CN1306153C - 可变涡轮增压机 - Google Patents

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Abstract

一种可变涡轮增压机，在于前端部上固定着图未示的喷嘴叶片的旋转驱动轴(22)上嵌入叶片(31)，用键(32)止住转动。将叶片(31)以旋转驱动轴(22)为中心转动自如地收容在扇形的壳体(33)内，把壳体(33)分离成压力室(34)和排放室(35)。在压力室(34)中设有导入压油的导入口(36)，在排放室(35)中设有排放口(37)。在排放室(35)内的叶片(31)与外壳(33)的壁面(35a)之间夹装有弹簧(40)、以将叶片(31)向压力室(34)一侧施压。在排气量少时把压油供给压力室(34)，将叶片(31)转动到排放室(35)一侧并关闭喷嘴叶片。其结构简单并可容易对喷嘴叶片开度进行微小调整。

Description

可变涡轮增压机
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压机，尤其涉及具有对流入排气轮机的排气流速进行调整的喷嘴叶片的可变涡轮增压机。
背景技术
以往，作为将空气压缩后把大量的空气吸入到气筒内的方法，已知有利用发动机的排气能量使排气轮机工作来驱动离心压缩机的涡轮增压机。在这种涡轮增压机上，由于是利用发动机的排气，所以在发动机的低速旋转区域排气流量低，且排气轮机也形成低速旋转，这样，在离心压缩机中有时空气得不到充分压缩。因此，为改善这种特性，使用了一种可变涡轮增压机，在涡轮增压机的排气轮机转子周围的排气流路上设置开关阀，在排气流量小时，将开关阀关闭以缩小排气流路、提高排气流速、将排气轮机转子的转速增大，在离心压缩机内空气可得到充分压缩。而且提出了上述开关阀的工作装置。
作为其中一例，在特开平11-343857号公报中已被公开。在这里被公开的可变涡轮增压机如图9所示，在一端部上设置了图未示的开关阀的轴70的另一端部上，设置了轴动臂71，并与固定在轴动环72上的凸起73嵌合。将一端部与设在轴动环72上的驱动用凸起74相嵌合的连接臂76，利用支轴75可摇动自如地支撑着其大约中央部。连接臂76的另一端部上嵌合着杆81的前端部，杆81的下端部由壳体82滑动自如地支撑，构成促动器80。壳体82，由固定在杆81上的动作板83及隔片84分成大气压室85及负压室86。动作板83由弹簧87向大气压室85一侧施压。与负压室86接续的负压导入管90与设在吸气通道91内的节流阀92的下游侧相接续，在负压导管90上设有与电子控制装置93接续的断流阀94。
上述构成中，在流入图未示的排气侧涡轮内的排气流量小于预定的流量时，利用电子控制装置93来增大断流阀94的开阀量，以将更大的负压导入负压室86内。通过导入到负压室86内的负压，杆81被拉进促动器80内，使连接臂76进行摇动，并通过轴动环72来转动轴70，关闭开关阀。其结果，流入到排气侧涡轮内的排气流速上升，将吸气进行充分压缩。
但是，在上述构成中，需要将杆81的直线运动通过连接臂76转换成旋转运动，其结构复杂。另外还有连杆接续部多因此常常发生松动且微小的调整也比较困难问题。
本发明着眼于上述问题点，其目的在于提供一种结构简单，且能容易地将流入排气轮机转子内的气体流速进行微小调整的可变涡轮增压机。
发明内容
为了达到上述目的，本发明之1的可变涡轮增压机，具有：可转动地设在排气轮机转子外周部上的喷嘴叶片、将一端部连接在所述喷嘴叶片上的旋转驱动轴、设置在所述旋转驱动轴的另一端部上并通过流体压使所述旋转驱动轴以规定角度转动的转动促动器；所述转动促动器，具有：连接在所述旋转驱动轴的另一端部的叶片、把所述叶片以所述旋转驱动轴为中心按规定角度转动自如地收容的壳体。
根据本发明之1的发明，把通过流体压按规定角度进行转动的转动促动器设置在连接于喷嘴叶片上的旋转驱动轴的端部上。因此，利用转动促动器能使喷嘴叶片直接转动，不需要像以往那样使用连接臂将直线运动转换成旋转运动。因而，能得到其结构简单且各部松动少并能对喷嘴叶片的转动角度进行微小调整的可变涡轮增压机。
另外，转动促动器由把连接在旋转驱动轴上的叶片按规定角度并可转动自如地收容的壳体构成。因此，通过把流体压加在叶片上能容易地转动旋转驱动轴，从而能得到结构简单的转动促动器。
本发明之2的可变涡轮增压机，是在本发明之1的发明中，所述转动促动器，通过加在所述叶片上的流体压和把所述叶片向所述旋转驱动轴上施压的弹簧来调整所述叶片的转动位置。
根据本发明之2的发明，通过将叶片向旋转驱动轴施压的弹簧和加在叶片上的流体压来调整喷嘴叶片的开度。因此，通过平衡流体压和弹簧力能容易地调整喷嘴叶片的开度。从而得到结构简单的转动促动器。
本发明之3和本发明之4的可变涡轮增压机，是在本发明之1或2的发明中，所述转动促动器，具有：设置在所述叶片与壳体之间一侧上的且将所述叶片向另一侧施压的弹簧，和把所述弹簧的两端部分别转动自如地支撑在所述叶片和壳体上的一对球面部件。
根据本发明之3和本发明之4的发明，设置有将设在叶片与壳体之间的弹簧两端部分别转动自如地支撑在叶片和壳体上的一对球面部件。因此，弹簧总是在直线上施压，这样就不施加过分的力，从而，弹簧动作稳定并且提高弹簧的寿命。
本发明之5的可变涡轮增压机，是在本发明之3或4的发明中，所述可变涡轮增压机，在设置于所述壳体上的、导入流体压的导入口附近设置有节流部。
根据本发明之5的发明，由于在将流体压导入壳体的导入口附近设置有节流部，所以在流体出入时缓冲器动作，从而防止了产生振荡，并能使叶片的旋转运动稳定。因而能得到性能良好的可变涡轮增压机。
本发明之6和本发明之7的可变涡轮增压机，是在本发明之2、3、4或5的发明中，所述可变涡轮增压机，具有：喷嘴叶片开度调整装置，该喷嘴叶片开度调整装置，在将流体压导入所述壳体的导入回路上，分支设有排放回路，并在所述排放回路上夹装有压力调整阀，通过使用所述压力调整阀调整流体压，来调整喷嘴叶片的开度。
根据本发明之6和本发明之7的发明，设置有喷嘴叶片开度调整装置，在把流体压导入壳体内的导入回路上分支设置的排放回路上，夹装了压力调整阀，通过调整流体压来调整喷嘴叶片的开度。因此，能够得到容易且精度良好地调整喷嘴叶片的开度的可变涡轮增压机。
附图说明
图1是本发明的可变涡轮增压机的侧剖视图。
图2是本发明的可变涡轮增压机的旋转驱动轴部分的详细图。
图3是本发明的可变涡轮增压机的喷嘴叶片连接装置的俯视图。
图4是本发明的转动促动器的侧剖视图。
图5是本发明的转动促动器的平面剖视图。
图6是本发明的喷嘴叶片开度调整装置的系统图。
图7是本发明实施例2的叶片立体图。
图8是本发明实施例3的叶片立体图。
图9是以往的可变涡轮增压机的喷嘴叶片调整促动器的结构图。
图中：1-可变涡轮增压机，2-轴承套，10-排气轮机，14-排气侧内板，18-连接装置室，20-喷嘴叶片连接装置，21-喷嘴叶片，22-旋转驱动轴，30-转动促动器，31、31a、31b-叶片，33-壳体，34-压力室，35-排放室，36-导入口，37-排放口，40-弹簧，41-球面部件，42、43-球面凹部，61、63-密封件。
具体实施方式
以下，对本发明的可变涡轮增压机的实施例，参照附图进行详细说明。
图1是可变涡轮增压机1的侧剖视图。在图1中，可变涡轮增压机1由供气压缩机和排气轮机10构成。
排气轮机10被设置在图未示的发动机的排气流路途中，并具有引导排气流出流入的排气侧壳体11和被收容于排气侧壳体11内的排气轮机转子16。
排气侧壳体11具有一体的形成于外周侧的排气流入部12和形成于中央部的大致圆筒形排气流出部13。在排气侧壳体11的内部，以堵住与排气流出部13相反侧的开口而设置了排气侧内板14，在排气流入部12与排气流出部13之间形成了喷嘴部15。
排气轮机转子16具有一体的贯通排气侧内板14的轴17，轴17通过轴承3而转动自如地被支撑在轴承套2上。轴承套2的一端部以与排气侧壳体11嵌合的状态，由固定片4及螺栓5固定在排气侧壳体11上，排气侧内板14与轴承套2之间利用衬垫6密封，形成连接装置室18。
在排气轮机转子16外周部的喷嘴部15上，配置了多个喷嘴叶片21。在其中的一个喷嘴叶片21上，连接着贯通排气侧内板14、连接装置室18及轴承套2的旋转驱动轴22的一端部。喷嘴叶片连接装置20被安装在旋转驱动轴22的中间部，并被收容在连接装置室18内。在旋转驱动轴22的另一端部上安装着转动促动器30。
在轴17的前端部上安装着供气压缩机7的叶轮8。
图2是旋转驱动轴22部分的详细图。在图2中，旋转驱动轴22由第1部件22a和第2部件22b构成，在第1部件22a与第2部件22b的交界处连接着驱动用控制杆23的基端部。在第2部件22b的前端部固定着喷嘴叶片21，在第1部件22a的前端部上安装着转动促动器30。
图3是喷嘴叶片连接装置20的平面剖视图。图1、图2、图3中，多个喷嘴叶片21以等间隔配置在排气轮机转子16的周围。固定在旋转驱动轴22上的喷嘴叶片21以外的多个喷嘴叶片21，被固定在贯通排气侧内板14的转动轴24的一端部上，转动轴24的另一端部连接着杆25的基端部。环状连接环26转动自如地配置在设在圆周上的旋转驱动轴22及转动轴24的内侧上。在连接环26的外周部上设有多个半长孔状的嵌合孔27，驱动用控制杆23及杆25的前端部可转动地且可滑动地嵌合在各自的嵌合孔27内。
以下，对喷嘴叶片连接装置20的工作进行说明。在图3中，当旋转驱动轴22被旋转驱动时，固定在前端部上的喷嘴叶片21进行转动，并且驱动用控制杆23使连接环26转动。与其相随，杆25以转动轴24为中心进行转动。因而，固定在转动轴24上的喷嘴叶片21和固定在旋转驱动轴22上的喷嘴叶片21向同一方向进行同一角度转动，喷嘴叶片21的开放度一齐进行变化。
以下，对转动促动器30进行说明。图4是转动促动器30的侧剖视图，图5是作为图4A-A向视图的平面剖视图。在图4、图5中，在旋转驱动轴22前端部所设置的阶梯部22c上，嵌入了实施例1的叶片31的基端部，并由键32止住转动。
在图5中，叶片31以旋转驱动轴22为中心可转动自由地被收容在由本体33a和盖33b构成的扇形壳体33内，把壳体33内分离成压力室34和排放室35。叶片31与壳体33的滑动面的空隙，其大小不会对控制漏油有影响。壳体33由螺栓44紧固在轴套2上。
在压力室34及排放室35内分别设置有档块34a、35a，当已转动的叶片31转动到规定角度时形成碰接。规定角度在图中是α+β，其角度例如是60。
在压力室34中设有导入流体压的导入口36，在排放室35中设有排放口37。
在旋转驱动轴22与本体33a及盖33b之间设有油封38a、38b，目的是防止漏油。在旋转驱动轴22的前端部安装有角度检测器58。
在排放室35内的叶片31与本体33a的排放室35端面的壁面35b之间，夹装有压缩螺旋弹簧40，以将叶片31向压力室34一侧施压。在弹簧40的两端部安装着一对球面部件41、41，球面部件41、41可转动自如地分别与设在叶片31上的球面凹部42及设在本体33b的壁面35b上的球面凹部43相配合。
在图5中，当叶片31通过弹簧40的力向压力室34方向(箭头方向)转动时，由固定在旋转驱动轴22上的图未示的喷嘴叶片21打开排气流路，以把压油从导入口36导入到压力室34内，当抵抗弹簧40的力、将叶片31转动到排放室35一侧时，由喷嘴叶片21关闭排气流路。
图6是喷嘴叶片开度调整装置50的系统图。在图6中，将来自油压泵51的压力油进行输送的导入回路52，连接在转动促动器30的导入口36上，排放口37通过油箱回路53连接在油箱54上。在与导入回路52和油箱回路53连接的排放回路55上，夹装有压力调整阀56。在导入回路52的导入口36附近设置有节流部57。控制器59输入来自设在转动促动器30上的角度检测器58的检测信号并向压力调整阀56输出控制信号。
以下，对工作进行说明。在排气流量小于预定流量的情况下，由控制器59向压力调整阀56内输出控制信号，并使导入回路52的压力上升。当压力大于弹簧40的力时，叶片31向排放室35一侧转动，并向关闭喷嘴叶片21的方向转动。控制器59输入来自角度检测器58的检测信号，一旦喷嘴叶片21的转动角度达到规定角度，则向压力调整阀56输出控制信号，以停止压力上升。喷嘴叶片21，在压力室34的压力与弹簧40的施力平衡的位置上停止转动。当压油从导入回路52流入压力室34时，节流部57作为缓冲器而发挥作用，例如可防止弹簧的振动，以稳定喷嘴叶片21的工作。
由于本发明的可变涡轮增压机是上述的结构，所以无需像以往那样使用连接臂将直线运动转换成旋转运动，且结构简单。因此各部的松动现象较少，而且，由于将转动促动器形成为液压工作式，所以能进行微小的调整，这样，既能提高可变涡轮增压机的性能，又能将装置整体做到小型轻量化。另外，由于可直接检测喷嘴叶片的转动角度，且在压油导入回路上设有节流部，所以能高精度地控制喷嘴叶片的转动角度。
图7是实施例2的叶片31a的立体图。在图7中，在叶片31a的前端部设有密封槽60，插入密封件61，可防止从叶片31a前端部与外壳33的滑动面上漏油。密封件61的材质是金属、橡胶或特氟纶(注册商标)等树脂，而且，可以在橡胶、特氟纶(注册商标)等表面上涂覆润滑性改善剂(例如柔软性的DLC等)。
图8是实施例3的叶片31b的立体图。在叶片31b的前端部及上下面设有コ字形形的密封槽62，插入コ字形形的密封件63，可进一步减少漏油。密封件63的材质和实施例2的相同。
另外，虽然在上述实施例中对转动促动器的叶片进行施压的弹簧，使用的是把叶片向压力室一侧施压的压缩螺旋弹簧，但也可以在压力室内安装拉伸螺旋弹簧。或者在旋转驱动轴与外壳之间设置螺旋形弹簧。
在喷嘴叶片开度调整装置的实施例中，使用了压力调整阀，但也可以使用开-关阀。另外，对于检测喷嘴叶片的转动角度使用了角度检测器，不过也可以检测导入回路的油压。而且也可以没有设在外壳导入口上的节流部。

Claims (7)

1.一种可变涡轮增压机，其特征在于，具有：
可转动地设在排气轮机转子(16)外周部上的喷嘴叶片(21)、
将一端部连接在所述喷嘴叶片(21)上的旋转驱动轴(22)、
设置在所述旋转驱动轴(22)的另一端部上并通过流体压使所述旋转驱动轴(22)以规定角度转动的转动促动器(30)；
所述转动促动器(30)，具有：
固定在所述旋转驱动轴(22)的另一端部的叶片(31、31a、31b)、
把所述叶片(31、31a、31b)以所述旋转驱动轴(22)为中心按规定角度转动自如地收容的壳体(33)。
2.如权利要求1所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述转动促动器(30)，通过加在所述叶片(31、31a、31b)上的流体压和把所述叶片(31、31a、31b)向所述旋转驱动轴(22)上施压的弹簧(40)来调整所述叶片(31、31a、31b)的转动位置。
3.如权利要求1所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述转动促动器(30)，具有：设置在所述叶片(31、31a、31b)与壳体(33)之间一侧上的且将所述叶片(31、31a、31b)向另一侧施压的弹簧(40)，和把所述弹簧(40)的两端部分别转动自如地支撑在所述叶片(31、31a、31b)和壳体(33)上的一对球面部件(41、41)。
4.如权利要求2所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述转动促动器(30)，具有：设置在所述叶片(31、31a、31b)与壳体(33)之间一侧上的且将所述叶片(31、31a、31b)向另一侧施压的弹簧(40)，和把所述弹簧(40)的两端部分别转动自如地支撑在所述叶片(31、31a、31b)和壳体(33)上的一对球面部件(41、41)。
5.如权利要求2或3或4所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述可变涡轮增压机(1)，在设置于所述壳体(33)上的、导入流体压的导入口(36)附近设置有节流部(57)。
6.如权利要求2或3或4所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述可变涡轮增压机(1)，具有：喷嘴叶片开度调整装置(50)，该喷嘴叶片开度调整装置，在将流体压导入所述壳体(33)的导入回路(52)上，分支设有排放回路(55)，并在所述排放回路(55)上夹装有压力调整阀(56)，通过使用所述压力调整阀(56)调整流体压，来调整喷嘴叶片(21)的开度。
7.如权利要求5所述的可变涡轮增压机，其特征在于：所述可变涡轮增压机(1)，具有：喷嘴叶片开度调整装置(50)，该喷嘴叶片开度调整装置，在将流体压导入所述壳体(33)的导入回路(52)上，分支设有排放回路(55)，并在所述排放回路(55)上夹装有压力调整阀(56)，通过使用所述压力调整阀(56)调整流体压，来调整喷嘴叶片(21)的开度。
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