CN110761847B - 一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,属于动力机械技术领域。所述涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环包括固定盘、支撑盘和拨盘,固定盘和支撑盘之间均匀设置有可调喷嘴滑动叶片,可调喷嘴滑动叶片包括叶片头部和叶片尾部,叶片头部固设在支撑盘上,叶片尾部设置有定位杆,定位杆的一端设置在固定盘的定位槽内,定位杆的另一端穿过支撑盘的导槽与对应的拉杆连接,支撑盘设置有拉拨杆组,拉拨杆组包括拨杆和拉杆,拨杆设置有圆柱部,圆柱部设置在拨盘的定位环内,拨盘通过运动连杆与电控执行器连接。所述涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其结构简单,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
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滑动式可调喷嘴环。
背景技术
涡轮增压器是一种高效节能的环保型产品,它利用发动机排出废气的能量来提高发动机的功率和扭矩特性、降低燃油耗率和发动机噪声、改善尾气排放污染,已经成为现代汽车、船舶、航空、海上石油平台和工程机械等的标准配置。随着发动机越来越高的需求,常规的涡轮增压器已不能满足发动机全程工况的匹配,要么低速工况进气不足,要么高速工况容易超速。虽然使用旁通放气阀设计能够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,发动机的高速性能仍不理想;而使用传统的可调喷嘴环设计,将整个喷嘴叶片进行旋转来达到调整开度的目的,这就造成了进入涡轮的气流角度发生变化,当气流角度偏离理想值较大时,气体会在叶片上发生脱流,使得增压器能量损失增大,效率降低。
发明内容
为了解决现有技术中的涡轮增压器与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滑动式可调喷嘴环,其结构简单,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滑动式可调喷嘴环,包括依次设置且相互平行的固定盘、支撑盘和拨盘;
所述固定盘和支撑盘之间均匀设置有若干个可调喷嘴滑动叶片,所述可调喷嘴滑动叶片包括叶片头部和叶片尾部,所述叶片头部固设在支撑盘上,所述叶片尾部设置有定位杆,所述定位杆的一端设置在固定盘的定位槽内,所述定位杆的另一端穿过支撑盘的导槽与对应的拉杆连接;
所述支撑盘靠近拨盘的一侧沿周向均匀设置若干个与所述定位杆对应的拉拨杆组,所述拉拨杆组包括相互转动连接的拨杆和所述拉杆,所述拨杆远离拉杆的一端设置有圆柱部,所述圆柱部设置在拨盘的定位环内,所述定位环对拨杆进行限位并使拨杆随拨盘移动;
所述拨盘通过运动连杆与电控执行器连接。
进一步的,所述定位槽设置在固定盘靠近所述支撑盘的一侧,所述定位槽的数量和所述导槽的数量均分别与定位杆的数量相等。
进一步的,所述拉杆和拨杆转动连接的具体设置为:所述拉杆和拨杆均设置有连接环,两个所述连接环通过销钉连接,用以实现相互转动。
进一步的,所述支撑盘靠近拨盘的一侧设置有若干个导轮,所述导轮沿周向设有圆周槽,所述拨盘的内侧嵌入所述圆周槽中,用以限定拨盘的轴向位移。
进一步的,所述定位环为半圆形,并且沿所述拨盘的内侧周向均匀设置。
进一步的,所述运动连杆设置在拨盘远离支撑盘的一侧,所述运动连杆远离拨盘的一端与电控执行器连接。
进一步的,所述定位杆分别与固定盘、支撑盘和叶片尾部垂直,定位杆的端面为长圆形,用以防止定位杆转动。
进一步的,所述叶片头部与支撑盘一体成型,所述叶片尾部与定位杆一体成型。
进一步的,所述拉杆设置有安装孔,所述定位杆的另一端插入所述安装孔中,且与所述安装孔过盈配合。
进一步的,所述固定盘、支撑盘和拨盘均分别为圆环结构。
本发明的有益效果:
1)本发明结构简单,可调喷嘴滑动叶片采用叶片头部固定、叶片尾部可调的滑动式结构,叶片尾部滑动能够保证进入涡轮的气流进口角不变,并且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;
2)将本发明应用于H145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增压器,其涡端效率分别为71.8%,72.3%和73.8%,提升了增压器涡轮端效率。
本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环的装配图;
图2是本发明实施例提供的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环的仰视示意图;
图3是本发明实施例提供的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环的侧视示意图;
图4是本发明实施例提供的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环的俯视示意图;
图5是本发明实施例提供的固定盘的俯视示意图;
图6是本发明实施例提供的支撑盘的仰视示意图;
图7是本发明实施例提供的拉杆的结构示意图;
图8是本发明实施例提供的拨盘的结构示意图;
图9是本发明实施例提供的拨杆的结构示意图;
图10是本发明实施例提供的连接销钉的结构示意图;
图11是本发明实施例提供的叶片尾部的结构示意图;
图12是本发明实施例提供的可调喷嘴滑动叶片未调节开度的示意图;
图13是本发明实施例提供的可调喷嘴滑动叶片滑动调节开度后的示意图。
说明书附图中的附图标记包括:
1、固定盘,2、支撑盘,3、拉杆,4、导轮,5、定位销钉,6、拨盘,7、销钉,8、挡圈,9、运动连杆,10、电控执行器,11、拨杆,12、连接销钉,13、叶片尾部,14、内六角螺钉,15、定位槽,16、叶片头部,17、导槽,18、定位孔,19、第一连接环,20、安装孔,21、圆柱部,22、定位环,23、销钉孔,24、第一定位面,25、第二定位面,26、卡槽,27、定位杆,28、第二连接环。
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,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题,如图1至图13所示,本发明实施例提供了一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其结构简单,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。
如图1至图4所示,一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,包括依次设置且相互平行的固定盘1、支撑盘2和拨盘6;
固定盘1和支撑盘2之间均匀设置有若干个可调喷嘴滑动叶片,可调喷嘴滑动叶片包括叶片头部16和叶片尾部13,叶片头部16固设在支撑盘2上,叶片尾部13设置有定位杆27,定位杆27的一端设置在固定盘1的定位槽15内并且能够在定位槽15内滑动,定位杆27的另一端穿过支撑盘2的导槽17与对应的拉杆3连接,定位杆27可以在支撑盘2的导槽17内滑动;
支撑盘2靠近拨盘6的一侧沿周向均匀设置若干个与定位杆27对应的拉拨杆组,拉拨杆组包括相互转动连接的拨杆11和拉杆3,拨杆11远离拉杆3的一端设置有圆柱部21,圆柱部21设置在拨盘6的定位环22内,定位环22对拨杆11进行限位并可使拨杆11随拨盘6移动;
拨盘6通过运动连杆9与电控执行器10连接。
可调喷嘴滑动叶片沿固定盘1和支撑盘2的周向均匀设置,可调喷嘴滑动叶片的数量为质数个,用以防止共振,本实施例中可调喷嘴滑动叶片的数量为11个。叶片头部16与叶片尾部13通过其之间的配合面相贴设置,并利用定位槽15与导槽17对定位杆27进行定位,使可调喷嘴滑动叶片只沿着叶片头部16与叶片尾部13之间的配合面的方向滑动,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,将传统可调喷嘴的整个旋转叶片形式升级为固定的叶片头部16和可滑动的叶片尾部13组成的滑动式结构。优选的,叶片头部16与支撑盘2一体成型,叶片尾部13与定位杆27一体成型,叶片头部16和叶片尾部13相互接触,未调节开度时,叶片头部16和叶片尾部13接触贴合构成一个完整的可调喷嘴滑动叶片,滑动调节开度时,叶片尾部13沿着其与叶片头部16的接触平面滑动,保证进入涡轮的气流进口角不变同时能够改变喷嘴环喉口面积。如图1所示,固定盘1、支撑盘2和拨盘6均分别为圆环结构,固定盘1和支撑盘2通过至少两个内六角螺钉14连接实现固定盘1与支撑盘2相对固定,固定盘1用来限定可调喷嘴滑动叶片的轴向位移,防止叶片尾部13轴向移动。如图7所示,拉杆3设置有安装孔20,定位杆27的另一端插入安装孔20中,且与安装孔20过盈配合。
如图1所示,支撑盘2靠近拨盘6的一侧设置有若干个导轮4,导轮4沿周向设有圆周槽,拨盘6的内侧嵌入圆周槽中,用以限定拨盘6的轴向位移。导轮4通过定位销钉5和支撑盘2上的定位孔18设置在支撑盘2上,定位孔18与定位销钉5过盈配合,定位销钉5采用现有技术中的销钉即可,若干个导轮4沿着支撑盘2的周向接近均匀设置,即在尽量均匀的情况下保证导轮4与拉杆3不发生干涉,导轮4至少设置两个,本实施例设置三个导轮4,在拨盘6运动时,三个导轮4的圆周槽起到对拨盘6的限位作用,以防止拨盘6的轴向运动。定位杆27分别与固定盘1、支撑盘2和叶片尾部13垂直。定位杆27的位置和数量分别与定位槽15和导槽17对应,定位杆27的端面为长圆形,即定位杆27的两侧有矩形平面,矩形平面能够使定位杆27与定位槽15和导槽17配合使其沿着定位槽15和导槽17移动,还能够防止定位杆27在定位槽15和导槽17内转动,即防止可调喷嘴滑动叶片发生转动。
如图5和图6所示,定位槽15设置在固定盘1靠近支撑盘2的一侧,导槽17为设置在支撑盘2上的通槽,并且定位槽15的数量和导槽17的数量均分别与定位杆27的数量相等,定位槽15和导槽17的位置均分别与定位杆27的位置对应。如图7和图9所示,拉杆3和拨杆11转动连接的具体设置为:拉杆3和拨杆11均设置有连接环,拉杆3和拨杆11的连接环通过销钉7连接,本实施例中,拉杆3设置有第一连接环19,拨杆11设置有第二连接环28,第一连接环19和第二连接环28通过销钉7连接,用以实现相互转动,拉杆3和拨杆11连接处的接触面在拉杆3和拨杆11相互转动时不发生干涉,销钉7采用现有技术中的销钉即可。如图8所示,定位环22为半圆形,并且沿拨盘6的内侧周向均匀设置。定位环22的位置与拨杆11的圆柱部21的位置对应,定位环22的数量与拨杆11圆柱部21的数量相等,拨杆11的圆柱部21插入到对应定位环22中并且与定位环22相配合,用以使拨盘6通过定位环22带动拨杆11转动。如图1和图10所示,运动连杆9设置在拨盘6远离支撑盘2的一侧,运动连杆9远离拨盘6的一端与电控执行器10连接。拨盘6与运动连杆9通过连接销钉12连接,拔盘上设有销钉孔23,连接销钉12穿过销钉孔23与运动连杆9连接,且通过挡圈8固定,连接销钉12的第一定位面24与拨盘6配合,第二定位面25与运动连杆9配合,限制拨盘6在连接销钉12上的空间位置,防止连接销钉12上下窜动,卡槽26用于限定挡圈8的位置。
上述一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环的工作原理为:
一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,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。如图12所示,涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环未调节开度时,叶片头部16和叶片尾部13接触贴合构成一个完整的可调喷嘴滑动叶片。如图13所示,涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环滑动调节开度工作过程为: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12带动拨盘6旋转,拨盘6通过定位环22带动拨杆11一起旋转,从而带动拉杆3运动,进而达到控制可调喷嘴滑动叶片的滑动位移并控制其开度的目的。
将本发明的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环应用于H145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滑动式可调喷嘴环设计的增压器,其效率分别为71.8%,72.3%和73.8%。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,包括依次设置且相互平行的固定盘、支撑盘和拨盘;
所述固定盘和支撑盘之间均匀设置有若干个可调喷嘴滑动叶片,所述可调喷嘴滑动叶片包括叶片头部和叶片尾部,所述叶片头部固设在支撑盘上,所述叶片尾部设置有定位杆,所述定位杆的一端设置在固定盘的定位槽内,所述定位杆的另一端穿过支撑盘的导槽与对应的拉杆连接;
所述支撑盘靠近拨盘的一侧沿周向均匀设置若干个与所述定位杆对应的拉拨杆组,所述拉拨杆组包括相互转动连接的拨杆和所述拉杆,所述拨杆远离拉杆的一端设置有圆柱部,所述圆柱部设置在拨盘的定位环内,所述定位环对拨杆进行限位并使拨杆随拨盘移动;所述拉杆和拨杆转动连接的具体设置为:所述拉杆和拨杆均设置有连接环,两个所述连接环通过销钉连接,用以实现相互转动;所述拉杆设置有安装孔,所述定位杆的另一端插入所述安装孔中,且与所述安装孔过盈配合;
所述拨盘通过运动连杆与电控执行器连接。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述定位槽设置在固定盘靠近所述支撑盘的一侧,所述定位槽的数量和所述导槽的数量均分别与定位杆的数量相等。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述支撑盘靠近拨盘的一侧设置有若干个导轮,所述导轮沿周向设有圆周槽,所述拨盘的内侧嵌入所述圆周槽中,用以限定拨盘的轴向位移。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述定位环为半圆形,并且沿所述拨盘的内侧周向均匀设置。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述运动连杆设置在拨盘远离支撑盘的一侧,所述运动连杆远离拨盘的一端与电控执行器连接。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述定位杆分别与固定盘、支撑盘和叶片尾部垂直,定位杆的端面为长圆形,用以防止定位杆转动。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述叶片头部与支撑盘一体成型,所述叶片尾部与定位杆一体成型。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环,其特征在于,所述固定盘、支撑盘和拨盘均分别为圆环结构。
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