CN102269018A - 可变截面增压器的喷嘴组件 - Google Patents

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唐云冰
陈康
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Abstract

本发明属于增压器领域，尤其是一种可变截面增压器的喷嘴组件。它包括若干叶片、安装盘、调节杆以及导向环，调节杆固定在安装盘的一侧端面，若干叶片与安装盘切向成相同角度环绕固定在安装盘的另一侧的端面，叶片插入导向环内，叶片包括低速叶片与高速叶片，低速叶片至高速叶片通过光滑的圆弧过渡段进行宽度沉降后形成，低速叶片的宽度D大于高速叶片的宽度d，叶片通过低速叶片部分固定在安装盘的端面上。本发明具有如下优点可实现连续无极地调节增压器喷嘴的有效截面积；由于可调机构只做轴向平移，因此结构和布局简单，活动件少，系统可靠性高；喷嘴的叶片采用整体式设计，满足气动设计要求。

Description

可变截面增压器的喷嘴组件
技术领域
本发明属于增压器领域，尤其是一种可变截面增压器的喷嘴组件。
背景技术
传统的涡轮增压器，一般根据最大转矩的工况来选配喷嘴环。因此，增压器高速运行时，往往需采用打开放气阀，放走一部分废气以防止增压器超速，其缺点是高速时浪费了一部分废气能量，导致增压器的效率降低，这主要是由于增压器喷嘴的截面面积不能随工况改变而变化造成的。
发明内容
本发明针对上述技术中存在的由于增压器喷嘴的截面固定，造成增压器的效率损失的不足之处，提出一种可变截面增压器的喷嘴组件，它具有能连续无极调节增压器喷嘴的有效截面积的优点。
实现本发明目的的技术方案如下：
可变截面增压器的喷嘴组件，它包括若干叶片、安装盘、调节杆以及导向环，调节杆固定在安装盘的一侧端面，若干叶片与安装盘切向成相同角度环绕固定在安装盘的另一侧的端面，叶片插入导向环内，叶片包括低速叶片与高速叶片，低速叶片至高速叶片通过光滑的圆弧过渡段进行宽度沉降后形成，低速叶片的宽度D大于高速叶片的宽度d，叶片通过低速叶片部分固定在安装盘的端面上。
为了保证气流通过喷嘴的损失最小，提高效率，叶片的结构角与气流进口处的角度设计成相同；叶片分为高速叶片和低速叶片，以台阶沉降过渡的形式制成一体，为了保证气流通过喷嘴的损失最小，提高效率，叶片的结构角与气流进口处的角度设计成相同，叶片固定在安装盘上，在叶片安装盘上配有两个调节杆，调节杆往复移动时，能带动安装盘和高、低速叶片在导向环之间沿涡轮轴线方向移动，从而改变流入涡轮气流的角度和速度，以满足不同运行工况对涡轮流通能力的要求。
可变喷嘴的涡轮增压器是可以随着发动机的工况变化而变化的增压器。当涡轮喷嘴处在某一个位置时，它就相当于一个固定截面的涡轮，因此具有普通涡轮的流量特性和效率特性。当喷嘴的位置改变时，涡轮的流通面积将发生变化，其流量特性和效率特性将发生改变。它可以与发动机在较宽广的工况范围内保持良好的匹配。
所述的安装盘与叶片一体成型。
所述的高速叶片与低速叶片一体成型。
低速叶片的宽度D为叶片总宽L的51％，高速叶片的宽度d为叶片总宽L的30％，过渡段的宽度h为叶片总宽L的18％。
所述的调节杆包括两个。
所述的叶片的数量为16片。
所述的低速叶片以过渡段沉降与高速叶片之间形成的夹角a的角度为102°。
本发明具有如下优点：可实现连续无极地调节增压器喷嘴的有效截面积；由于可调机构只做轴向平移，因此结构和布局简单，活动件少，系统可靠性高；喷嘴的叶片采用整体式设计，满足气动设计要求。同时叶片在中部又被有效地分成两段，形成高速叶片和低速叶片，这种设计能够同时满足涡轮增压器高速和低速的要求；采用气动放气阀作为执行机构：技术成熟、结构简单、可靠性高；本体材料采用310S耐高温不锈钢，能保证系统在高温下，也具有较高的强度和蠕变强度；安装盘和叶片采用精密铸造，可以满足大规模生产的需要，并可有效降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本叶片的结构示意图；
图3为导向环的结构示意图；
图4为发明在增压器内的安装结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，可变截面增压器的喷嘴组件，它包括若干叶片1、安装盘2、调节杆3以及导向环4，本实施方式中，叶片1的数量为16片，调节杆3为两个，两个调节杆3固定在安装盘2的一侧端面上，两个调节杆3以安装盘2的圆心成对称设置，16片叶片1与安装盘2切向成相同角度环绕固定在安装盘的另一侧的端面，16片叶片1向同一方向倾斜，并以安装盘2的圆心为中心环绕设置，导向环4中包括与叶片1相适应的插入孔4a，叶片1插入导向环4的插入孔4a内，叶片1包括低速叶片1a与高速叶片1b，低速叶片1a至高速叶片1b通过过渡段1c进行宽度沉降后形成，低速叶片1a的宽度D大于高速叶片1b的宽度d，叶片1通过低速叶片1a部分固定在安装盘2的端面上。
其中，安装盘2与叶片1一体成型。
其中，高速叶片1b与低速叶片1a一体成型。
其中，低速叶片1a的宽度D为叶片总宽L的51％，高速叶片1b的宽度d为叶片总宽L的30％，过渡段1c的宽度h为叶片总宽L的18％。
其中，低速叶片以过渡段沉降与高速叶片之间形成的夹角a的角度为102°。
调节杆往复移动时，能带动安装盘和高、低速叶片在导向环之间沿涡轮轴线方向移动，从而改变流入涡轮气流的角度和速度，以满足不同运行工况对涡轮流通能力的要求。
如图4所示，空气阀5通过连接机构与调节杆3连接并驱动其往复运动，通过放气阀5连杆驱动喷嘴的调节杆3，让喷嘴前后移动，使得喷嘴和导向环4之间形成的有效面积也随之改变，可实现连续无极地调节喷嘴截面面积。当喷嘴环在最左边时，喷嘴的叶片1和导向环4之间形成的有效截面积最大；当喷嘴在最右边时，喷嘴的叶片1和导向环4之间形成的有效截面积最小。
当喷嘴叶片逐渐向右移动时，喷嘴流通面积减小，膨胀比加大，增加了涡前压力；当喷嘴环逐渐向左移动时，喷嘴环流通截面积增大，涡前压力减小，膨胀比减小。实际工作中，柴油机减速运行时，喷嘴会移动到靠近右边的位置，即涡轮喷嘴的流通面积减小，膨胀比将增大，能增加涡轮的输出功率，从而增加增压压力，改善涡轮对废气能量的利用。当柴油机加速运行时，喷嘴会逐渐移动到靠近左边的位置，使喷嘴有效面积增大，避免涡轮超速或增压压力过高。
可变喷嘴的涡轮增压器是可以随着发动机的工况变化而变化的增压器，当涡轮喷嘴处在某一个位置时，它就相当于一个固定截面的涡轮，因此具有普通涡轮的流量特性和效率特性，当喷嘴的位置改变时，涡轮的流通面积将发生变化，其流量特性和效率特性将发生改变，它可以与发动机在较宽广的工况范围内保持良好的匹配。

Claims (7)

1.可变截面增压器的喷嘴组件，它包括若干叶片、安装盘、调节杆以及导向环，其特征在于：调节杆固定在安装盘的一侧端面，若干叶片与安装盘切向成相同角度环绕固定在安装盘的另一侧的端面，叶片插入导向环内，叶片包括低速叶片与高速叶片，低速叶片至高速叶片通过光滑的圆弧过渡段进行宽度沉降后形成，低速叶片的宽度D大于高速叶片的宽度d，叶片通过低速叶片部分固定在安装盘的端面上。
2.根据权利要求1所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：所述的安装盘与叶片一体成型。
3.根据权利要求1所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：所述的高速叶片与低速叶片一体成型。
4.根据权利要求1所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：低速叶片的宽度D为叶片总宽L的51％，高速叶片的宽度d为叶片总宽L的30％，过渡段的宽度h为叶片总宽L的18％。
5.根据权利要求1所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：所述的调节杆包括两个。
6.根据权利要求1至5任一项所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：所述的叶片的数量为16片。
7.根据权利要求1至5任一项所述的可变截面增压器的喷嘴组件，其特征在于：所述的低速叶片以过渡段沉降与高速叶片之间形成的夹角a的角度为102°。
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