CN109404054A - 一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，属于动力机械技术领域。所述涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，包括依次设置且相互平行的固定盘、支撑盘和拨盘，所述固定盘靠近支撑盘的一侧沿周向均匀设置多个可调喷嘴旋转叶片，所述可调喷嘴旋转叶片包括叶片轴部、叶片头部和叶片尾部，所述叶片轴部为圆柱结构，所述叶片头部与叶片轴部垂直连接，且叶片头部与叶片轴部的圆柱面相切，所述叶片尾部与支撑盘靠近固定盘的一侧固定连接，叶片尾部设有叶片尾部圆柱面，所述叶片尾部圆柱面与叶片轴部的圆柱面相切设置。所述涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，结构简单，能够提升增压器涡轮端效率及调节范围，能够提高发动机的经济性，改善排放效果。

Description

一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环
技术领域
本发明涉及动力机械技术领域，特别涉及一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环。
背景技术
涡轮增压器利用发动机排出废气的能量来提高发动机进气密度，从而达到提高内燃机功率、降低燃油耗率、改善排放的目的。随着发动机面临日益严格的排放法规，常规的涡轮增压器已不能满足发动机从低速到高速的全程匹配，若考虑高速工况，则低速工况进气不足，导致发动机性能恶化，若考虑低速工况，则在高速工况容易超速。虽然近十几年来带旁通放气阀的涡轮增压器设计已解决增压器超速的问题，但由于其在高速区将一部分废气放掉，使得排气能量损失增加，这就造成了发动机的高速性能仍不理想。
发明内容
为了解决现有技术中的涡轮增压器使发动机从低速到高速的全程匹配时效率不高等技术问题，本发明提供了一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，结构简单，能够提升增压器涡轮端效率及调节范围，能够提高发动机的经济性，改善排放效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，包括依次设置且相互平行的固定盘、支撑盘和拨盘，所述固定盘靠近支撑盘的一侧沿周向均匀设置多个可调喷嘴旋转叶片，所述可调喷嘴旋转叶片包括叶片轴部、叶片头部和叶片尾部，所述叶片轴部为圆柱结构，所述叶片头部与叶片轴部垂直连接，且叶片头部与叶片轴部的圆柱面相切，所述叶片尾部与支撑盘靠近固定盘的一侧固定连接，叶片尾部设有叶片尾部圆柱面，所述叶片尾部圆柱面与叶片轴部的圆柱面相切设置。
所述固定盘和支撑盘相对固定，所述支撑盘靠近拨盘的一侧沿周向均匀设置多个与所述可调喷嘴旋转叶片对应的拨杆，所述叶片轴部远离叶片头部一端的端部设有轴定位端部，每个可调喷嘴旋转叶片的所述轴定位端部穿过支撑盘与对应的拨杆连接，每个拨杆远离可调喷嘴旋转叶片的一端设有拨杆圆柱部，其中一个拨杆的两侧设有定位销钉，所述支撑盘靠近拨盘的一侧设置有多个定位凸台，每个定位凸台上套设有导轮，所述导轮沿周向设有圆周槽，所述拨盘的内侧嵌入导轮的圆周槽中，拨盘的内侧沿周向均匀设有多个与所述拨杆圆柱部对应的定位环，所述定位环与拨杆圆柱部相配合，拨盘远离支撑盘的一侧设有运动连杆，所述运动连杆远离拨盘的一端与电控执行器连接。
所述叶片头部与叶片轴部一体成型，所述叶片尾部与支撑盘一体成型。
所述拨杆设有拨杆定位孔，所述轴定位端部插入拨杆定位孔中，且与拨杆定位孔过盈配合。
所述定位销钉与支撑盘连接。
所述定位凸台至少设置有两个，且定位凸台与导轮过盈配合。
所述定位环为半圆形。
所述拨盘与运动连杆通过连接销钉连接。
所述拔盘上设有连接销钉孔，连接销钉穿过连接销钉孔与运动连杆连接，且通过挡圈固定。
所述固定盘、支撑盘和拨盘均为圆环结构。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，可调喷嘴旋转叶片采用叶片尾部固定、叶片头部可调的半旋转式结构，其中，叶片尾部固定能够保证进入涡轮的气流进口角不变，叶片头部可调能够改变喷嘴环喉口面积，提升了增压器涡轮端效率及调节范围，降低了油耗和烟度，提高了发动机经济性改善了排放。将本发明的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环应用于H160系列增压器，未采用喷嘴环设计的增压器、采用传统式可调喷嘴环的增压器和采用本发明的分体转动式可调喷嘴环设计的增压器，其效率分别为73.4％，74.9％和75.8％。
附图说明
图1是本发明提供的一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环的装配图；
图2是本发明提供的一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环的仰视示意图；
图3是本发明提供的一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环的侧视示意图；
图4是本发明提供的一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环的俯视示意图；
图5是本发明提供的可调喷嘴旋转叶片的结构示意图；
图6是本发明提供的支撑盘的仰视示意图；
图7是本发明提供的支撑盘的俯视示意图；
图8是本发明提供的拨盘的结构示意图；
图9是本发明提供的连接销钉的结构示意图。
其中，
1、可调喷嘴旋转叶片，2、支撑盘，3、拨杆，4、定位销钉，5、拨盘，6、导轮，7、连接销钉，8、挡圈，9、运动连杆，10、电控执行器，11、固定盘，12、内六角螺钉，1-1、叶片轴部，1-2、轴定位端部，1-3、叶片头部，2-1、叶片尾部圆柱面，2-2、定位凸台，2-3、定位销钉孔，5-1、定位环，5-2、连接销钉孔，7-1、连接销钉与拨盘定位面，7-2、连接销钉与运动连杆定位面，7-3、连接销钉卡槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图9所示，本发明提供了一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，包括依次设置且相互平行的固定盘11、支撑盘2和拨盘5，固定盘11、支撑盘2和拨盘5均为圆环结构，如图1、2、5和6所示，固定盘11靠近支撑盘2的一侧沿周向均匀设置多个可调喷嘴旋转叶片1，可调喷嘴旋转叶片1包括叶片轴部1-1、叶片头部1-3和叶片尾部，叶片轴部1-1为圆柱结构，叶片头部1-3与叶片轴部1-1垂直连接，且叶片头部1-3与叶片轴部1-1的圆柱面相切，叶片尾部与支撑盘2靠近固定盘11的一侧固定连接，叶片尾部设有叶片尾部圆柱面2-1，叶片尾部圆柱面2-1与叶片轴部1-1的圆柱面相切设置。叶片头部1-3与叶片轴部1-1一体成型，叶片尾部与支撑盘2一体成型。
如图1所示，固定盘11和支撑盘2相对固定，如图1和5所示，支撑盘2靠近拨盘5的一侧沿周向均匀设置多个与可调喷嘴旋转叶片1对应的拨杆3，叶片轴部1-1远离叶片头部1-3一端的端部设有轴定位端部1-2，每个可调喷嘴旋转叶片1的轴定位端部1-2穿过支撑盘2与对应的拨杆3连接，拨杆3设有拨杆定位孔，轴定位端部1-2插入拨杆定位孔中，且与拨杆定位孔过盈配合，每个拨杆3远离可调喷嘴旋转叶片1的一端设有拨杆圆柱部，如图4所示，其中一个拨杆3的两侧设有定位销钉4，定位销钉4与支撑盘2连接，如图1和7所示，支撑盘2靠近拨盘5的一侧设置有多个定位凸台2-2，每个定位凸台2-2上套设有导轮6，导轮6沿周向设有圆周槽，定位凸台2-2至少设置有两个，且定位凸台2-2与导轮6过盈配合，定位凸台2-2沿着支撑盘2的周向接近均匀设置，同时定位凸台2-2的设置要防止导轮6与拨杆3发生干涉。如图1和8所示，拨盘5的内侧嵌入导轮6的圆周槽中，拨盘5的内侧沿周向均匀设有多个与拨杆圆柱部对应的定位环5-1，定位环5-1为半圆形，定位环5-1与拨杆圆柱部相配合，拨盘5远离支撑盘2的一侧设有运动连杆9，拨盘5与运动连杆9通过连接销钉7连接。拔盘上设有连接销钉孔5-2，连接销钉7穿过连接销钉孔5-2与运动连杆9连接，且通过挡圈8固定，运动连杆9远离拨盘5的一端与电控执行器10连接。
本实施例中，固定盘11、支撑盘2和拨盘5均相互平行设置，固定盘11与支撑盘2通过内六角螺钉12固定连接以使固定盘11和支撑盘2实现相对固定。可调喷嘴旋转叶片1的数量为质数个，防止共振，本实施例中为11个，可调喷嘴旋转叶片1的叶片轴部1-1与拨杆3垂直设置，定位凸台2-2与导轮6过盈配合，多个可调喷嘴旋转叶片1的轴定位端部1-2穿过支撑盘2与对应的拨杆3连接，如图1、4和8所示，拨杆圆柱部插入到对应定位环5-1中，且与定位环5-1相配合，用以使拨盘5通过定位环5-1带动拨杆3转动，拨盘5的内侧嵌入导轮6的圆周槽中，在拨盘5运动时，导轮6的圆周槽起到对拨盘5的限位作用，以防止拨盘5的轴向运动。多个可调喷嘴旋转叶片1与多个拨杆3对应连接，多个拨杆3中的一个拨杆3的两侧设有定位销钉4，用以限定拨杆3的开度，支撑盘2上设置有定位销钉孔2-3，定位销钉4通过定位销钉孔2-3与支撑盘2连接。定位凸台2-2至少设置两个，一般为两个或者三个。支撑盘2沿周向设有多个与可调喷嘴旋转叶片1对应的通孔，固定盘11沿周向设有多个与可调喷嘴旋转叶片1对应的盲孔，可调喷嘴旋转叶片1的叶片轴部1-1远离轴定位端部1-2的一端插入固定盘11的盲孔，且与固定盘11的盲孔相对转动，可调喷嘴旋转叶片1的轴定位端部1-2穿过支撑盘2的通孔与拨杆3的拨杆定位孔过盈配合，可调喷嘴旋转叶片1的叶片轴部1-1与支撑盘2的通孔相对转动，可调喷嘴旋转叶片1的叶片轴部1-1与固定盘11的盲孔及支撑盘2的通孔同心。
本实施例中，可调喷嘴旋转叶片1采用了叶片尾部固定、叶片头部1-3可调的半旋转式结构，其中，叶片尾部固定能够保证进入涡轮的气流进口角不变，叶片头部1-3可调能够改变喷嘴环喉口面积，提升了增压器涡轮端效率及调节范围，降低了油耗和烟度，提高了发动机经济性改善了排放，并且，叶片轴部1-1的圆柱面与叶片尾部圆柱面2-1相匹配，并利用可调喷嘴旋转叶片1的轴定位端部1-2与拨杆3进行定位，叶片尾部圆柱面2-1与叶片轴部1-1的圆柱面相切设置，且叶片尾部与叶片头部1-3对应，用以防止叶片尾部与叶片轴部1-1相切部位气流路径的突变，叶片尾部与支撑盘2一体成型，以保证进入涡轮的气流进口角不变，本发明中叶片是在现有技术中常规气动叶片基础上进行的改进，将传统的整个旋转叶片形式升级为可旋转的叶片头部1-3和固定的叶片尾部组成的半旋转式结构。支撑盘2设有三个定位凸台2-2用以固定导轮6，导轮6用以限定拨盘5的轴向运动；定位销钉4与定位销钉孔2-3配合用以限定拨杆3的位移从而限定可调喷嘴旋转叶片1的开度；拨盘5设有定位环5-1用以与拨杆3的拨杆圆柱部进行配合，连接销钉7通过连接销钉孔5-2与运动连杆9连接，并利用挡圈8加以固定，如图9所示，连接销钉7的连接销钉与拨盘定位面7-1与拨盘5配合，以及连接销钉7的连接销钉与运动连杆定位面7-2与运动连杆9配合，限制拨盘5在连接销钉7上的空间位置，防止销钉上下窜动，连接销钉7的连接销钉卡槽7-3限定挡圈8的位置；运动连杆9与电控执行器10相连；固定盘11用来限定可调喷嘴旋转叶片1的轴向位移，并通过内六角螺钉12与支撑盘2固定。
上述一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环的工作原理为：
一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，安装于增压器的涡轮箱上，位于涡轮箱开档出口后、涡轮进口叶片前的位置。增压器涡轮箱内气流产生的压力通过电控执行器10转化为电信号，并给予指令使运动连杆9具有一定的位移，运动连杆9通过连接销钉7带动拨盘5旋转，拨盘5通过定位环5-1带动拨杆3一起旋转，进而达到控制可调喷嘴旋转叶片1旋转并控制其开度的目的。
将本发明的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环应用于H160系列增压器，未采用喷嘴环设计的增压器、采用传统式可调喷嘴环的增压器和采用本发明的分体转动式可调喷嘴环设计的增压器，其效率分别为73.4％，74.9％和75.8％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，包括依次设置且相互平行的固定盘、支撑盘和拨盘，其特征在于，所述固定盘靠近支撑盘的一侧沿周向均匀设置多个可调喷嘴旋转叶片，所述可调喷嘴旋转叶片包括叶片轴部、叶片头部和叶片尾部，所述叶片轴部为圆柱结构，所述叶片头部与叶片轴部垂直连接，且叶片头部与叶片轴部的圆柱面相切，所述叶片尾部与支撑盘靠近固定盘的一侧固定连接，叶片尾部设有叶片尾部圆柱面，所述叶片尾部圆柱面与叶片轴部的圆柱面相切设置。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述固定盘和支撑盘相对固定，所述支撑盘靠近拨盘的一侧沿周向均匀设置多个与所述可调喷嘴旋转叶片对应的拨杆，所述叶片轴部远离叶片头部一端的端部设有轴定位端部，每个可调喷嘴旋转叶片的所述轴定位端部穿过支撑盘与对应的拨杆连接，每个拨杆远离可调喷嘴旋转叶片的一端设有拨杆圆柱部，其中一个拨杆的两侧设有定位销钉，所述支撑盘靠近拨盘的一侧设置有多个定位凸台，每个定位凸台上套设有导轮，所述导轮沿周向设有圆周槽，所述拨盘的内侧嵌入导轮的圆周槽中，拨盘的内侧沿周向均匀设有多个与所述拨杆圆柱部对应的定位环，所述定位环与拨杆圆柱部相配合，拨盘远离支撑盘的一侧设有运动连杆，所述运动连杆远离拨盘的一端与电控执行器连接。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述叶片头部与叶片轴部一体成型，所述叶片尾部与支撑盘一体成型。
4.根据权利要求2所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述拨杆设有拨杆定位孔，所述轴定位端部插入拨杆定位孔中，且与拨杆定位孔过盈配合。
5.根据权利要求2所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述定位销钉与支撑盘连接。
6.根据权利要求2所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述定位凸台至少设置有两个，且定位凸台与导轮过盈配合。
7.根据权利要求2所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述定位环为半圆形。
8.根据权利要求2所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述拨盘与运动连杆通过连接销钉连接。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述拔盘上设有连接销钉孔，连接销钉穿过连接销钉孔与运动连杆连接，且通过挡圈固定。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体转动式可调喷嘴环，其特征在于，所述固定盘、支撑盘和拨盘均为圆环结构。
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