带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器
技术领域
本实用新型涉及一种内燃机关键零部件产品,尤其是涉及一种带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器是高效、节能、环保型产品,使用涡轮增压的汽油发动机动力性能可提高20%以上,燃油经济性可提高8~15%;使用涡轮增压器的柴油发动机,动力性能可提高20~30%以上,燃油经济性可提高15~20%。因此涡轮增压发动机得到了广泛的应用,到2010年全球涡轮增压发动机的数量将达到3500万台,约占全球发动机总量的40%。随着国家对汽车排放法规的日益重视、国家对环保车辆的激励政策的制定以及消费者对车辆动力性、燃油经济性的不断提高,涡轮增压器在我国汽车行业中的地位日益突显。
随着我国排放法规愈来愈高,汽车尾气排放标准从国II提升到国III,特别是提升到国IV标准后,普通放气阀增压器已不能够满足发动机要求。由于普通放气阀增压器在发动机低速运转时,由于发动机废气提供的能量少,所以涡轮增压器的转速低,增压器难以提供发动机适合的增压压力和充足的进气量,导致发动机低速时燃烧不充分,尾气超标,更难于产生较大的转矩;而发动机高速运转时,由于排气温度和压力很高,会导致增压器超速,增压压力过大,会使发动机机械负荷超标。此外,由于增压器响应的滞后,使得燃油量供给的响应比空气进气量快,并因此而导致发动机的瞬态响应性能差和加速冒烟。
发明内容
本发明克服了上述增压器所存在的缺点,提供了一种带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器,通过安装增压器可调盘组件、同时改进创新了叶片为气动弧形叶片,从而提高了气动弧形叶片效率,使增压器在发动机低速时,亦能够高速运转,提供充足的空气,提高了增压器整体响应性、使发动机充分燃烧,同时不仅解决了发动机低速各个工况的性能要求和排放法规要求,而且在发动机各个转速工况,包括高速工况,均能够与发动机排气管排出的高温燃气匹配,最大限度满足发动机各个工况对增压器进气量、进气压力需求,满足发动机对动力性能和尾气排放要求,发动机达到国III、国IV标准后,热负荷明显增大,水冷轴承体的使用明显降低了可调盘组件和气动弧形叶片的工作温度,保障可调盘组件和气动弧形叶片的灵活转动,从而提高了可变喷嘴增压器使用寿命和工作可靠性。
本实用新型的上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决:一种带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器,包括涡轮箱、水冷轴承体、压气机壳、真空阀,水冷轴承体设置在涡轮箱与压气机壳之间,水冷轴承体内设置有润滑油通道和涡轮转轴通道,涡轮转轴通道内设置有转轴,涡轮箱与水冷轴承体之间设置有涡轮叶轮,压气机壳与水冷轴承体之间设置的压气机叶轮,涡轮叶轮与压气机叶轮之间设置有转轴,真空阀限定在水冷轴承体上,水冷轴承体内设置有水冷通道,涡轮箱内设置有可调盘组件,可调盘组件上设置有气动弧形叶片、拨叉盘、拨叉,气动弧形叶片的一端设置有拨叉,拨叉盘设置在气动弧形叶片与拨叉之间;
作为优选,带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器的气动弧形叶片的顶部侧面呈梯形结构,气动弧形叶片顶面为平面结构,气动弧形叶片的两侧面中部与顶部呈圆弧过渡结构,气动弧形叶片顶面的面积小于气动弧形叶片中部横截面的面积,气动弧形叶片底面的面积小于气动弧形叶片中部横截面的面积,气动弧形叶片的底部侧面呈梯形结构,气动弧形叶片底面为平面结构,气动弧形叶片的两侧面的中部与底部呈圆弧过渡结构;
作为优选,带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器的气动弧形叶片叶型为弧形,叶片数为7~13个;
作为优选,带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器的可调盘组件与涡轮箱相匹配;
作为优选,带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器的可调盘组件的气动叶片与拨叉相匹配;
作为优选,带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器的可调盘组件的拨叉盘与涡轮箱相匹配。
通过以上叙述,本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1.水冷轴承体内水冷通道的设置,有效的阻止涡轮箱燃气热量的传递,可以降低水冷轴承体涡轮箱端的温度,从而降低可调盘组件的整体温度,有效保证可变喷嘴增压器可调盘组件工作可靠性,保证气动弧形叶片等能够随控制要求灵活转动,而不会由于高温而卡滞,从而改善发动机废气的排放水平,提高发动机的性能,使发动机废气排放达到国家规定标准;2.可调盘组件是可变喷嘴增压器的关键部件,通过拨叉,调节气动弧形叶片的旋转角度,从而有效的调节涡轮流通面积,使增压器能够与发动机工作状况紧密配合,即能够随发动机排气管燃气量、燃气压力与温度不同,改变气动弧形叶片角度,使增压器总处于最佳工作状态,促进发动机燃料的充分燃烧,节省资源;3.气动弧形叶片流线结构的改进,使气动弧形叶片工作时,控制气体流场更合理,气动弧形叶片正、背面受力均匀,气流阻力减小,调控反馈阻力小,增强了气体对涡轮的做功能力,提高了增压器的效率;4.改进了气动弧形叶片结构,减小了气动弧形叶片顶面、底面和与其配合的后盖和安装盘的摩擦面,增强了气动弧形叶片的瞬时响应性,有效的改善了由于气动弧形叶片受热变形带来的影响;5.气动弧形叶片由于减轻了质量,减小了叶片的转动惯量,节约了材料,提高了叶片的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图;
图2是本实用新型压气机端内部结构示意图;
图3是本实用新型涡轮机端内部结构示意图;
图4是本实用新型可调盘组件拨叉部分结构示意图;
图5是本实用新型可调盘组件可调气动弧形叶片部分结构示意图;
图6是本实用新型水冷轴承体结构示意图;
图7是本实用新型气动弧形叶片底部立体结构示意图;
图8是本实用新型气动弧形叶片侧部立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
实施例:如图1至图8所示,一种带有新型气动弧形叶片和水冷轴承体的可变喷嘴涡轮增压器,包括涡轮箱1、水冷轴承体2、压气机壳3与真空阀4。水冷轴承体2设置在涡轮箱1与压气机壳3之间,连接涡轮箱1与压气机壳3。水冷轴承体2内设置有水冷通道8。涡轮箱1与水冷轴承体2之间设置有涡轮叶轮10,压气机壳3与水冷轴承体2之间设置的压气机叶轮11,涡轮叶轮10与压气机叶轮11之间设置有转轴9。水冷轴承体2内设置有润滑油通道6和涡轮转轴通道7,涡轮转轴通道7内设置有转轴9。转轴9上设置有涡轮叶轮10和压气机叶轮11。靠近涡轮箱1一端的转轴9设置有涡轮叶轮10,靠近压气机壳11一端的转轴9上设置有压气机叶轮11。水冷通道8设置在位于涡轮箱1一侧的水冷轴承体2内,水冷通道8中具有从发动机水冷却系统引来冷却水,该冷却水经发动机水泵产生的压力,使其围绕润滑油通道6和涡轮转轴通道7流动,并带走润滑油的热量和从涡轮叶轮10端高温废气经水冷轴承体2传导过来的热量,冷却水冷轴承体2,从而降低了增压器系统温度。水冷轴承体2内水冷通道8的设置,有效的阻止热量的传递,可以降低涡轮箱1端的温度。涡轮箱1内设置有可调盘组件5,可调盘组件5与涡轮箱1相匹配。可调盘组件5上设置有气动弧形叶片12、拨叉盘13、拨叉14。气动弧形叶片12的一端设置有拨叉14,拨叉盘13设置在气动弧形叶片12与拨叉14之间,可调盘组件5的气动弧形叶片12与拨叉14相匹配,可调盘组件5的拨叉盘13与涡轮箱1相匹配。气动弧形叶片12叶型为弧形,气动弧形叶片12的叶片数为7~13个。气动弧形叶片12的顶部侧面呈梯形结构,气动弧形叶片12顶面15为平面结构,气动弧形叶片12的两侧面中部16与顶部呈圆弧过渡结构,气动弧形叶片12顶面15的面积小于气动弧形叶片12中部16横截面的面积,气动弧形叶片12底面17的面积小于气动弧形叶片12中部16横截面的面积,气动弧形叶片12的底部侧面呈梯形结构,气动弧形叶片12底面17为平面结构,气动弧形叶片12的两侧面的中部16与底部呈圆弧过渡结构。气动弧形叶片12呈弧形结构,气体流场合理,叶片受力均匀。气动弧形叶片12弧形流线结构的改进,使气动弧形叶片12工作时,控制气体流场更合理,气动弧形叶片12正面、背面受力均匀,气流阻力减小,调控反馈阻力减小,使气体对涡轮的做功能力增强,提高了增压器的效率。减小了气动弧形叶片12顶面15、底面17所受的摩擦力,增强了气动弧形叶片12的瞬时响应性,有效的改善了由于气动弧形叶片12受热变形带来的影响。气动弧形叶片12由于减轻了质量,减小了叶片的转动惯量,节约了材料,提高了叶片的使用寿命。气动弧形叶片12依据设定的燃气速度、燃气压力、温度等设计而成,性能优于同类产品中应用的对称型叶片。可调盘组件5的气动弧形叶片12采用金属粉末注射成型工艺制造,既能满足可调盘高温、高压工况要求,又能满足耐磨擦、耐腐蚀的性能要求,性能稳定,不易变形。真空阀4设置在水冷轴承体2上,真空阀4依据发动机传给的气体真空度,带动拨叉14转动,气动弧形叶片12在拨叉14的带动下也进行相应的转动。气动弧形叶片12的角度进行变化,调节进气量,从而有效的调节涡轮流通面积,使增压器能够能够与发动机工作状况紧密结合,即能够随发动机排气管燃气量、燃气压力与温度不同,改变气动弧形叶片12的工作角度,使增压器处于最佳工作状态,促进发动机燃料的充分燃烧,节省资源,以满足发动机需求。水冷轴承体2内水冷通道8的设置,有效的阻止热量的传递,可以降低涡轮箱1端的温度,从而降低可调盘组件5的整体温度,有效保证可变喷嘴增压器可调盘组件5工作可靠性,保证气动弧形叶片12、拨叉14等能够随控制要求灵活转动,不会由于高温而卡滞,从而改善发动机废气的排放水平,提高发动机的性能,使发动机废气排放达到国家规定标准。
使用此增压器时,将增压器与发动机装配好。根据发动机工况的需求,通过发动机上的电控装置对真空阀的真空度进行控制。增压器上可调盘组件5的设置满足了发动机的需求。当发动机低速工况时,排气管排出燃气少,所需的气体较少,根据真空阀4,调节拨叉14,进而调节气动弧形叶片12,气动弧形叶片12向内旋转,气体的流通截面减少,使通过的燃气流速增大,从而使增压器转速增加,增加了发动机低速工况进气量;发动机高速工况时,发动机输出功率增大,耗油量增大,所需的气体增大,真空阀4根据发动机所需进行压力调整,带动拨叉14转动,从而带动气动弧形叶片12转动,气动弧形叶片12向外旋转,气体的进气面积增大,气体流速相对降低,即满足发动机大功率的需求,又控制了进气压力的增加,降低了增压器转速,保证了发动机可靠性。水冷轴承体2的水冷通道8,从发动机带来的冷却水,经水冷通道8对水冷轴承体2进行冷却,从而降低增压器的温度,提高增压器工作的可靠性;同时降低了可调盘组件5的整体温度,有效保证可变喷嘴增压器可调盘组件5工作的可靠性,保证拨叉盘13上气动弧形叶片12和拨叉14等能够随控制要求灵活转动,而不会由于高温而卡滞,从而改善发动机废气的排放水平,提高发动机的性能,使发动机废气排放达到国家规定标准,满足发动机的需求。
本实用新型结构简单,水冷轴承体内水冷通道的设置,增强了可变喷嘴增压器的工作可靠性。增压器内可调盘组件的设置,气动弧形叶片的改进,有效的调整了发动机的进气量,提高了可调盘组件效率,从而促进发动机各个工况燃料的充分燃烧,提高了发动机性能和工作的可靠性,改善了发动机的排放水平,有利于推广应用。