一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)、多個可調(diào)葉片噴嘴、可調(diào)圓柱噴嘴和兩根T型杠桿，所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴，T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿作軸向運動的傳動裝置；兩根T型杠桿之間連接可調(diào)圓柱噴嘴，可調(diào)圓柱噴嘴為一筒形，可調(diào)葉片噴嘴固定于可調(diào)圓柱噴嘴的筒周圍；在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運動，帶動可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴分別從固定葉片噴嘴環(huán)端面和孔內(nèi)伸出。由于噴嘴出口截面積變化是采用軸向移動，而且能實現(xiàn)最小出口截面積，比現(xiàn)有的專利技術(shù)擴大了調(diào)節(jié)范圍，是一種新型的三級可變噴嘴結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，屬于機械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前廢氣渦輪增壓器技術(shù)已廣泛應(yīng)用在內(nèi)燃機上，可提高內(nèi)燃機輸出功率，降低單位功率耗油和減少有害氣體及有害顆粒物的排出。但對車用發(fā)動機因其頻繁地變工況，會使增壓器部分工作時段處在非高效區(qū)工作，從而降低了增壓效果，達不到節(jié)能減排指標。
[0003]為了使增壓器適應(yīng)車用發(fā)動機變工況的實際，現(xiàn)采用的措施是把原結(jié)構(gòu)中的無葉片流道渦輪殼4改為有葉片可調(diào)1、2、3機構(gòu)組成三級噴嘴，使噴嘴出口截面隨發(fā)動機變工況的需要而改變，以擴大增壓器高效區(qū)工作范圍，達到節(jié)能，增加輸出功率，減少排放的目的。
[0004]采用可調(diào)噴嘴結(jié)構(gòu)是提高渦輪氣動性能的有效方法，也是世界各增壓器專業(yè)廠家公認的節(jié)能、主要環(huán)保解決方案之一，并已逐步推廣實施，目前有幾種不同的技術(shù)方案:
首先由美國霍尼韋爾國際公司已申請專利號200710152744.5《可變噴嘴渦輪增壓器的葉片組及葉片組件的組裝方法》就是采用轉(zhuǎn)動葉片角度的可變噴嘴方法。其優(yōu)點是噴嘴截面積隨葉片轉(zhuǎn)角減少而減少，噴嘴面積減少率可達70%以上，使增壓器在低高工況工作時熱效率下降。
[0005]也有由法國霍尼韋爾加勒特有限公司申請專利號00819834.9《帶有滑動活塞的可變形狀渦輪增壓器》的可變截面結(jié)構(gòu)簡單，噴嘴一半由固定葉片，另一半由無葉氣道組成?？烧{(diào)節(jié)的面積只有氣道這一半。但它的氣動性能不好。當無葉通道打開時，氣流將從葉片通道和無葉通道同時流過，因為兩個通道的氣流角不相同，將造成噴嘴后的氣流紊亂，增大氣流流動損失，降低渦輪熱效率。
[0006]由中國無錫凱迪增壓器配件有限公司申請的雙葉片噴嘴系統(tǒng)的渦輪增壓器，專利號201110233106.2 ;國際申請?zhí)朠CT/CN2012/001087 ;美國申請受理號9376。
[0007]中國無錫凱迪增壓器配件有限公司提出的雙葉片噴嘴系統(tǒng)的渦輪增壓器，沿噴嘴流道內(nèi)放置的新葉片，既能減少流道截面積，又把原噴嘴分隔成二個氣道，以減少氣流橫向流動損失。同時氣流仍按原設(shè)計的最佳氣流角流動，提高了渦輪高效區(qū)的擴大。
[0008]但以上所述技術(shù)方案，無法滿足調(diào)節(jié)流道范圍，調(diào)節(jié)流道范圍對改善發(fā)動機超高速、低速時的工作狀態(tài)非常重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，在原專利基礎(chǔ)上，擴大了調(diào)節(jié)流道范圍，適應(yīng)更廣的節(jié)能及環(huán)保參數(shù)指標的達到。
[0010]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:增壓器包括渦輪殼、中部設(shè)有凸起部的中間殼、渦輪及渦輪傳動軸，所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼，渦輪連接渦輪傳動軸，中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部，渦輪處于渦殼腔內(nèi)，增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)、多個可調(diào)葉片噴嘴、可調(diào)圓柱噴嘴和兩根T型杠桿，所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴，固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角，固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊；所述兩根T型杠桿垂直穿過中間殼、并可相對中間殼進行自由軸向運動；T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿作軸向運動的傳動裝置；兩根T型杠桿之間連接可調(diào)圓柱噴嘴，可調(diào)圓柱噴嘴為一筒形，可調(diào)葉片噴嘴固定于可調(diào)圓柱噴嘴的筒周圍；在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運動，帶動可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴分別從固定葉片噴嘴環(huán)端面和孔內(nèi)伸出，可調(diào)圓柱噴嘴的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴的伸出量；可調(diào)圓柱噴嘴高度與渦輪進氣邊高度一致，或高于或低于，圓柱噴嘴高度將根據(jù)性能要求，與渦輪進氣高度相配合，可以高度一致。
[0011]進一步地，所述傳動裝置包括兩個球形連桿、傳動軸底座、傳動軸、傳動板和連接柱，所述T型杠桿上開有徑向孔，球形連桿插入T型杠桿，兩個球形連桿之間連接一根傳動軸，傳動軸的一端垂直固定有傳動板，傳動板的外側(cè)面設(shè)有連接柱，傳動軸外徑安裝在傳動軸座內(nèi)孔中，傳動軸兩端的內(nèi)螺紋與兩球形連桿連接定位。
[0012]本發(fā)明涉及的這種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，采用分三級進行調(diào)節(jié)噴嘴截面積:一組是固定噴嘴，按設(shè)計最佳氣流方向設(shè)置渦輪進口前緣進行進氣導(dǎo)流作用的一組固定噴嘴，另一組是軸向移動的可調(diào)葉片噴嘴和第三組可調(diào)圓柱噴嘴，安裝在中間體上，當軸向移動的可調(diào)葉片噴嘴退出固定葉片和可調(diào)圓柱噴嘴，則噴嘴出口截面為最大，可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴逐漸向固定葉片移動時，渦殼流道的截面積將逐步減少，直至噴嘴面積最小。由于噴嘴出口截面積變化是采用軸向移動，而且能實現(xiàn)最小出口截面積，尤其是出口最小出口截面積導(dǎo)流氣流時，比現(xiàn)有的專利技術(shù)擴大了調(diào)節(jié)范圍的技術(shù)方案，是一種新型的三級可變噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0013]其傳動裝置采用正壓閥執(zhí)行閥、負壓閥執(zhí)行器或電磁閥來連接上連接柱作直接運動，通過傳動板，由直線運動轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動來達到球形連桿擺動，因球形連接與T型杠桿的90°相連，實現(xiàn)T型杠桿作直線移動，最終控制可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴。為固定轉(zhuǎn)動軸，在中間體外形上增加一個傳動軸底座，為固定T型杠桿作軸向運動，并使T型杠桿安裝在特殊材質(zhì)的兩襯套中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)剖視圖；
圖2是本發(fā)明T型杠桿的傳動裝置連接結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明的一級固定葉片噴嘴環(huán)工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖；
圖4是本發(fā)明的二級可調(diào)葉片噴嘴工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖；
圖5是本發(fā)明的三級圓柱噴嘴工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖；
圖6是本發(fā)明的T型杠桿正視圖；
圖7是本發(fā)明的T型杠桿側(cè)視圖；
圖8是本發(fā)明的球形連桿結(jié)構(gòu)圖；
圖9是本發(fā)明的傳動軸底座正視圖；
圖10是本發(fā)明的傳動軸底座側(cè)視圖；
圖11是本發(fā)明的傳動軸正視圖； 圖12是本發(fā)明的傳動軸側(cè)視圖；
圖13是本發(fā)明的傳動板結(jié)構(gòu)圖；
圖14是本發(fā)明的連接柱結(jié)構(gòu)圖；
圖15是本發(fā)明的T型杠桿與兩個可調(diào)噴嘴連接正視圖；
圖16是本發(fā)明的T型杠桿與兩個可調(diào)噴嘴連接側(cè)視圖；
圖17是本發(fā)明驅(qū)動可調(diào)噴嘴的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，增壓器包括渦輪殼4、中部設(shè)有凸起部的中間殼7、渦輪5及渦輪傳動軸，所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼，渦輪殼內(nèi)置渦輪傳動軸，中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部，渦輪處于渦殼腔內(nèi)，其特征在于，所述增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)1、多個可調(diào)葉片噴嘴2、可調(diào)圓柱噴嘴3和兩根T型杠桿6，所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴13，固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角，固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊；所述兩根T型杠桿6垂直穿過中間殼、并可相對中間殼進行自由軸向運動；T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿6作軸向運動的傳動裝置；兩根T型杠桿6之間連接可調(diào)圓柱噴嘴3，可調(diào)圓柱噴嘴3為一筒形，可調(diào)葉片噴嘴2固定于可調(diào)圓柱噴嘴3的筒周圍；在1'型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運動，帶動可調(diào)葉片噴嘴2和可調(diào)圓柱噴嘴3分別從固定葉片噴嘴環(huán)I端面和孔內(nèi)伸出，可調(diào)圓柱噴嘴3的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴2的伸出量；圓柱噴嘴高度將根據(jù)性能要求，與渦輪進氣高度相配合，可調(diào)圓柱噴嘴3高度與渦輪5進氣邊高度可以一致。
[0016]所述傳動裝置包括兩個球形連桿8、傳動軸底座9、傳動軸10、傳動板11和連接座12，所述T型杠桿上開有徑向孔，球形連桿插入T型杠桿，兩個球形連桿之間連接一根傳動軸，傳動軸的一端垂直固定有傳動板，傳動板的外側(cè)面設(shè)有連接柱，傳動軸的中部螺紋連接一個傳動軸底座。其傳動裝置采用正壓閥執(zhí)行閥、負壓閥執(zhí)行器或電磁閥來連接上連接柱作直接運動，通過傳動板，由直線運動轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動來達到球形連桿擺動，因球形連接與T型杠桿的90°相連，實現(xiàn)T型杠桿作直線移動，最終控制可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴。為固定轉(zhuǎn)動軸，在中間體外形上增加一個傳動軸底座，為固定T型杠桿作軸向運動，并使T型杠桿安裝在特殊材質(zhì)的兩襯套中。
[0017]所述可調(diào)圓柱噴嘴3恰好處于渦殼凸起部的外圓周；所述可調(diào)葉片噴嘴2與固定噴嘴13交叉設(shè)置，二者在固定葉片噴嘴環(huán)端面上的方向相同；固定噴嘴13和可調(diào)葉片噴嘴2的形狀均為機翼狀；所述可調(diào)葉片噴嘴2與固定噴嘴13與廢氣流間的進氣角范圍15°?26° ;固定葉片I數(shù)量3-12個，可調(diào)葉片2數(shù)量3-12個，可以在葉片外設(shè)置圓筒噴嘴，因此可調(diào)圓柱噴嘴2數(shù)量1-2件；所述球形連桿8作25°的轉(zhuǎn)動，則T型杠桿6直線移動O?20mmo
[0018]在渦殼流道內(nèi)設(shè)置三套噴嘴，三套不同形式的噴嘴在渦輪殼4流道內(nèi)設(shè)置，通過二套隱藏式的葉片噴嘴2和圓柱形噴嘴3，減少通道截面積，減少氣流橫向流動損失，同時也適應(yīng)穩(wěn)定最小廢氣流量工況。氣流能按設(shè)計的最佳氣流角流動在低速和超高速，大扭矩時，擴大了增壓器高效區(qū)工作范圍，同時減少了現(xiàn)有技術(shù)方案的故障點幾倍，提高了增壓器可靠性。
[0019]如圖17所示，固定葉片噴嘴環(huán)I固定在渦輪殼4內(nèi)腔中，由中間體7臺階壓緊；兩個T型杠桿6連接噴嘴盤背面，由T型杠桿6插入中間殼7 二個固定的襯套內(nèi)，T型杠桿6的另一頭與球形連桿8相連，球形連桿8與90°方向的傳動軸10連接。通過傳動軸上傳動板11，連接柱12與驅(qū)動可調(diào)噴嘴的裝置連接。其中驅(qū)動可調(diào)噴嘴的裝置包括放氣閥15或電磁閥，放氣閥15或電磁閥連接傳動桿14，傳動桿14連接在連接柱12上，放氣閥15或電磁閥連接進、放氣裝置，通過進氣和吸氣使電磁閥或放氣閥15連接的傳動桿作直線運動，傳動桿14帶動連接柱12也作直線運動，由于傳動板與傳動軸之間采用方孔連接，因此傳動板作直線運動，帶動傳動軸10及其所連接的結(jié)構(gòu)均作直線運動；另外，傳動軸10的兩側(cè)連接的球形連桿8采用的是插入式連接，即為傳動軸10兩端設(shè)有孔，球形連桿8插入該孔，球形連桿8在插入孔端為椎體形狀，端部采用大于該孔孔徑的球形體限位，由于是椎體形狀，上寬下窄，因此使球形連桿8在作直線運動時具有一定的緩沖余量，具有保護整個驅(qū)動裝置的作用。
[0020]本發(fā)明所述的【具體實施方式】并不構(gòu)成對本申請范圍的限制，凡是在本發(fā)明構(gòu)思的精神和原則之內(nèi)，本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，所述增壓器包括渦輪殼(4)、中部設(shè)有凸起部的中間殼(7)、渦輪(5)及渦輪傳動軸，所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼，渦輪連接渦輪傳動軸，中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部，渦輪處于渦殼腔內(nèi)，其特征在于，所述增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)(I)、多個可調(diào)葉片噴嘴(2)、可調(diào)圓柱噴嘴(3)和兩根T型杠桿(6)，所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴(13)，固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角，固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊；所述兩根T型杠桿(6)垂直穿過中間殼、并可相對中間殼進行自由軸向運動；T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿(6)作軸向運動的傳動裝置；兩根T型杠桿(6 )之間連接可調(diào)圓柱噴嘴(3 )，可調(diào)圓柱噴嘴(3 )為一筒形，可調(diào)葉片噴嘴(2 )固定于可調(diào)圓柱噴嘴(3)的筒周圍；在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運動，帶動可調(diào)葉片噴嘴(2)和可調(diào)圓柱噴嘴(3)分別從固定葉片噴嘴環(huán)(I)端面和孔內(nèi)伸出，可調(diào)圓柱噴嘴(3)的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴(2)的伸出量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動裝置包括兩個球形連桿(8)、傳動軸底座(9)、傳動軸(10)、傳動板(11)和連接柱(12)，所述T型杠桿上開有徑向孔，球形連桿插入T型杠桿，兩個球形連桿之間連接一根傳動軸，傳動軸的一端垂直固定有傳動板，傳動板的外側(cè)面設(shè)有連接柱，傳動軸外徑安裝在傳動軸座內(nèi)孔中，傳動軸兩端的內(nèi)螺紋與兩球形連桿連接定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)圓柱噴嘴(3)恰好處于渦殼凸起部的外圓周。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)葉片噴嘴(2)與固定噴嘴(13)交叉設(shè)置，二者在固定葉片噴嘴環(huán)端面上的方向相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，固定噴嘴(13)和可調(diào)葉片噴嘴(2)的形狀均為機翼狀或三角形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)葉片噴嘴(2)與固定噴嘴(13)與廢氣流間的進氣角范圍15°?26°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，固定葉片(I)數(shù)量3-12個，可調(diào)葉片(2)數(shù)量3-12個，可調(diào)圓柱噴嘴(3)數(shù)量1_2件。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有三級可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述球形連桿⑶作25°的轉(zhuǎn)動，則T型杠桿(6)直線移動O?20mm。
【文檔編號】F02B37/24GK104196579SQ201410433363
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】施永強 申請人:施永強