10、滾輪，10A、凸臺(tái)，10B、溝槽，11、限位銷(xiāo)，12、搖臂， 13、左蓋板，14、右蓋板，15、導(dǎo)葉組件，16、后卡環(huán)，17、定位銷(xiāo)，18、壓板，19、壓殼定位銷(xiāo)孔， 20、鎖緊螺母，21、螺栓孔，22、導(dǎo)向襯套，23、曲柄軸，24、螺栓螺母，25、導(dǎo)葉組件出口邊，26、 后槽口，27、主軸，28、前槽口，29、導(dǎo)葉組件進(jìn)口邊，30、進(jìn)口邊外延段，31、出口邊外延段， 32、前嵌槽，33、前環(huán)形槽，34、腔體，35、凹槽，36、前臺(tái)面，37、腔體內(nèi)端面，38、后嵌槽，39、后 臺(tái)面，40、壓葉輪，41、壓殼進(jìn)口，42、后臺(tái)面定位銷(xiāo)孔，43、后環(huán)形槽，44、導(dǎo)葉，45、曲柄總成， 46、推桿，47、調(diào)節(jié)螺母，48、支架，49、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，50、氣嘴。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如所涉及的各構(gòu) 件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步 的詳細(xì)說(shuō)明如附圖1所示，本發(fā)明為一種可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，包括渦殼1，中間殼2，壓 殼3，所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的壓殼進(jìn)口 41位置設(shè)置能夠改變進(jìn)入壓殼3內(nèi)氣流方向的進(jìn) 氣調(diào)節(jié)裝置5，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5包括空腔結(jié)構(gòu)的腔體34，所述的腔體34內(nèi)設(shè)置一個(gè) 以上片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉44，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5還包括帶動(dòng)導(dǎo)葉44扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49。所述的近期調(diào)節(jié)裝置5內(nèi)設(shè)置主軸27，所述的主軸27的一端與壓葉輪40連接，導(dǎo) 葉44安裝在主軸27上構(gòu)成導(dǎo)葉組件15，所述的多個(gè)導(dǎo)葉44之間設(shè)置為夾角布置的結(jié)構(gòu)， 所述的導(dǎo)葉44為具有彈性和強(qiáng)度的金屬薄片。所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5的腔體34由前蓋板7，左蓋板13，右蓋板14配合安裝而成， 所述的左蓋板13和右蓋板14靠近前蓋板7的一端設(shè)置凹下的前臺(tái)面36，所述左蓋板13和 右蓋板14靠近壓殼3的一端設(shè)置凹下的后臺(tái)面39，所述的導(dǎo)葉組件15靠近壓殼3的一端 安裝在后臺(tái)面39上，所述的導(dǎo)葉組件15的另一端與圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9連接，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9活動(dòng) 嵌裝在三個(gè)滾輪10的溝槽IOB內(nèi)，所述的三個(gè)滾輪套在三個(gè)限位銷(xiāo)11上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9 上設(shè)置凹槽35，前臺(tái)面36側(cè)邊上設(shè)置搖臂12，搖臂12 —端卡裝在凹槽35內(nèi)，搖臂12另一 端穿過(guò)前臺(tái)面36與控制搖臂12擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49連接。所述的導(dǎo)葉組件15與壓板18連接的一端為出口邊25，所述的導(dǎo)葉組件15與轉(zhuǎn) 動(dòng)環(huán)9連接的一端為進(jìn)口邊29，所述的出口邊25和進(jìn)口邊29上分別設(shè)置出口邊外延段31 和進(jìn)口邊外延段30，所述的出口邊外延段31和進(jìn)口邊外延段30上分別設(shè)置后槽口 26和前 槽口 28，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9上設(shè)置嵌裝進(jìn)口邊外延段30的前嵌槽32。所述的后臺(tái)面39上設(shè)置后環(huán)形槽43和呈間隔布置的后嵌槽38，所述的出口邊外 延段31插入后嵌槽38內(nèi)，并通過(guò)后卡環(huán)16將導(dǎo)葉組件出口邊外延段31固定在后臺(tái)面39上的后環(huán)形槽43內(nèi)，壓板18壓在后臺(tái)面39上的導(dǎo)葉組件15的出口邊外延31位置上。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9上設(shè)置一個(gè)以上的滾輪10，所述的滾輪10是中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)置 為凸臺(tái)10A，中間設(shè)置為溝槽10B，所述的滾輪10設(shè)置為在前臺(tái)面36內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所述的 搖臂12的一端與曲柄軸23連接，曲柄軸23穿過(guò)導(dǎo)向襯套22，所述的導(dǎo)向襯套22穿過(guò)左蓋 板13，并與左蓋板13固定安裝在一起。所述的后臺(tái)面39和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9上的后嵌槽38和前嵌槽32，分別設(shè)置為在后臺(tái)面39 和環(huán)形的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9上均勻布置的結(jié)構(gòu)。所述的導(dǎo)葉組件15設(shè)置為由6-16個(gè)導(dǎo)葉44組成的結(jié)構(gòu)。所述的壓板18上設(shè)置定位銷(xiāo)17，壓殼3上設(shè)置定位銷(xiāo)孔19，所述的壓板18通過(guò) 定位銷(xiāo)17和定位銷(xiāo)孔19與壓殼3定位安裝。所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5通過(guò)螺栓孔21與壓殼3固定連接。本發(fā)明專(zhuān)利的結(jié)構(gòu)如附圖1至附圖6所示。附圖1是可變進(jìn)氣渦輪增壓器的外部 結(jié)構(gòu)示意圖，中間殼2連接著渦殼1和壓殼3，進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5通過(guò)三個(gè)螺栓孔21連接在壓 殼3的進(jìn)口處，鎖緊螺母20用于鎖緊增壓器的壓葉輪40 (螺母內(nèi)螺紋與穿過(guò)壓葉輪的旋轉(zhuǎn) 軸上的外螺紋逆向旋緊，主要是防止壓葉輪軸向躥動(dòng))。外界氣流從進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5的蓋板 進(jìn)口 6進(jìn)入壓殼3，經(jīng)過(guò)增壓后的空氣從壓殼出口 4流向發(fā)動(dòng)機(jī)。附圖2是本發(fā)明的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的爆炸結(jié)構(gòu)示意，進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置 主要由前蓋板7、前卡環(huán)8、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9、左蓋板13、右蓋板14、導(dǎo)葉組件15、后卡環(huán)16和壓板 18等組成。導(dǎo)葉組件15位于左蓋板13和右蓋板14內(nèi)構(gòu)成的腔體34內(nèi)，左右蓋板通過(guò)螺栓 螺母24連接在一起。導(dǎo)葉組件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如附圖5所示，導(dǎo)葉組件15的進(jìn)口邊29和出 口邊25上分別有前槽口 28和后槽口 26，這兩個(gè)槽口都位于進(jìn)口邊的外延段30和出口邊外 延段31上，且沒(méi)有氣流通過(guò)，這樣可以避免對(duì)進(jìn)出口氣流的干擾。進(jìn)口邊外延段30伸入到 轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9內(nèi)，前卡環(huán)8位于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9的前環(huán)形槽33內(nèi)并穿過(guò)前槽口 28，前卡環(huán)8的作用是 將導(dǎo)葉組件進(jìn)口邊29連接在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9上，并限制導(dǎo)葉組件15的徑向和軸向移動(dòng)。壓板18上的兩個(gè)定位銷(xiāo)17與左右蓋板后端的后臺(tái)面定位銷(xiāo)孔42及壓殼3進(jìn)口 附近的壓殼定位銷(xiāo)孔19間隙配合。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9活動(dòng)嵌裝在三個(gè)滾輪10的溝槽IOB內(nèi)，固定在前臺(tái)面36上的三個(gè)限位 銷(xiāo)U穿過(guò)中空的三個(gè)滾輪10，前蓋板7壓在三個(gè)限位銷(xiāo)11的另一端，三個(gè)滾輪10在前臺(tái) 面36和前蓋板7之間有一定的軸向運(yùn)動(dòng)空間，可以軸向運(yùn)動(dòng)及可以繞著限位銷(xiāo)11轉(zhuǎn)動(dòng)的 三個(gè)滾輪10通過(guò)溝槽IOB將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9約束在前臺(tái)面36和前蓋板7之間且可以在三個(gè)限位 銷(xiāo)11內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9外側(cè)的凹槽35與搖臂12間隙配合，搖臂12的另一端與曲柄軸23 焊接在一起，曲柄軸23經(jīng)過(guò)導(dǎo)向襯套22穿過(guò)左蓋板13，并最終與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49的曲柄總成 45—端連接在一起，曲柄總成45的另一端套裝在推桿46—端的孔內(nèi)并可以在孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，調(diào) 節(jié)螺母47用于調(diào)節(jié)曲柄總成45的初始位置，推桿46的前進(jìn)和后退通過(guò)外界正壓和負(fù)壓氣 體經(jīng)過(guò)氣嘴50作用在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49內(nèi)部的橡皮膜片和彈簧實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置5的前視 圖如附圖3 (去掉前蓋板)所示。導(dǎo)葉組件15的出口外延段31直接插入左蓋板13和右蓋 板14構(gòu)成的后臺(tái)面39上的后嵌槽38內(nèi)，并通過(guò)后卡環(huán)16將導(dǎo)葉組件出口邊外延伸段31 固定在后臺(tái)面39上的后環(huán)形槽43內(nèi)，最終通過(guò)壓板18壓在導(dǎo)葉組件出口邊外延段31來(lái)
7限制導(dǎo)葉組件15的軸向移動(dòng)，壓板18上的兩個(gè)定位銷(xiāo)17與左右蓋板后端的后臺(tái)面定位銷(xiāo) 孔42及壓殼3進(jìn)口附近的壓殼定位銷(xiāo)孔19間隙配合，用于定位左蓋板13、右蓋板14、導(dǎo)葉 組件出口邊25與壓殼間的位置，進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置的后視圖如附圖4(去掉壓板)所示。圖5中的導(dǎo)葉組件的導(dǎo)葉數(shù)量及形狀僅是本發(fā)明專(zhuān)利導(dǎo)葉組件的一個(gè)具體實(shí)施 例，本發(fā)明的導(dǎo)葉數(shù)量和形狀不僅限于此。導(dǎo)葉組件是具有一定彈性和強(qiáng)度的金屬薄片 (金屬薄片一般采用類(lèi)似彈簧鋼等材料，要求不生銹，疲勞耐久性高，適合反復(fù)扭轉(zhuǎn)，在滿(mǎn)足 上述條件的情況下，厚度越薄越好)，導(dǎo)葉44焊接在中間的主軸27上，導(dǎo)葉組件的扭轉(zhuǎn)是由 轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9帶動(dòng)導(dǎo)葉組件進(jìn)口邊29的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。圖6中的滾輪形狀僅是本發(fā)明專(zhuān)利滾輪的一個(gè)具體實(shí)施例，本發(fā)明的滾輪形狀不 僅限于此。滾輪10是中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)置為凸臺(tái)10A，中間設(shè)置為溝槽10B。圖7中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)僅是本發(fā)明專(zhuān)利驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)具體實(shí)施例，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)不僅限于此。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49的曲柄總成45 —端與曲柄軸23連接在一起，曲柄總成45的 另一端套裝在推桿46—端的孔內(nèi)并可以在孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)螺母47用于調(diào)節(jié)曲柄總成45的 初始位置，支架48將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)49固定在渦輪增壓器上，氣嘴50用于連接外部正壓和負(fù)壓 氣源。圖8是在渦輪增壓器設(shè)計(jì)工況附近時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口的速度三角形。葉片角是葉輪進(jìn)口切線方向與旋轉(zhuǎn)軸沿流動(dòng)方向的夾角，氣流角是空氣相對(duì)速度 Wl與旋轉(zhuǎn)軸沿流動(dòng)方向的的夾角，壓氣機(jī)葉輪的沖角等于氣流角減去葉片角。在綜合考慮 渦輪增壓器的運(yùn)行特點(diǎn)后，壓氣機(jī)葉輪的沖角在設(shè)計(jì)工況時(shí)一般為某一正的角度，這樣既 可以保證壓氣機(jī)以較高效率運(yùn)行，又可以兼顧渦輪增壓器的其它運(yùn)行工況。當(dāng)流量減小時(shí)， 壓氣機(jī)進(jìn)口空氣的絕對(duì)速度Vl減小，此時(shí)葉片表面空氣的相對(duì)速度Wl的大小和方向也隨 著改變，使得氣流角增加，從而增加了壓氣機(jī)的沖角，如圖9所示；當(dāng)沖角增加到一定程度， 氣流將在葉輪的吸力面產(chǎn)生流動(dòng)分離，最終導(dǎo)致壓氣機(jī)喘振。當(dāng)流量增大時(shí)，情況正好與流 量減小時(shí)相反，隨著進(jìn)口空氣絕對(duì)速度的增加，氣流角將減小，當(dāng)氣流角小于葉片角時(shí)，沖 角將由原來(lái)的正沖角變?yōu)樨?fù)沖角，如圖10所示；當(dāng)沖角減小的一定程度，氣流將在葉輪的 壓力面產(chǎn)生流動(dòng)分離，并最終導(dǎo)致壓氣機(jī)阻塞。為了減小壓氣機(jī)發(fā)生喘振時(shí)的流量和增加壓氣機(jī)發(fā)生阻塞時(shí)的流量，擴(kuò)大渦輪增 壓器壓氣機(jī)級(jí)可以工作的流量范圍，同時(shí)保證壓氣機(jī)以較高的效率運(yùn)行，本發(fā)明專(zhuān)利提供 一種帶進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置的渦輪增壓器。進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置位于壓氣機(jī)殼進(jìn)氣管內(nèi)壓葉輪的前方， 進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置包括由若干導(dǎo)葉構(gòu)成的導(dǎo)葉組件以及控制導(dǎo)葉組件扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。渦輪增壓器小流量工況，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)葉組件使壓氣機(jī)進(jìn)氣向葉輪旋轉(zhuǎn)方 向預(yù)旋；此時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形如圖11所示，葉輪的沖角比沒(méi)有預(yù)旋時(shí)的葉輪沖角減 ??；只要預(yù)旋角度合適，將有效避免氣流在葉輪吸力面產(chǎn)生流動(dòng)分離，從而減小壓氣機(jī)的喘 振流量。在渦輪增壓器大流量工況，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)葉組件使壓氣機(jī)進(jìn)氣向葉輪旋轉(zhuǎn) 的反方向預(yù)旋；此時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口速度三角形如圖12所示，葉輪的沖角比沒(méi)有預(yù)旋時(shí)的葉輪 沖角增大，并由負(fù)沖角增大到正沖角；只要預(yù)旋角度合適，將有效避免氣流在葉輪壓力面 產(chǎn)生流動(dòng)分離，從而增大壓氣機(jī)的阻塞流量。在渦輪增壓器設(shè)計(jì)工況，導(dǎo)葉組件不扭轉(zhuǎn)，此時(shí)的導(dǎo)葉組件將起著導(dǎo)流作用。
導(dǎo)葉組件的數(shù)量根據(jù)壓氣機(jī)進(jìn)口面積大小確定，導(dǎo)葉組件的進(jìn)口邊連接在可以旋 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)并帶動(dòng)導(dǎo)葉組件進(jìn)口邊旋轉(zhuǎn)，出口邊固定不旋轉(zhuǎn)，通過(guò) 導(dǎo)葉組件的扭轉(zhuǎn)來(lái)改變壓氣機(jī)進(jìn)氣的預(yù)旋方向。本發(fā)明專(zhuān)利中的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置可以作為一個(gè)獨(dú)立的裝置，用于已有增壓器或類(lèi)似 流體機(jī)械的改造升級(jí)。本發(fā)明專(zhuān)利的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置不僅適用于空氣、二氧化碳等氣體介質(zhì)，還可以適用 于水、油等液體介質(zhì)。圖13和圖14是在一定的流量和轉(zhuǎn)速下，某一型號(hào)的渦輪增壓器在壓氣機(jī)進(jìn)口設(shè) 置不同數(shù)量導(dǎo)葉及不同預(yù)旋角度時(shí)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件計(jì)算出的結(jié)果。根據(jù)CFD 計(jì)算結(jié)果，設(shè)置12個(gè)導(dǎo)葉時(shí)壓氣機(jī)級(jí)的增壓比和絕熱效率比設(shè)置6個(gè)或16個(gè)導(dǎo)葉時(shí)增壓 比和絕熱效率均明顯提高。此外，不同的預(yù)旋角對(duì)壓氣機(jī)級(jí)的增壓比和絕熱效率特別是對(duì) 壓氣機(jī)級(jí)的絕熱效率有不同程度影響。在增壓器的某一流量和轉(zhuǎn)速下，當(dāng)導(dǎo)葉為12個(gè)時(shí)， 隨著預(yù)旋角度的增加，壓氣機(jī)級(jí)的絕熱效率逐漸提高，當(dāng)導(dǎo)葉組件預(yù)旋的角度增加到32. 4 時(shí)，壓氣機(jī)級(jí)的絕熱效率達(dá)到最高，此時(shí)壓氣機(jī)級(jí)的絕熱效率比未預(yù)旋時(shí)的壓氣機(jī)絕熱效 率提高了 1.5%以上，而且壓氣機(jī)級(jí)的增壓比還略有提高。由上可知，對(duì)于某一型號(hào)的渦輪增壓器，在不同的轉(zhuǎn)速和流量下，導(dǎo)葉組件預(yù)旋角 都存在一個(gè)最優(yōu)值。在渦輪增壓器每一工況下導(dǎo)葉組件的最優(yōu)預(yù)旋角都可以根據(jù)壓氣機(jī) 進(jìn)口速度三角形通過(guò)理論計(jì)算并結(jié)合試驗(yàn)得到，此最優(yōu)預(yù)旋角可以預(yù)置于發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元 (ECU)內(nèi)，作為ECU根據(jù)接收的壓氣機(jī)進(jìn)口流量信號(hào)和增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)來(lái)控制導(dǎo)葉組件預(yù) 旋角的目標(biāo)值。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明具體的實(shí)現(xiàn)并不受上述 方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本 發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，包括渦殼(1)，中間殼(2)，壓殼(3)，其特征在于所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的壓殼進(jìn)口(41)位置設(shè)置能夠改變進(jìn)入壓殼(3)內(nèi)氣流方向的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)包括空腔結(jié)構(gòu)的腔體(34)，所述的腔體(34)內(nèi)設(shè)置一個(gè)以上片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉(44)，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)還包括帶動(dòng)導(dǎo)葉(44)扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(49)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝 置(5)設(shè)置主軸(27)，所述的主軸(27)的一端與壓葉輪(40)，導(dǎo)葉(44)安裝在在主軸(27) 上構(gòu)成導(dǎo)葉組件(15)，所述的多個(gè)導(dǎo)葉(44)設(shè)置為夾角布置的結(jié)構(gòu)，所述的導(dǎo)葉(44)為具 有彈性和強(qiáng)度的金屬薄片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的進(jìn)氣調(diào) 節(jié)裝置(5)的腔體(34)由前蓋板(7)，左蓋板(13)，右蓋板(14)配合安裝而成，所述的左 蓋板(13)和右蓋板(14)靠近前蓋板(7)的一端設(shè)置凹下的前臺(tái)面(36)，所述左蓋板(13) 和右蓋板(14)靠近壓殼(3)的一端設(shè)置凹下的后臺(tái)面(39)，所述的導(dǎo)葉組件(15)靠近壓 殼(3)的一端安裝在后臺(tái)面(39)上，所述的導(dǎo)葉組件(15)的另一端與圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9) 連接，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9)活動(dòng)嵌裝在三個(gè)滾輪(10)的溝槽(IOB)內(nèi)，所述的三個(gè)滾輪套在三個(gè)限 位銷(xiāo)(11)上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9)上設(shè)置凹槽(35)，前臺(tái)面(36)側(cè)邊上設(shè)置搖臂(12)，搖臂 (12) —端卡裝在凹槽(35)內(nèi)，搖臂(12)另一端穿過(guò)前臺(tái)面(36)與控制搖臂(12)擺動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(49)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)葉組件 (15)與壓板(18)連接的一端為出口邊(25)，所述的導(dǎo)葉組件(15)與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9)連接的一 端為進(jìn)口邊(29)，所述的出口邊(25)和進(jìn)口邊(29)上分別設(shè)置出口邊外延段(31)和進(jìn) 口邊外延段(30)，所述的出口邊外延段(31)和進(jìn)口邊外延段(30)上分別設(shè)置后槽口(26) 和前槽口(28)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9)上設(shè)置嵌裝進(jìn)口邊外延(30)的前嵌槽(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的后臺(tái)面(39) 上設(shè)置后環(huán)形槽(43)和呈間隔布置的后嵌槽(38)，所述的出口邊外延段(31)插入后嵌槽 (38)內(nèi)，并通過(guò)后卡環(huán)(16)將導(dǎo)葉組件出口邊外延段(31)固定在后臺(tái)面(39)上的后環(huán)形 槽(43)內(nèi)，壓板(18)壓在后臺(tái)面(39)上的導(dǎo)葉組件(15)的出口邊外延(31)位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9) 上設(shè)置一個(gè)以上的滾輪(10)，所述的滾輪(10)是中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)置為凸臺(tái)(IOA)，中間設(shè) 置為溝槽(IOB)，所述的滾輪(10)設(shè)置為在前臺(tái)面(36)內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所述的搖臂(12)的 一端與曲柄軸(23)連接，曲柄軸(23)穿過(guò)導(dǎo)向襯套(22)，所述的導(dǎo)向襯套(22)穿過(guò)左蓋 板(13)，并與左蓋板(13)固定安裝在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的后臺(tái)面(39) 和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(9)上的后嵌槽(38)和前嵌槽(32)，分別設(shè)置為在后臺(tái)面(39)和環(huán)形的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán) (9)上均勻布置的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)葉組件 (15)設(shè)置為由6-16個(gè)導(dǎo)葉(44)組成的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的壓板(18)上 設(shè)置定位銷(xiāo)(17)，壓殼(3)上設(shè)置定位銷(xiāo)孔(19)，所述的壓板(18)通過(guò)定位銷(xiāo)(17)和定位銷(xiāo)孔(19)與壓殼(3)定位安裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的渦輪增壓器 結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)通過(guò)螺栓孔(21)與壓殼(3)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于渦輪增壓技術(shù)領(lǐng)域的能夠改變進(jìn)入壓殼內(nèi)氣流方向的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，所述的可變進(jìn)氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)包括渦殼(1)，中間殼(2)，壓殼(3)，所述的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的壓殼進(jìn)口(41)位置設(shè)置能夠改變進(jìn)入壓殼(3)內(nèi)氣流方向的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)包括空腔結(jié)構(gòu)的腔體(34)，所述的腔體(34)內(nèi)設(shè)置一個(gè)以上片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉(44)，所述的進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置(5)還包括帶動(dòng)導(dǎo)葉(44)扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(49)。本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠改變壓氣機(jī)進(jìn)口氣流方向，能夠有效降低發(fā)生喘振時(shí)的流量，提高發(fā)生阻塞時(shí)的流量，擴(kuò)大渦輪增壓器可以工作的流量范圍，同時(shí)提高增壓器結(jié)構(gòu)的效率和增壓比。
文檔編號(hào)F02B37/24GK101929381SQ20101025776
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者施法佳, 范禮, 項(xiàng)青新 申請(qǐng)人:蕪湖杰鋒汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司