專利名稱：一種可變幾何截面的渦輪機的制作方法
技術領域：
—種可變幾何截面的渦輪機
1.技術領域:本實用新型涉及一種渦輪機，具體說是一種可變幾何截面的渦輪機，屬內燃機領域。
2.背景技術:渦輪機的功能是將流體的壓力勢能、動能轉化成力矩和轉速，以驅動其它機構，其最廣泛的用途是與離心式壓氣機組合，構成汽車發(fā)動機的廢氣渦輪增壓器。對于渦輪增壓器，我們希望通過控制進入渦輪的廢氣流動，以改善增壓器的效率和與發(fā)動機的匹配范圍。隨著柴油機、汽油機的經(jīng)濟性和排放指標的不斷提高，只有可變幾何截面的渦輪增壓器才能滿足這些要求，而此增壓器的心臟就是可變幾何截面的渦輪機。流體沖擊渦輪葉片的速率及角度是決定渦輪機效率的二個重要參數(shù)。效率越高，渦輪遲滯現(xiàn)象越不明顯?，F(xiàn)有的可變幾何截面渦輪機，最杰出的要數(shù)保時捷的可變幾何截面渦輪增壓器中的可變噴嘴環(huán)式渦輪機。如


圖1所示，多個噴嘴葉片I轉動連接在噴嘴環(huán)支撐盤2上，支撐盤2固接在渦輪殼中。執(zhí)行器通過傳動機構，同步控制這些分布在渦輪殼進氣通道中的可擺動的噴嘴葉片1，通過調整葉片I的角度，改變葉片間流道3的喉口面積，從而達到控制進入渦輪4的廢氣能量的目的。
圖1中，二相鄰葉片的喉口面積SI最大，噴嘴葉片尾緣5距離渦輪葉片進口 6最近，噴嘴7長度最小，適用于大流量工況，其優(yōu)點是流體穿過噴嘴7時的動能損失??；其缺點是進入噴嘴7的流體的流動方向與渦輪葉片所構成的沖擊角度Θ最小，降低了驅動渦輪轉動的動量的有效值，從而使渦輪機的效率降低。圖2中，二相鄰葉片的喉口面積S2最小，噴嘴葉片尾緣5距離渦輪葉片進口 6最遠，噴嘴7長度最大，適用于小流量工況，其優(yōu)點是流體流入喉口時的流速劇增；其缺點是流體穿過喉口后，因噴嘴7呈喇叭狀，流速劇減，流動方向擴散，使得驅動渦輪轉動的動量有效值大減，從而極大地降低了渦輪機的效率。為解決上述缺點，中國專利“一種可變截面渦輪增壓器的復合噴嘴”(申請?zhí)?00720025887.5)，在保時捷的基礎上，提出了由動、靜二半葉片構成的復合葉片結構。在圖3中，動葉片8縮入靜葉片9中，二相鄰復合葉片之間的空間構成流道10，且噴嘴喉口面積S3最大,復合葉片尾緣11距離渦輪葉片進口 12最近,噴嘴13長度最小,適用于大流量工況，該專利自認此時其優(yōu)、缺點完全同保時捷之。在圖4中，動葉片8從靜葉片9中旋出的角度最大，使得動葉片8與相鄰靜葉片14構成的噴嘴喉口面積S4最小，動葉片尾緣15距離渦輪葉片進口 12最遠，而相鄰靜葉片尾緣16距離渦輪葉片進口 12固定不變，噴嘴17長度最大，適用于小流量工況，其優(yōu)點有二:一是流體流入喉口時的流速劇增，二是流體穿過喉口后，因慣性仍繼續(xù)沿著相鄰靜葉片14沖向渦輪，流速減小幅度降低，擴散程度減小，使得驅動渦輪轉動的動量有效值的減小幅度降低，提高了小流量工況時的渦輪機效率；其缺點是因噴嘴17仍呈喇叭狀，液體穿過喉口后的流動方向仍會有所擴散，流速仍會有所減小，驅動渦輪轉動的動量有效值仍會有所降低，從而使得渦輪機效率仍會有所減小。為此，該專利又采用了固定葉柵18，如圖5所示，以消除小流量工況時的擴散現(xiàn)象，但同時，也帶來了如下二缺陷一是當動葉片8靠攏其靜葉片9時，葉柵18成了流道中的障礙物，使流體產(chǎn)生紊流，消耗了部分流體的能量，二是當動葉片8縮入其靜葉片9時，動葉片8與葉柵18構成的噴嘴喉口面積S5遠大于葉柵18與相鄰靜葉片14構成的噴嘴喉口面積S6，從而大部分流體擇從S5中流過，不僅使S6和葉柵18成了流體的障礙物，而且也改變了流體的流向，使流體與葉面的沖擊角度進一步減小，極大地降低了渦輪機效率。3.本實用新型目的本實用新型的主要目的就是要提供一種可變幾何截面的渦輪機，既能按照需要調節(jié)噴嘴喉口尺寸，又能在各種喉口尺寸時，流體流經(jīng)噴嘴的動能損失極小，并且流體流動方向與葉面所構成的沖擊角度始終最大，從而保證在各工況下渦輪機的效率始終最高。本實用新型的另一目的是提供該噴嘴環(huán)的全自動或電控或二者兼有的控制機構，使控制機構結構簡單、精度高、加速和隨動性能好。4.技術方案為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種可變幾何截面的渦輪機，包括渦輪殼、以軸承連接在渦輪殼中心的渦輪轉軸、固接在該轉軸一端的渦輪、雙環(huán)式可變幾何截面的噴嘴環(huán)機構和噴嘴環(huán)的控制機構，其特征是所述的噴嘴環(huán)機構由一內環(huán)、一外環(huán)和數(shù)個導向葉片構成；外環(huán)動配合在內環(huán)圓周面上，并可繞渦輪軸心轉動；內環(huán)與渦輪殼的內殼體固接，其外端面上均布著數(shù)個軸向的進氣凹槽；這些凹槽被位于其外側的渦輪殼外端蓋軸向密封；外環(huán)圓周面上均布著數(shù)個進氣通孔；每個通孔的后端固接著一導向葉片；每個導向葉片安放在內環(huán)的一個凹槽中；每個導向葉片的前面與相應的內環(huán)凹槽的前面所構成的流道的中心面，在二前面最接近位置時，與渦輪葉面垂直，以獲得最大的動量有效值；外環(huán)通孔在固接導向葉片后的流道最小面積不小于內環(huán)凹槽減去導向葉片后的流道最大面積；渦輪殼由內殼體、外端蓋以螺釘鎖合而成；外環(huán)被軸向定位在內殼體與外端蓋所形成的圓周凹槽中；渦輪動配合在內環(huán)中央；控制機構由傳動機構和執(zhí)行器構成，執(zhí)行器安裝在渦輪殼上，其輸出的運動經(jīng)傳動機構，再驅動外環(huán)繞內環(huán)在一定角度范圍內轉動，從而改變流道的尺寸，也同時改變噴嘴喉口的尺寸；所述的傳動機構包括一外齒輪段、一扇齒輪和一扇齒輪轉軸；外齒輪段固接在外環(huán)的外圓周面上；扇齒輪置于渦輪殼進氣通道內，固接在其轉軸一端，并與外齒輪段嚙合；扇齒輪轉軸轉動連接在內殼體的一軸向小孔中，其外露端與執(zhí)行器連接；所述的外環(huán)還可由垂直其軸心線所剖分成的二半以螺釘、銷鎖合而成，以便加工。所述的外環(huán)還可由不連續(xù)的數(shù)段構成，以免受熱膨脹后，內、外環(huán)抱死。所述的執(zhí)行器包括一長舌片、一舌片轉軸、一主動齒輪、一從動齒輪、一舌片復位扭簧和一支承座；長舌片安放在渦輪殼進氣通道中，并與其轉軸固接；舌片轉軸轉動連接在外端蓋和內殼體的另一軸向小孔中，其外露端穿出內殼體與主動齒輪固接；主、從動齒輪嚙合傳動；從動齒輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；舌片轉軸的外露端轉動連接在其支承座的一軸向小孔中；支承座固接在遠離渦輪的渦輪殼體上；扭簧的二端分別固定在舌片轉軸和此支承座上；當流體以一定的流速沖擊長舌片時，長舌片順轉一定角度，并通過主、從動齒輪和扇齒輪，帶動外環(huán)順轉一定角度，從而達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的。上述所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:舌片轉軸、扇齒輪轉軸之一的外露端上還可固接一曲柄，曲柄的另端與一開關控制型電磁閥的鐵芯的外露端鉸接；電磁閥體連接在渦輪殼上；在渦輪機與壓氣機組合成增壓器的場合，當內燃機的油量增大率大于某一設定值時，內燃機ECU發(fā)出指令，電磁閥通電，鐵芯軸向移動，使可變幾何截面機構的流道調至最小，從而在極短時間內使渦輪機加速，壓氣機迅速加大壓氣量，以滿足加速時的大氣量要求，改善加速性能；電磁閥通電時長由ECU控制。所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:包括一擺動氣缸；該氣缸內有數(shù)個葉片和定子塊；氣缸上裝有葉片復位彈簧；氣缸的輸出轉軸與扇齒輪轉軸的外露端連接，且二者同步轉動；氣缸的數(shù)個進氣孔與壓氣機的排氣端相貫通；當該排氣端壓力增大時，葉片旋轉一定角度，并通過扇齒輪，使外環(huán)轉角增大到一定值，來達到加大可變幾何截面機構的流道尺寸的目的。所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:包括一比例控制型旋轉電磁閥、一輸入到電磁閥線圈的可調脈沖信號占空比的電路；電磁閥體固接在渦輪殼上，其內含一復位彈簧，其轉軸的輸出端與扇齒輪轉軸的外露端連接，且二者同步轉動；ECU通過控制輸入電磁閥線圈的脈沖信號的占空比來控制磁場強度，以改變轉軸在電磁閥中的轉角位置，并通過扇齒輪，來達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的；執(zhí)行器上還可裝有一位置傳感器，以檢測外環(huán)的轉角位置，即可變幾何截面機構流道的尺寸。所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:包括一步進電機、一蝸輪、一蝸桿；蝸輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；蝸桿固接在步進電機的輸出軸端止，并與蝸輪嚙合傳動；電機固接在渦輪殼上；ECU通過對電機定子線圈通電順序和輸入脈沖數(shù)量的控制，以控制電機的正反轉和轉動量，并通過蝸輪、蝸桿、扇齒輪，來達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的J^ECU進行這樣的技術設計:ECU中設有專用的步進電機正反轉脈沖數(shù)總和寄存器，以隨時計算電機的最終轉動量，從而可計算出當時外環(huán)的轉角位置和流道的尺寸，每次內燃機點火開關關閉后，蓄電池繼續(xù)給ECU和電機供電，ECU控制電機回到初始位置，寄存器置零,此時可變幾何截面機構的流道尺寸最小。所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:包括一曲柄和一驅動系統(tǒng)；曲柄的一端與扇齒輪轉軸的外露端固接，其另一端與驅動系統(tǒng)中的滑桿外露端鉸接；驅動系統(tǒng)與渦輪殼連接，該連接方式為固接、鉸接二者之一 ；ECU控制滑桿的軸向移動量，并通過曲柄、扇齒輪，改變外環(huán)的轉角位置，從而達到改變幾何截面機構的流道尺寸的目的。所述的執(zhí)行器還可以是這樣的:包括一齒條、一小齒輪和一驅動系統(tǒng)；齒條固接在驅動系統(tǒng)中的滑桿外露端上，并與小齒輪嚙合傳動；小齒輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；驅動系統(tǒng)固接在渦輪殼上；ECU控制滑桿的軸向移動量，并通過齒條、小齒輪和扇齒輪，改變外環(huán)的轉角位置，從而達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的。上述所述的驅動系統(tǒng)的結構可以是這樣的:包括一單桿活塞氣缸；活塞缸由缸筒、活塞、活塞桿和一復位彈簧構成；活塞桿即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；活塞缸的進氣孔與壓氣機的排氣端相貫通；當該排氣端壓力增大時，活塞壓迫彈簧，并移動一定路程；活塞移動路程越大，則外環(huán)的轉角越大， 即可變幾何截面機構的流道尺寸越大。上述所述的驅動系統(tǒng)的結構還可以是這樣的:包括一內含鐵芯的比例控制型平動電磁閥、一鐵芯復位彈簧、一輸入到電磁閥線圈的可調脈沖信號占空比的電路；鐵芯即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；電磁閥體連接在渦輪殼上；ECU通過控制輸入電磁閥線圈的脈沖信號占空比來控制磁場強度，以改變鐵芯在電磁閥中的軸向位置；執(zhí)行器上還可裝有一位置傳感器，以檢測外環(huán)的轉角位置，即可變幾何截面機構流道的尺寸。上述所述的驅動系統(tǒng)的結構還可以是這樣的:包括一步進電機和一絲杠機構；絲杠機構置于電機中，將電機的旋轉運動轉變?yōu)榻z杠的軸向平動；絲杠即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；電機連接在渦輪殼上；ECU通過對電機定子線圈通電順序和輸入脈沖數(shù)量的控制，以控制電機的正反轉和轉動量J^ECU進行這樣的技術設計:ECU中設有專用的電機正反轉脈沖數(shù)總和寄存器，以隨時計算電機的最終轉動量，從而可計算出當時外環(huán)的轉角位置和流道的尺寸，每次內燃機點火開關關閉后，蓄電池繼續(xù)給ECU和電機供電，ECU控制電機回到初始位置，寄存器置零，此時可變幾何截面機構的流道尺寸最小。5.本實用新型具有的有益效果:(I)結構簡單，零件少，加工成本低，耐磨，壽命長；(2)傳動機構比現(xiàn)有技術簡潔，且更方便與執(zhí)行器連接；(3)在各調節(jié)位置，流道的中心面與渦輪葉面的沖擊角度基本不變，且為最大值，從而保證了在各調節(jié)位置時，流體動量利用率最高；(4)在各調節(jié)位置時，喉口距離渦輪進口均相同，即噴嘴長度相同，且為最小設計值，從而保證了流體穿過喉口后，在噴嘴中的擴散最小，即動能損失最小，使渦輪機在各調節(jié)位置時利用流體動能的效率均最高；(5)由于渦輪機效率得到提高，尤其在最小流道位置時，流體沖擊渦輪的力矩增大，從而可在更小流體排量時啟動渦輪機，降低了渦輪遲滯現(xiàn)象；(6)根據(jù)內燃機的進氣量要求，執(zhí)行器控制外環(huán)的轉動位置，使渦輪機能始終工作在最佳工作狀態(tài)。6.結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:附
圖1、2分別是背景技術中保時捷的可變噴嘴環(huán)在大、小流量工況時的狀態(tài)圖。
附圖3、4分別是中國專利的復合噴嘴環(huán)在大、小流量工況時的狀態(tài)圖。附圖5是中國專利采用葉柵時的復合噴嘴環(huán)在大流量工況時的狀態(tài)圖。附圖6是本實用新型專利的局部結構剖視圖。附圖7是本實用新型專利的雙環(huán)式噴嘴環(huán)機構在大流量工況時的狀態(tài)圖。如6、圖7所示，一種可變幾何截面的渦輪機，包括渦輪殼、以軸承連接在渦輪殼中心的渦輪轉軸19、固接在該轉軸一端的渦輪20、雙環(huán)式可變幾何截面的噴嘴環(huán)機構和噴嘴環(huán)的控制機構；噴嘴環(huán)機構由內環(huán)21、外環(huán)22和5個導向葉片23構成；外環(huán)22動配合在內環(huán)圓周面上，并可繞渦輪軸心轉動；內環(huán)21與渦輪殼的內殼體24固接，其外端面上均布著5個軸向的進氣凹槽25 ;這些凹槽被位于其外側的潤輪殼外端蓋30軸向密封；外環(huán)圓周面上均布著5個進氣通孔26 ;每個通孔的后端固接著一導向葉片23 ;每個導向葉片23安放在內環(huán)的一個凹槽25中；每個導向葉片的前面與相應的內環(huán)凹槽的前面所構成的流道27的中心面28，在二前面最接近狀態(tài)時，與渦輪葉面29垂直，以獲得最大的動量有效值；夕卜環(huán)通孔26在固接導向葉片23后的流道最小面積等于內環(huán)凹槽25減去導向葉片23后的流道最大面積；潤輪殼由內殼體24、外端蓋30以螺釘鎖合而成；外環(huán)22被軸向定位在內殼體24與外端蓋30所形成的圓周凹槽31中；渦輪20動配合在內環(huán)21中央；控制機構由傳動機構和執(zhí)行器構成，執(zhí)行器安裝在蝸輪殼上，其輸出的運動經(jīng)傳動機構，再驅動外環(huán)22繞內環(huán)21在一定角度范圍內轉動，從而改變流道和噴嘴喉口的尺寸。[0034]傳動機構包括一外齒輪段32、一扇齒輪33和一扇齒輪轉軸34 ;外齒輪段32固接在外環(huán)22的外圓周面上；扇齒輪33置于渦輪殼進氣通道內，固接在其轉軸34 —端，并與外齒輪段32嚙合；扇齒輪轉軸34轉動連接在內殼體24的一軸向小孔中，其外露端與執(zhí)行器連接。扇齒輪轉軸的外露端轉動連接在一支承座的一軸向小孔中；支承座固接在遠離渦輪的內殼體上。執(zhí)行器包括一長舌片35、一舌片轉軸36、一主動齒輪37、一從動齒輪38、一舌片復位扭簧和一支承座；長舌片35安放在渦輪殼進氣通道39中，并與其轉軸36固接；舌片轉軸36轉動連接在外端蓋30和內殼體24的另一軸向小孔中，其外露端穿出內殼體24與主動齒輪37固接；主、從動齒輪嚙合傳動；從動齒輪38固接在扇齒輪轉軸34的外露端上；舌片轉軸36的外露端轉動連接在其支承座的一軸向小孔中；支承座固接在遠離渦輪的渦輪殼體上；扭簧的二端分別固定在舌片轉軸和此支承座上。本實施例的工作原理如下當流體以一定的流速沖擊長舌片35時，長舌片35順時針轉動，并通過主、從動齒輪嚙合傳動，帶動扇齒輪33逆轉，再經(jīng)扇齒輪33與外齒輪段32的嚙合傳動，帶動外環(huán)22順轉，而此時，復位扭簧的反作用力促使外環(huán)22穩(wěn)定在某個轉角位置，也即使可變幾何截面機構的流道的尺寸穩(wěn)定在某個值；該轉角位置隨流體流速的變化而變化。
權利要求1.一種可變幾何截面的渦輪機，包括渦輪殼、以軸承連接在渦輪殼中心的渦輪轉軸、固接在該轉軸一端的渦輪、雙環(huán)式可變幾何截面的噴嘴環(huán)機構和噴嘴環(huán)的控制機構，其特征是:所述的噴嘴環(huán)機構由一內環(huán)、一外環(huán)和數(shù)個導向葉片構成；外環(huán)動配合在內環(huán)圓周面上，并可繞渦輪軸心轉動；內環(huán)與渦輪殼的內殼體固接，其外端面上均布著數(shù)個軸向的進氣凹槽；這些凹槽被位于其外側的渦輪殼外端蓋軸向密封；外環(huán)圓周面上均布著數(shù)個進氣通孔；每個通孔的后端固接著一導向葉片；每個導向葉片安放在內環(huán)的一個凹槽中；每個導向葉片的前面與相應的內環(huán)凹槽的前面所構成的流道的中心面，在二前面最接近位置時，與渦輪葉面垂直，以獲得最大的動量有效值；外環(huán)通孔在固接導向葉片后的流道最小面積不小于內環(huán)凹槽減去導向葉片后的流道最大面積；渦輪殼由內殼體、外端蓋以螺釘鎖合而成；外環(huán)被軸向定位在內殼體與外端蓋所形成的圓周凹槽中；渦輪動配合在內環(huán)中央； 控制機構由傳動機構和執(zhí)行器構成，執(zhí)行器安裝在渦輪殼上，其輸出的運動經(jīng)傳動機構，再驅動外環(huán)繞內環(huán)在一定角度范圍內轉動，從而改變流道的尺寸，也同時改變噴嘴喉口的尺寸。
2.根據(jù)權利要求1所述的可變幾何截面的渦輪機，其傳動機構的結構是這樣的:包括一外齒輪段、一扇齒輪和一扇齒輪轉軸；外齒輪段固接在外環(huán)的外圓周面上；扇齒輪置于渦輪殼進氣通道內，固接在其轉軸一端，并與外齒輪段嚙合；扇齒輪轉軸轉動連接在內殼體的一軸向小孔中，其外露端與執(zhí)行器連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的可變幾何截面的渦輪機，其外環(huán)的結構是這樣的:為一連續(xù)不間斷的環(huán)；或由垂直其軸心線所剖分成的二半以螺釘、銷鎖合而成，以便加工；或由不連續(xù)的數(shù)段構成，以免受熱膨脹后，內、外環(huán)抱死。
4.根據(jù)權利要求1所述的可變幾何截面的渦輪機，其執(zhí)行器的結構是這樣的: 包括一長舌片、一舌片轉軸、一主動齒輪、一從動齒輪、一舌片復位扭簧和一支承座；長舌片安放在渦輪殼進氣通道中， 并與其轉軸固接；舌片轉軸轉動連接在外端蓋和內殼體的另一軸向小孔中，其外露端穿出內殼體與主動齒輪固接；主、從動齒輪嚙合傳動；從動齒輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；舌片轉軸的外露端轉動連接在其支承座的一軸向小孔中；支承座固接在遠離渦輪的渦輪殼體上；扭簧的二端分別固定在舌片轉軸和支承座上；當流體以一定的流速沖擊長舌片時，長舌片順轉一定角度，并通過主、從動齒輪和扇齒輪，帶動外環(huán)順轉一定角度，從而達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的； 或是這樣的:包括一長舌片、一舌片轉軸、一主動齒輪、一從動齒輪、一舌片復位扭簧、一支承座、一曲柄和一開關控制型電磁閥；長舌片安放在潤輪殼進氣通道中，并與其轉軸固接；舌片轉軸轉動連接在外端蓋和內殼體的另一軸向小孔中，其外露端穿出內殼體與主動齒輪固接；主、從動齒輪嚙合傳動；從動齒輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；舌片轉軸的外露端轉動連接在其支承座的一軸向小孔中；支承座固接在遠離渦輪的渦輪殼體上；扭簧的二端分別固定在舌片轉軸和支承座上；當流體以一定的流速沖擊長舌片時，長舌片順轉一定角度，并通過主、從動齒輪和扇齒輪，帶動外環(huán)順轉一定角度，從而達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的；舌片轉軸、扇齒輪轉軸之一的外露端上固接著曲柄，曲柄的另端與電磁閥的鐵芯的外露端鉸接；電磁閥體連接在渦輪殼上；在渦輪機與壓氣機組合成增壓器的場合，當內燃機的油量增大率大于某一設定值時，內燃機ECU發(fā)出指令，電磁閥通電，鐵芯軸向移動，使可變幾何截面機構的流道調至最小，從而在極短時間內使渦輪機加速，壓氣機迅速加大壓氣量，以滿足加速時的大氣量要求，改善加速性能；電磁閥通電時長由ECU控制； 或是這樣的:包括一擺動氣缸；該氣缸內有數(shù)個葉片和定子塊；氣缸上裝有葉片復位彈簧；氣缸的輸出轉軸與扇齒輪轉軸的外露端連接，且二者同步轉動；氣缸的數(shù)個進氣孔與壓氣機的排氣端相貫通；當該排氣端壓力增大時，葉片旋轉一定角度，并通過扇齒輪，使外環(huán)轉角增大到一定值，來達到加大可變幾何截面機構的流道尺寸的目的； 或是這樣的:包括一比例控制型旋轉電磁閥、一輸入到電磁閥線圈的可調脈沖信號占空比的電路；電磁閥體固接在渦輪殼上，其內含一復位彈簧，其轉軸的輸出端與扇齒輪轉軸的外露端連接，且二者同步轉動；ECU通過控制輸入電磁閥線圈的脈沖信號的占空比來控制磁場強度，以改變轉軸在電磁閥中的轉角位置，并通過扇齒輪，來達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的；執(zhí)行器上裝有一位置傳感器，以檢測外環(huán)的轉角位置，即可變幾何截面機構流道的尺寸； 或是這樣的:包括一步進電機、一蝸輪、一蝸桿；蝸輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；蝸桿固接在步進電機的輸出軸端上，并與蝸輪嚙合傳動；電機固接在渦輪殼上；ECU通過對電機定子線圈通電順序和輸入脈沖數(shù)量的控制，以控制電機的正反轉和轉動量，并通過蝸輪、蝸桿、扇齒輪，來達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的；對E⑶進行這樣的技術設計:ECU中設有專用的步進電機正反轉脈沖數(shù)總和寄存器，以隨時計算電機的最終轉動量，從而可計算出當時外環(huán)的轉角位置和流道的尺寸，每次內燃機點火開關關閉后，蓄電池繼續(xù)給ECU和電機供電，ECU控制電機回到初始位置，寄存器置零，此時可變幾何截面機構的流道尺寸最?。? 或是這樣的:包括一曲柄和一驅動系統(tǒng)；曲柄的一端與扇齒輪轉軸的外露端固接，其另一端與驅動系統(tǒng)中的滑桿外露端鉸接；驅動系統(tǒng)與渦輪殼連接，該連接方式為固接、鉸接二者之一 ；ECU控制滑桿的軸向移動量，并通過曲柄、扇齒輪，改變外環(huán)的轉角位置，從而達到改變幾何截面機構的流道尺寸的目的； 或是這樣的:包括一 齒條、一小齒輪和一驅動系統(tǒng)；齒條固接在驅動系統(tǒng)中的滑桿外露端上，并與小齒輪嚙合傳動；小齒輪固接在扇齒輪轉軸的外露端上；驅動系統(tǒng)固接在渦輪殼上；ECU控制滑桿的軸向移動量，并通過齒條、小齒輪和扇齒輪，改變外環(huán)的轉角位置，從而達到改變可變幾何截面機構的流道尺寸的目的。
5.根據(jù)權利要求1所述的可變幾何截面的渦輪機，其特征在于所述的執(zhí)行器的驅動系統(tǒng)的結構是這樣的: 包括一單桿活塞氣缸；活塞缸由缸筒、活塞、活塞桿和一復位彈簧構成；活塞桿即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；活塞缸的進氣孔與壓氣機的排氣端相貫通；當該排氣端壓力增大時，活塞壓迫彈簧，并移動一定路程；活塞移動路程越大，則外環(huán)的轉角越大，即可變幾何截面機構的流道尺寸越大； 或是這樣的:包括一內含鐵芯的比例控制型平動電磁閥、一鐵芯復位彈簧、一輸入到電磁閥線圈的可調脈沖信號占空比的電路；鐵芯即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；電磁閥體連接在渦輪殼上；ECU通過控制輸入電磁閥線圈的脈沖信號占空比來控制磁場強度，以改變鐵芯在電磁閥中的軸向位置；執(zhí)行器上裝有一位置傳感器，以檢測外環(huán)的轉角位置，即可變幾何截面機構流道的尺寸；或是這樣的:包括一步進電機和一絲杠機構；絲杠機構置于電機中，將電機的旋轉運動轉變?yōu)榻z杠的軸向平動；絲杠即為驅動系統(tǒng)中的滑桿；電機連接在渦輪殼上；ECU通過對電機定子線圈通電順序和輸入脈沖數(shù)量的控制，以控制電機的正反轉和轉動量JtECU進 行這樣的技術設計=ECU中設有專用的電機正反轉脈沖數(shù)總和寄存器，以隨時計算電機的最終轉動量，從而可計算出當時外環(huán)的轉角位置和流道的尺寸，每次內燃機點火開關關閉后，蓄電池繼續(xù)給ECU和電機供電，ECU控制電機回到初始位置，寄存器置零，此時可變幾何截面機構的流道尺寸最小。
專利摘要一種可變幾何截面的渦輪機，包括渦輪殼、以軸承連接在渦輪殼中心的渦輪轉軸、固接在該轉軸一端的渦輪、雙環(huán)式可變幾何截面的噴嘴環(huán)機構和噴嘴環(huán)的控制機構。所述的噴嘴環(huán)機構由一內環(huán)、一外環(huán)和數(shù)個導向葉片構成；外環(huán)動配合在內環(huán)圓周面上，并可繞渦輪軸心轉動；內環(huán)與渦輪殼的內殼體固接，其外端面上均布著數(shù)個軸向的進氣凹槽；這些凹槽被位于其外側的渦輪殼外端蓋軸向密封；外環(huán)的圓周面上均布著數(shù)個進氣通孔；每個通孔的后端固接著一導向葉片；每個葉片安放在內環(huán)的一個凹槽中。通過全自動或電控或二者兼有的控制機構，改變內、外環(huán)的配合，實現(xiàn)氣流調節(jié)，有效解決現(xiàn)有產(chǎn)品效率低、結構復雜、匹配范圍窄的缺陷。運用于各種內燃機。
文檔編號F01D17/16GK202914143SQ20122023166
公開日2013年5月1日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者周浩明 申請人:周浩明