混流渦輪增壓器可變噴嘴環的制作方法
【專利摘要】本發明公開了混流渦輪增壓器可變噴嘴環，它包括主動撥叉（4）、撥叉盤（3）、從動撥叉（14）、從動撥叉錐形齒輪軸（15）、葉片錐形齒輪軸（5）、噴嘴環葉片（8）、滾輪（13）、滾輪軸（12）、安裝盤（1）和葉片錐形齒輪軸定位套（9）；噴嘴環葉片（8）工作型面為二維或三維曲面且為同心球面，球心在渦輪殼外側，噴嘴環葉片在旋轉的同時底面和頂面分別可與葉片錐形齒輪軸定位套（9）和渦輪殼內氣流進口(6)相密封，從而實現氣流進口末端與渦輪葉片（11）相匹配。本發明可以和混流渦輪增壓器的渦輪葉輪很好地匹配，從而使混流渦輪流道中氣流得到良好的組織，減少了氣流流動損失，提高了效率。在混流渦輪低速比、從而實現更加良好的匹配效果。
【專利說明】混流渦輪增壓器可變噴嘴環
【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪增壓器可變噴嘴環，具體涉及混流渦輪增壓器可變噴嘴環。
【背景技術】
[0002]現有車用渦輪增壓器主要有普通渦輪增壓器(Turbocharger)、廢氣旁通渦輪增壓器(Waste Gate Turbocharger, WGT)、可變幾何截面潤輪增壓器(Variable GeometryTurbocharger, VGT)等形式，其中可變幾何截面渦輪增壓器的主要形式是可變噴嘴環渦輪增壓器(Variable Nozzle Turbocharger, VNT)。目前車用潤輪增壓器廣泛采用徑流式潤輪(Radial Flow Turbine)增壓器，原因是徑流式渦輪增壓器結構簡單、成本低、可靠性好、小尺寸時具有較高的效率，其技術已經發展到很高的水平。隨著渦輪增壓器向高轉速、高強化、寬工作范圍、小型化方向發展，要求渦輪增壓器的比轉速越來越高，已經超過了徑流渦輪最高效率的范圍。試驗和理論都已證明，在高比轉速下，徑流渦輪的效率達不到最佳值。降低比轉速可以解決這個問題，但是這樣會增大渦輪葉輪直徑，與小型化目標相悖，而且使渦輪增壓器瞬態響應性變壞。混流式渦輪(Mixed-flow Turbine)增壓器一定程度彌補了上述不足:與徑流渦輪增壓器相比，混流渦輪增壓器一般可以提高渦輪效率2%?10%，具有效率高、工作范圍寬、體積小、重量輕等優點。為滿足日益嚴格的排放法規，同時保證車用發動機的動力性和經濟性，采用可變幾何渦輪增壓器(VGT)是最佳選擇之一。可變噴嘴環渦輪增壓器(VNT)，其噴嘴環葉片可繞各自的軸心同時旋轉，隨著葉片角度的改變，渦輪的最小流通截面積及廢氣進入渦輪的速度和角度都發生了變化，這樣就改變了渦輪的轉速和做功能力，從而改變了壓氣機出口的壓力，實現渦輪增壓器增壓壓力的調節與控制。但是目前的VNT技術基本停留在應用對稱葉片到氣動葉片可變噴嘴環徑流渦輪增壓器階段，可變噴嘴環混流潤輪增壓器(Variable Nozzle Mixed-flow Turbocharger,VNMT)由于結構等原因研究很少。Minoru Ishino 與Akinobu Bessho 在文獻《Mixed-flow Variable NozzleTurbine))中，研究了帶有可變噴嘴環的混流渦輪增壓器，噴嘴環葉片可在球面上實現調節轉動，并提出了一種外置式的曲柄連桿機構作為噴嘴環葉片的執行機構，但是存在如下不足:
(1)從渦輪殼流出的氣流在流經噴嘴環葉片時與徑向形成拐角，不能很好地使氣流流
動；
(2)其執行機構布置在渦輪級出口一側，導致渦輪增壓器軸向尺寸加大；
(3)噴嘴環葉片樞軸貫穿式安裝在渦輪殼上、形成軸孔配合，難以解決高溫燃氣密封問題，成漏氣損失；
(4)每個噴嘴環葉片都相應設計一套復雜的曲柄連桿機構，結構龐大，不滿足緊湊化要求。
[0003]專利JP08-061005A《NOZZLE OF MIXED FLOW TURBINE》中從葉片安裝角與葉片進口氣流角的變化角度上，為了減少流動損失，提出了一種固定翼型的改進葉片。但是，此專利僅僅停留在傳統二維翼型的基礎之上進行噴嘴環葉片的優化。[0004]專利CN101191425B《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》中，提到了可變幾何徑流渦輪增壓器可以應用三維曲面型葉片，但是沒有提到可應用于混流渦輪增壓器。
[0005]專利CN 102182546 A《可變噴嘴環混流渦輪增壓器》中，研究了帶有可變噴嘴環的混流渦輪增壓器，噴嘴環葉片可在球面上實現調節轉動，并提出了一種內置式的空間四桿機構作為噴嘴環葉片的執行機構，解決了軸向尺寸大、高溫燃氣密封、漏氣損失等問題，但是也存在如下不足:
(1)空間四桿機構結構復雜，傳動效率低，加工成本高，可靠性降低；
(2)氣流經過噴嘴環葉片、流向渦輪葉片時，流線兩處轉彎，增加了流動損失。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術中所存在的問題，本發明提供了一種不僅能夠很好的調節噴嘴環面積，優化流場，高效調節與控制燃氣流動，解決高溫燃氣密封問題，而且滿足高效率、緊湊化要求，實現渦輪增壓器與內燃機在各種工況下最佳匹配的混流渦輪增壓器可變噴嘴環。
[0007]本發明要解決的技術問題所采取的技術方案是:所述混流渦輪增壓器可變噴嘴環包括主動撥叉、撥叉盤、從動撥叉、從動撥叉錐形齒輪軸、葉片錐形齒輪軸、噴嘴環葉片、滾輪、滾輪軸、安裝盤和葉片錐形齒輪軸定位套；所述主動撥叉與撥叉盤通過卡槽相連，撥叉盤鑲嵌在由三個滾輪組成的軌道內并可自由往復旋轉，所述滾輪繞著鑲嵌在安裝盤內的滾輪銷可自由轉動，撥叉盤與從動撥叉通過卡槽相連，從動撥叉與從動撥叉錐形齒輪軸通過焊接連接，從動撥叉錐形齒輪軸通過軸孔鑲嵌在安裝盤內并可自由旋轉，從動撥叉錐形齒輪軸與葉片錐形齒輪軸通過錐齒嚙合，葉片錐形齒輪軸鑲嵌在葉片錐形齒輪軸定位套內可自由轉動，葉片錐形齒輪軸末端與噴嘴環葉片固定相連；所述噴嘴環葉片工作型面為二維或三維曲面，所述工作型面包括底面和頂面，所述底面和頂面為同心球面，所述同心球面的球心在渦輪殼外側，所述噴嘴環葉片在旋轉的同時底面和頂面分別可與葉片錐形齒輪軸定位套和渦輪殼內氣流進口相密封，從而實現氣流進口末端與葉輪相匹配。
[0008]本發明工作流程為:當發動機的工況變化時，執行器作用于固定在渦輪端的搖臂組件轉動，搖臂組件通過主動撥叉撥動撥叉盤繞渦輪軸轉動。撥叉盤施加給連接從動撥叉的每一個從動撥叉錐形齒輪軸一個轉矩，通過從動拔叉圓錐齒輪軸與葉片錐形齒輪軸上的圓錐齒輪嚙合，從而給葉片錐形齒輪軸一個轉矩，進而使得葉片繞其葉片錐形齒輪軸旋轉。發動機低速時，需要單方向轉動搖臂組件，將噴嘴環葉片的開度變小，減小兩兩相鄰的噴嘴環葉片間流通面積，改變燃氣方向與燃氣速度，從而提高增壓器轉速，提高增壓比、增加發動機氣缸進氣。反之，當增壓器超速和過度增壓時，需要反方向轉動搖臂組件，將噴嘴環葉片的開度變大，增大兩相鄰噴嘴環葉片間流通面積，改變燃氣方向與燃氣速度，從而降低增壓器轉速，降低增壓比和減少氣缸進氣。
[0009]本發明的有益效果:
(I)、VNMT噴嘴環的錐形齒輪傳動機構布置在渦輪內側，避免了與渦輪殼外界相通，由于軸承體與渦輪殼之間存在密封，漏氣問題很容易解決；與可變噴嘴環徑流渦輪增壓器相t匕，其軸向尺寸僅略微增加，能滿足緊湊化的要求，比較現有的外置式曲柄連桿機構以及內置式空間四桿機構，傳動結構更簡單、高效、可靠，易于精確控制，操作靈敏，可實現噴嘴環開度實時轉動調節，可靠性更高；
(2)、經過優化設計的三維曲面型噴嘴環葉片，噴嘴環葉片頂面和底面為同心球面，所述同心球面的球心在渦輪殼外側，可與渦輪葉輪更好地匹配，使氣流流動更順暢和良好地過渡,大大改善內部流場,減少了氣流損失,總靜效率整條曲線都較原對稱葉型及氣動型噴嘴環葉片乃至優化前噴嘴環葉片有大幅度的改善，同時在小開度、中低轉速工況下，流通能力大幅增強；
(3)、VNMT可以最大化利用現有VGT零部件:只需適當修改軸承體、渦輪殼、噴嘴環葉片及噴嘴環組件的葉片執行機構；
(4)、混流渦輪增壓器可變噴嘴環改進了徑流式渦輪增壓器可變噴嘴環的傳統結構模式，巧妙地將噴嘴環葉片與從動撥叉分開設計，中間加一圓錐齒傳動結構，實現高效可調，并且重新優化設計了噴嘴環葉片的外形，以便和混流渦輪增壓器的渦輪葉輪很好地匹配，從而使混流渦輪流道中氣流得到良好的組織，減少了氣流流動損失，提高了效率。在混流渦輪低速比、大容量的優越性能上，與發動機在較大效率范圍內實現更加良好的匹配效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1混流渦輪增壓器可變噴嘴環的主視結構示意圖，
圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖，
圖3是圖2的B-B剖視結構示意圖，
圖4是噴嘴環葉片成型加工方法示意圖，
圖5是渦輪殼氣流進口剖視放大圖，
圖6是現有技術中的噴嘴環葉片和本發明所述的噴嘴環葉片結構示意圖。
[0011]在圖中，1、安裝盤2、主動撥叉軸3、撥叉盤、4、主動撥叉、5、葉片錐形齒輪軸承
6、氣流進口 7、氣流通道8、噴嘴環葉片9、葉片錐形齒輪軸定位套10、渦輪殼11、葉輪12、滾輪軸13、滾輪14、從動撥叉15、從動撥叉錐形齒輪軸16、渦輪軸17、氣流進口角線I 18、氣流進口角線II 19、渦輪軸軸心線。
【具體實施方式】
[0012]隨著車用渦輪增壓器不斷向高轉速、小型化、大容量方向發展，徑流式渦輪的比轉速越來越高，然而理論和實驗早已證明，在高比轉速下徑流式渦輪的效率達不到最佳值。降低比轉速可以解決這個問題，但是這樣做會增大葉輪直徑，使增壓器瞬態響應性變壞，目前最可行的措施是采用混流式渦輪，理論計算和試驗研究結果表明，混流渦輪在高比轉速下仍能保持較高的渦輪效率，渦輪峰值效率點的速比u/CO值低于傳統徑流渦輪的設計值
0.7，并且其渦輪尺寸較小，轉子的轉動慣量小，使增壓器瞬態響應性也變得更好，具有效率高、工作范圍寬等優點，因此，混流式渦輪適應了目前車用渦輪增壓器高轉速、高強化、寬工作范圍和小型化發展的趨勢，得到重視與越來越廣泛應用。本發明的目的是將渦輪增壓器可變噴嘴環的優點與混流渦輪的優勢相結合，進一步提升混流渦輪增壓器的實用價值，研究開發一種新型混流渦輪增壓器可變噴嘴環。下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0013]通常，VNT的噴嘴環葉片與混流渦輪的配合形式如圖6中(b)、(c)、(d)三種形式。圖6(c)的布置形式在各方面優點較為明顯，但執行機構相當復雜。圖6(b)噴嘴環葉片與渦輪葉輪的間隙較大，存在很大的泄露損失。圖6(d)的布置形式彌補了(c)的不足，執行機構較為簡單，但是在調節噴嘴環時，其尾緣對氣流的擾動非常大，造成較大的流動損失，導致渦輪效率下降。圖6(e)的布置形式彌補了(c) Cd)的不足，但是，氣流流經噴嘴葉片流入渦輪葉片時不能很好地過渡，造成動力損失，本發明基于(C)的幾何形式，創新發明了一種新型噴嘴葉片圖6 (f)，優化了混流渦輪增壓器內部流場，達到比普通混流渦輪增壓器更好的效果，可實現更精確控制，效率更高，流量范圍更廣等性能。 本發明設計的可變噴嘴環混流渦輪增壓器，與徑流渦輪增壓器相比，對渦輪增壓器渦輪端進行設計改進，采用上述圖6(f)中的配合形式，增壓器的噴嘴環執行機構也相應地進行了創新設計。
[0014]發明的目的通過以下措施實現:
在圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中、本發明包括主動撥叉4、撥叉盤3、從動撥叉14、從動撥叉錐形齒輪軸15、葉片錐形齒輪軸5、噴嘴環葉片8、滾輪13、滾輪軸12、安裝盤1、葉片錐形齒輪軸定位套9和渦輪軸16 ;渦輪軸一端上設有葉輪11，葉輪位于渦輪殼10內，主動撥叉4 一端通過主動拔叉軸2與搖臂組件(圖中未畫出)相連、另一端與撥叉盤3通過卡槽相連，撥叉盤鑲嵌在由三個滾輪13組成的軌道內并可自由往復旋轉，而滾輪繞著鑲嵌在安裝盤I內的滾輪軸12自由轉動，撥叉盤與從動撥叉14同樣通過卡槽相連，從動撥叉與從動撥叉錐形齒輪軸15通過焊接方式連接，從動撥叉錐形齒輪軸同樣通過軸孔鑲嵌在安裝盤內可自由旋轉，從動撥叉錐形齒輪軸與葉片錐形齒輪軸5通過錐齒嚙合，葉片錐形齒輪軸與葉片錐形齒輪軸定位套之間最好設置有密封裝置(圖中未畫出)，所述密封裝置為耐高溫的密封環(套)，葉片錐形齒輪軸可在葉片錐形齒輪軸定位套內自由轉動，葉片錐形齒輪軸末端與葉嘴環葉片8固定相連。葉片錐形齒輪軸定位套表面與噴嘴環底面密封相配，所述渦輪殼中具有與發動機氣缸蓋相連的橫截面為圓形的氣流通道7，氣流通道上設置有氣流進口 6，所述噴嘴環葉片在旋轉的同時其底面和頂面分別可與葉片錐形齒輪軸定位套和渦輪殼內氣流進口相密封，從而實現氣流進口末端與渦輪葉片相匹配，所述相密封是指:噴嘴環葉片上凸圓弧形的底面在葉片旋轉的同時可與葉片錐形齒輪軸定位套凹弧形面實現密封，噴嘴環葉片上凹圓弧形的頂面在葉片旋轉的同時可與渦輪殼上的氣流進口凸弧形面實現密封。
(I)、所述噴嘴環葉片工作型面既可為二維曲面也可為三維曲面，工作型面包括頂面和底面，所述底面和頂面為同心球面，所述同心球面的球心在渦輪殼外側(如圖4所示)，將噴嘴環葉片8的底面和頂面加工成為同心球面，所述底面呈凸圓弧形，所述頂面呈凹弧形，所述底面是噴嘴環葉片與葉片錐形齒輪軸定位套凹弧形面相對應的面，所述頂面是噴嘴環葉片與渦輪殼上的氣流出口凸弧面相對應的面，所述噴嘴環葉片加工成型方法是:如圖4所示，在渦輪殼徑向截面改進以前，以渦輪葉輪上B點向上延長交噴嘴環葉片尾緣的延長線于C點，在噴嘴環葉片尾緣的延長線上方向取D點，使C點與D點的距離等于渦輪殼與噴嘴環葉片的左間隙或右間隙寬度，連接D點與渦輪殼上點E，做線段DE的垂直平分線交增壓器的渦輪軸軸心線于O點(圖中未畫出)，取O點相對于線段DE的對稱點01即為圓弧圓心，以點01為圓心，以OlD為半徑做弧，在弧上取弧長DF等于噴嘴環葉片的設計弦長，在噴嘴環葉片尾緣的延長線上取G點，使DG的長度等于噴嘴環葉片的寬度，以點01為圓心，以OlG為半徑做弧，再以噴嘴環葉片上下兩弧的圓心為圓心并與噴嘴環葉片留取適當間隙修改渦輪殼，使渦輪殼上(或相配的噴嘴環葉片)的氣流進口角線與渦輪軸軸心線的夾角為鈍角，即保持原增壓器0-0截面面積A與截面型心到渦輪軸的半徑R之比A/R值不變，使得不同旋轉角度下各斷截面的面徑比滿足(ΑΘ/R0) = (A/R)0(1 一 θ/2π)，從而確定各截斷面的面積及相應尺寸，滿足上述參數要求的前提下，將噴嘴環葉片進口上游處的渦輪殼截面作進一步的改進，改變噴嘴環葉片的氣流進口，由原徑流渦輪增壓器與渦輪軸軸心線成90°方向變為鈍角使之更好地與葉片匹配(如圖5所示)，同時優化了內部流場；最后再同樣以噴嘴環葉片上下兩弧面的球心為球心設計與噴嘴環葉片相匹配的葉片錐形齒輪軸定位套，以使葉片錐形齒輪軸鑲嵌在定位套的軸孔內并可繞各自軸心自由旋轉，防止渦輪殼內的氣體竄入中間體，每個葉片錐形齒輪軸軸孔中最好設有密封裝置；相互嚙合的兩錐形齒輪軸內置于軸承體與渦輪殼組成的球殼內，以環形均勻分布，左端與從動撥叉固連，右端與噴嘴環葉片固連，兩齒輪軸采用直齒圓錐齒相互嚙合，根據渦輪殼和軸承體的空間尺寸及相對位置，相互嚙合的兩錐形齒輪設計成相同參數，設計參數分別為:傳動比i=l:l，軸交角ε=120°，分度錐角σ 1=60°，σ 2=60°，壓力角α =20°，模數m=l，當量齒數ZV=20。加以優化，實現氣流良好的組織流動。
[0015](2)、修改渦輪殼，使之與創新設計的葉片更好的匹配并優化流場。在葉輪尺寸一定時，渦輪殼0-0截面尺寸決定了渦輪的流量特性，適當的渦輪流量特性又決定了增壓器與發動機匹配時適當的增壓能力，因此需要根據所確定的增壓器與發動機匹配點參數要求，設計合適的渦輪殼0-0截面尺寸。根據等環量原理和連續性方程，本發明保持原增壓器0-0截面面積A與截面型心到渦輪軸的半徑R之比A/R值不變，使得不同旋轉角度下各斷截面的面徑比滿足(Α Θ /R Θ ) = (A/R)0(1- Θ /2 Ji),從而確定各截斷面的面積及相應尺寸。為了減少流道內的氣流損失，滿足上述參數要求的前提下，將噴嘴環葉片進口上游處的渦輪殼截面作進一步的改進。改變噴嘴環葉片的氣流進口，現有技術中徑流渦輪增壓器氣流進口角線I 17 (直線形)與渦輪軸軸心線19夾角為90°，改進后渦輪殼上的氣流進口角線II 18 (凸圓弧形)與渦輪軸軸心線夾角為鈍角(大于90° )，即改進后渦輪殼上的氣流進口為凸圓弧形，而與之相配的噴嘴環葉片頂面為凹圓弧形，從而使之與創新設計的葉片更好的匹配，并使氣流實現一定速度的軸向預旋，優化了流場。
[0016](3)、增加設計葉片錐形齒輪軸定位套，與軸承體外殼緊密配合，并與創新設計的葉片實現更好地匹配。具體以葉片上下兩弧面的球心為球心設計與葉片相匹配的葉片錐形齒輪軸定位套，以使葉片錐形齒輪軸鑲嵌在定位套的軸孔內并可繞各自軸心自由旋轉，每個葉片錐形齒輪軸軸孔都設有密封裝置，防止渦輪殼內的氣體竄入中間體。
(4)、相互嚙合的兩錐形齒輪軸內置于軸承體與渦輪殼組成的球殼內，以環形均勻分布，左端與從動撥叉固連，右端與噴嘴環葉片固連，由于噴嘴環葉片呈現球形環繞的布局，其樞軸軸心線已經不再與渦輪軸軸心線平行，本發明為適應混流渦輪增壓器的特殊結構，實現噴嘴環葉片的開度可調，發明了一種內置式噴嘴環葉片的錐形齒輪傳動機構。該錐形齒輪傳動機構，齒形采用結構最簡單的直齒圓錐齒，以保證最低的加工成本滿足輕載荷的實際傳動要求；根據實際傳動的速度要求，該對錐形齒輪軸的傳動比i=設計成1:1，因此，相互嚙合的兩錐形齒輪設計成相同參數；根據軸承體和渦輪殼的實際空間尺寸及相對位置，該對錐形齒輪軸的軸交角ε設計成120°，分度錐角σ1=60°，σ 2=60° ;為防止根切，保證轉動精度，該對錐形齒輪軸，其設計參數模數m=l,當量齒數ZV=20 ;該對錐形齒輪軸壓力角設計成20°，以符合國家標準。該傳動機構可以對由執行器輸出的力和速度實現精確、高效的傳動。對本執行機構的運動原理簡述如下:在氣動執行器或電動執行器的驅動下，帶動與渦輪軸16相連的搖臂組件(圖中未畫出)轉動，搖臂組件通過主動撥叉撥動撥叉盤繞渦輪軸轉動。撥叉盤施加給連接從動撥叉的每一個從動撥叉錐形齒輪軸一個轉矩，通過其上的直齒圓錐齒輪與葉片錐形齒輪軸嚙合，給葉片錐形齒輪軸一個轉矩，從而使與噴嘴環葉片相連的葉片錐形齒輪軸轉動所需要的開度。
[0017]這種改進后的混流增壓器噴嘴環對進出氣流的組織是通過渦輪殼流道的設計和三維葉片的應用共同來實現優化的，針對外置式曲柄連桿機構造成的漏氣損失和結構復雜，以及內置式空間四桿機構傳動效率低等問題，本發明通過設計一種內置式的噴嘴環執行機構來解決。噴嘴環葉片也由原來的對稱葉型或氣動葉型變為可調的反球面同心圓弧狀二維或三維曲面型葉片。以下結合附圖，闡述本發明中涉及的混流渦輪增壓器噴嘴環的【具體實施方式】:當發動機的工況變化時，氣動執行器或電動執行器作用于固定在渦輪端的搖臂組件轉動，搖臂組件通過主動撥叉4撥動撥叉盤3繞渦輪軸轉動。撥叉盤施加給連接從動撥叉14的每一個從動撥叉錐形齒輪軸15 —個轉矩，通過其末端的錐齒與葉片錐形齒輪軸5嚙合，從而給葉片錐形齒輪軸一個轉矩，進而使得噴嘴環葉片8繞其轉軸旋轉。噴嘴環葉片8的扭轉角度，與主動撥叉4的轉動幅度有一定的內在聯系，可根據要滿足的噴嘴環開度進行實時調節控制，即調節主動撥叉的擺動幅度就可以間接地控制噴嘴環的開度。為了改善發動機的低速特性，需要單方向轉動搖臂組件，將噴嘴環葉片的開度變小，減小兩相鄰噴嘴環葉片間流通面積，提高增壓器轉速，增大壓比和氣缸進氣。反之，為了防止增壓器超速和過度增壓，需反方向轉動搖臂組件，將噴嘴環葉片開度變大，增大兩相鄰噴嘴環葉片間流通面積。
[0018]VNMT噴嘴環的錐形齒輪傳動機構布置在渦輪內側，避免了與渦輪殼外界相通，由于軸承體與渦輪殼之間都存在密封，漏氣問題很容易解決；與可變噴嘴環徑流渦輪增壓器相比，軸向尺寸略微增加，能滿足緊湊化的要求，比較現有的外置式曲柄連桿機構以及內置式空間四桿機構，結構更簡單，易于精確控制，操作靈敏，可實現噴嘴環開度實時轉動調節，可靠性更高；利用三維葉型噴嘴環葉片和錐形齒輪傳動機構，能夠很好的調節噴嘴環面積，從而調節與控制燃氣流動，同時解決了高溫燃氣密封問題，滿足緊湊化要求，實現了增壓器與內燃機在各種工況下的最佳匹配。通過以上實施，本發明中所涉及的混流渦輪增壓器可變噴嘴環，可以根據發動機的工況，噴嘴環葉片可以實現實時可變開度，達到精確控制調節的目的，綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡是本發明精神和原則內所作的任何修改、等同替換或形式上的改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.混流渦輪增壓器可變噴嘴環，它包括主動撥叉(4)、撥叉盤(3)、從動撥叉(14)、從動撥叉錐形齒輪軸(15)、葉片錐形齒輪軸(5)、噴嘴環葉片(8)、滾輪(13)、滾輪軸(12)、安裝盤(I)和葉片錐形齒輪軸定位套(9);所述主動撥叉與撥叉盤通過卡槽相連，撥叉盤鑲嵌在由三個滾輪組成的軌道內并可自由往復旋轉，所述滾輪繞著鑲嵌在安裝盤內的滾輪銷可自由轉動，撥叉盤與從動撥叉通過卡槽相連，其特征是:從動撥叉與從動撥叉錐形齒輪軸固連，從動撥叉錐形齒輪軸通過軸孔鑲嵌在安裝盤內并可自由旋轉，從動撥叉錐形齒輪軸與葉片錐形齒輪軸通過錐齒嚙合，葉片錐形齒輪軸鑲嵌在葉片錐形齒輪軸定位套內可自由轉動，葉片錐形齒輪軸末端與噴嘴環葉片固定相連；所述噴嘴環葉片(8)工作型面為二維或三維曲面，所述工作型面包括底面和頂面，所述底面和頂面為同心球面，所述同心球面的球心在渦輪殼外側，噴嘴環葉片在旋轉的同時底面和頂面分別可與葉片錐形齒輪軸定位套(9)和渦輪殼內氣流進口(6)相密封，從而實現氣流進口末端與葉輪(11)相匹配。
2.根據權利要求1所述的混流渦輪增壓器可變噴嘴環，其特征是:所述葉片錐形齒輪軸(5)與葉片錐形齒輪軸定位套(9)之間設置耐高溫的密封裝置，所述密封裝置為密封環。
3.根據權利要求1所述的混流渦輪增壓器可變噴嘴環，其特征是:所述噴嘴環葉片(8)按以下成型方法加工而成:以渦輪上的葉輪(11)上B點向上延長交噴嘴環葉片尾緣的延長線于C點，在噴嘴環葉片(8)尾緣的延長線方向取D點，使C點與D點的距離等于渦輪殼(10)與噴嘴環葉片的左間隙或右間隙寬度，連接D點與渦輪殼上E點，做線段DE的垂直平分線交增壓器的渦輪軸軸心線于O點，取O點相對于線段DE的對稱點Ol即為圓弧圓心，以點01為圓心，以OlD為半徑做弧，在弧上取弧長DF等于噴嘴環葉片的設計弦長，在噴嘴環葉片尾緣的延長線上取G點，使DG的長度等于噴嘴環葉片的寬度，以點01為圓心，以OlG為半徑做弧，以噴嘴環葉片上下兩弧的圓心為圓心并與噴嘴環葉片留取適當間隙修改渦輪殼，使改進后渦輪殼上的氣流進口角線II (18)與渦輪軸軸心線(19)的夾角為鈍角。
【文檔編號】F02B37/24GK103711528SQ201310496610
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】黃若, 張景輝, 鐘敏, 黃亞 申請人:萍鄉市慧成精密機電有限公司