CN208816229U - 一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，包括安装盘(1)、静叶片固定盘(4)和动叶片拨动盘(5)，其中：所述安装盘(1)的下方间隔设置有静叶片固定盘(4)，所述静叶片固定盘(4)的顶部外侧沿周向等间隔固定设置有多个静叶片(42)；所述安装盘(1)的底面内侧沿周向等间隔分布有多个可水平转动的动叶片(3)；所述安装盘(1)的顶部设置有可水平转动的动叶片拨动盘(5)，所述动叶片拨动盘(5)与动叶片(3)之间具有联动连接机构。本实用新型公开的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其可以有效地提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，提升安全可靠性，从而充分满足涡轮增压器的工作需求。

Description

一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环

技术领域

本实用新型涉及废气涡轮增压技术领域，特别是涉及一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环。

背景技术

目前，涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油降耗和改善排放必不可少的零部件。不断升级的排放标准，迫使发动机在不降低其性能的前提下，必须达到排放标准要求的指标。

涡轮增压器可以满足发动机不同工况下，对增压空气变化的需求，通过改变可变几何截面喷嘴环叶片的开度，从而调整涡轮增压器的转速，从而改变发动机的进气量，优化发动机的燃烧工况，减少排放物的生成，继而做到能够同时满足发动机的性能指标和排放标准。

随着该技术的应用推广，对于当前的可变几何截面喷嘴环，其在使用过程中，会出现喷嘴环的功能失效或整机热效率下降等问题，具体表现有：涡轮增压器低速响应差、压气机喘振、整机振动、异响、发动机排气温度高、涡轮转子超速、发动机功率低、扭矩不足等现象。导致出现上述现象的根源之一是：可变几何截面喷嘴环的组件故障发生卡死，喷嘴环的叶片机构不能调节，在发动机不同的运行工况下，喷嘴环叶片的卡死，会导致发动机出现不同的故障，故而可变几何截面喷嘴环的结构可靠性，将直接影响着所应用的可变几何截面的涡轮增压器运行的安全稳定性。因此，在满足可变几何截面涡轮增压器性能的需求外，如何提高可变几何截面喷嘴环的安全稳定性，是影响可变几何截面涡轮增压器的关键。

对于现有的可变几何截面喷嘴环，由于喷嘴环动叶片的转动造成动叶片进口角及出口角的变化，导致叶片叶栅通道气体流动特性的变化，在喷嘴环叶片非设计点工况下会引起喷嘴环气动性能恶化、热效率降低，从而导致涡轮级效率下降。

因此，现有的可变几何截面喷嘴环存在以下问题亟需解决：

第一，由于喷嘴环动叶片的转动造成动叶片进口角及出口角的变化，导致叶片叶栅通道气体流动特性的变化，在喷嘴环叶片非设计点工况下，会引起喷嘴环气动性能恶化、热效率降低，从而导致涡轮级效率下降；

第二，可调喷嘴环动叶片在长时间的高低温交变状态下工作，高温及温差会导致喷嘴环叶片调节机构发生不可逆转的热变形，容易造成可调机构卡死，造成可调机构完全失效，失去调节涡轮增压器进气流量的能力；

第三，为了保证发动机能够达到相应的排放标准，需要精确控制发动机在全工况任意工况点的进气量，要求精确控制涡轮增压器的转速，因此如何精确控制可变几何截面喷嘴环叶片的开度，成为了评判可变几何截面喷嘴环调节能力的关键技术。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以有效地提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，提升安全可靠性，从而充分满足涡轮增压器的工作需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，通过采用静叶片和动叶片的结构组合形式，其可以有效地提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，提升安全可靠性从而充分满足涡轮增压器的工作需求，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，包括安装盘、静叶片固定盘和动叶片拨动盘，其中：

所述安装盘的下方间隔设置有静叶片固定盘，所述静叶片固定盘的顶部外侧沿周向等间隔固定设置有多个静叶片；

所述安装盘的底面内侧沿周向等间隔分布有多个可水平转动的动叶片；

所述安装盘的顶部设置有可水平转动的动叶片拨动盘，所述动叶片拨动盘与动叶片之间具有联动连接机构，该联动连接机构用于当动叶片拨动盘水平转动时，带动所述动叶片一起转动，实现对动叶片的开度的调整。

其中，所述安装盘的顶面沿周向等间隔分布有多个动叶片拨盘导向销孔，每个动叶片拨盘导向销孔中插入有一个动叶片拨盘导向销的底部；

所述动叶片拨动盘的底部在与动叶片拨盘导向销相对应的位置开有一条圆环形的拨动盘导向槽；

所述动叶片拨盘导向销的顶部插入所述拨动盘导向槽中。

其中，所述联动连接机构具体包括以下结构：

所述动叶片拨动盘的顶部等间隔开有多个拨动盘从动拨叉卡槽；

所述安装盘的顶面内侧沿周向等间隔分布有多个安装盘动叶片安装孔，每个安装盘动叶片安装孔中贯穿设置有一个动叶片支撑销；

每个动叶片支撑销的底部与一个动叶片固定连接；

每个拨动盘从动拨叉卡槽与一个从动拨叉的一端对应卡接，从动拨叉的另一端具有支撑销连接孔，支撑销连接孔中插入有动叶片支撑销的顶部。

其中，两个安装盘动叶片安装孔之间的位置具有一个动叶片限位块安装孔；

动叶片限位块安装孔与安装盘动叶片安装孔位于同一圆周线上；

动叶片限位块安装孔上固定连接有动叶片限位块。

其中，所述动叶片限位块的形状为L形；

所述动叶片限位块的内侧端连接在动叶片限位块安装孔上，动叶片限位块的外侧端与所述从动拨叉的中部对应设置。

其中，每个所述静叶片的顶部设置有一个固定盘安装定位台，所述安装盘的底面与每个固定盘安装定位台相对应的位置上设置有一个安装盘静叶片固定槽；

所述固定盘安装定位台插入安装盘静叶片固定槽中。

其中，所述固定盘安装定位台与安装盘静叶片固定槽之间为过盈装配。

其中，所述安装盘的外圆周面上设置有环形分布的密封环安装槽；

所述密封环安装槽内套有上下贴合的两条密封环。

其中，所述动叶片拨动盘的内圆周面等间隔设置有多个拨动盘压力平衡孔。

其中，所述动叶片拨盘导向销的数量少于拨动盘压力平衡孔数量；

所述静叶片的数量比动叶片的叶片数量多一片。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其通过采用静叶片和动叶片的结构组合形式，其可以有效地提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，提升安全可靠性，并提出了一种控制结构的设计方法，以达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度的目的。从而充分满足涡轮增压器的工作需求，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型还提出了一种控制结构的设计方法，以达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度的目的。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的立体爆炸示意图；

图2为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环沿着径向的截面结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的整体外观结构示意图一；

图4为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的整体外观结构示意图二；

图5为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中动叶片与安装盘的连接结构，从上往下看时的示意图；

图6为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中动叶片与安装盘的连接结构，倒立放置时的示意图；

图7为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中静叶片与安装盘的连接结构，从上往下看时的示意图；

图8为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中静叶片与安装盘的连接结构，倒立放置时的示意图；

图9为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的动叶片具有最大开度时，与静叶片、静叶片固定盘的位置关系示意图；

图10为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的动叶片具有最小开度时，与静叶片、静叶片固定盘的位置关系示意图；

图11为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的安装盘在从上往下看时的示意图；

图12为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的安装盘的倒立放置时的示意图；

图13为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的动叶片拨动盘在从上往下看时的示意图；

图14为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的动叶片拨动盘的倒立放置时的示意图；

图15为本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环中的动叶片限位块的参数设计示意图；

图16为本实用新型提供的装配在涡轮增压器上的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环沿着径向的截面结构示意图；

图中，1为安装盘，2为从动拨叉，3为动叶片，30为动叶片支撑销，4 为静叶片固定盘，5为动叶片拨动盘，6为动叶片拨盘导向销，7为密封环， 8为动叶片限位块；

11为安装盘定位销孔，12为安装盘动叶片安装孔，13为动叶片拨盘导向销孔，14为动叶片限位块安装孔，15为安装盘静叶片固定槽，16为密封环安装槽；

41为静叶片固定盘定位销孔，42为静叶片，43为固定盘安装定位台；

50为拨动盘从动拨叉卡槽，51为拨动盘主动拨叉卡槽，52为拨动盘压力平衡孔，53为拨动盘导向槽。

901为涡轮箱，902为轴承体，903为隔热罩，904为涡轮转轴，905为废气进气流道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图15，本实用新型提供了一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，包括安装盘1、静叶片固定盘4和动叶片拨动盘5，其中：

所述安装盘1的下方间隔设置有静叶片固定盘4，所述静叶片固定盘4 的顶部外侧沿周向(即圆周方向)等间隔固定设置有多个静叶片42；

所述安装盘1的底面内侧沿周向等间隔分布有多个可水平转动的动叶片 3；

所述安装盘1的顶部设置有可水平转动的动叶片拨动盘5，所述动叶片拨动盘5与动叶片3之间具有联动连接机构，该联动连接机构用于当动叶片拨动盘5水平转动时，带动所述动叶片3一起转动，从而实现对动叶片3的开度的调整。

在本实用新型中，具体实现上，为了让动叶片拨动盘5能够在所述安装盘1的顶部进行水平转动，具体结构如下：

所述安装盘1的顶面沿周向等间隔分布有多个动叶片拨盘导向销孔13，每个动叶片拨盘导向销孔13中插入有一个动叶片拨盘导向销6的底部；

所述动叶片拨动盘5的底部在与动叶片拨盘导向销6相对应的位置开有一条圆环形的拨动盘导向槽53；

所述动叶片拨盘导向销6的顶部插入所述拨动盘导向槽53中，并且在外力作用下，拨动盘导向槽53由动叶片拨盘导向销6的支撑下，进行顺时针或者逆时针的相对转动。

在本实用新型中，具体实现上，所述联动连接机构具体包括以下结构：

所述动叶片拨动盘5的顶部等间隔开有多个拨动盘从动拨叉卡槽50；

所述安装盘1的顶面内侧沿周向等间隔分布有多个安装盘动叶片安装孔 12，每个安装盘动叶片安装孔12中贯穿设置有一个动叶片支撑销30；

每个动叶片支撑销30的底部与一个动叶片3固定连接(具体为焊接)；

每个拨动盘从动拨叉卡槽50与一个从动拨叉2的一端对应卡接，从动拨叉2的另一端具有支撑销连接孔，支撑销连接孔中插入有动叶片支撑销30 的顶部。

需要说明的是，对于本实用新型，动叶片支撑销30枢接在所述安装盘1 上，可在从动拨叉2的拨动下，所述安装盘1上进行水平的顺时针或者逆时针旋转，即来回被拨动，从而带动底部的动叶片3一起转动，从而调整动叶片3的开度。

具体实现上，动叶片支撑销30的顶部焊接在从动拨叉2的支撑销连接孔中。

具体实现上，两个安装盘动叶片安装孔12之间的位置具有一个动叶片限位块安装孔14；

动叶片限位块安装孔14与安装盘动叶片安装孔12位于同一圆周线上，也就是说，动叶片限位块安装孔14和安装盘动叶片安装孔12与安装盘1的中心点之间的间距相等；

动叶片限位块安装孔14上固定连接有动叶片限位块8。

具体实现上，两个拨动盘从动拨叉卡槽50之间的中间位置具有一个拨动盘主动拨叉卡槽51。

具体实现上，所述动叶片限位块8的形状可以为L形。

具体实现上，所述动叶片限位块8的内侧端连接在动叶片限位块安装孔 14上，动叶片限位块8的外侧端与所述从动拨叉2的中部对应设置。

在本实用新型中，具体实现上，每个所述静叶片42的顶部设置有一个固定盘安装定位台43，所述安装盘1的底面与每个固定盘安装定位台43相对应的位置上设置有一个安装盘静叶片固定槽15；

所述固定盘安装定位台43插入安装盘静叶片固定槽15中。

因此，通过固定盘安装定位台43和安装盘静叶片固定槽15的配合连接，使得静叶片固定盘4与安装盘1固定连接，保持位置相对固定。

具体实现上，所述固定盘安装定位台43与安装盘静叶片固定槽15之间为过盈装配。

具体实现上，所述静叶片固定盘4的底部还开有一个静叶片固定盘定位销孔41，用于与外部的涡轮增压器整机进行装配。

在本实用新型中，具体实现上，所述安装盘1的顶面外侧设置有一个安装盘定位销孔11，用于与外部的涡轮增压器整机进行装配。

在本实用新型中，具体实现上，所述安装盘1的外圆周面上设置有环形分布的密封环安装槽16；

所述密封环安装槽16内套有上下贴合的两条密封环7。

在本实用新型中，具体实现上，所述动叶片拨动盘5的内圆周面等间隔设置有多个拨动盘压力平衡孔52。

具体实现上，所述动叶片拨盘导向销6的数量少于拨动盘压力平衡孔52 数量。

为了更加清楚地理解本实用新型，下面就本实用新型的具体应用场景做说明，该应用场景也是现有的喷嘴环的常见应用场景。

参见图16所示，当两个本实用新型提供的喷嘴环应用到汽车发动机的涡轮增压器上时，发动机燃烧后的废气通过排气歧管排到涡轮箱901内，涡轮箱(901)的左侧具有隔热罩903并且内部具有轴承体902，废气通过涡轮箱901上下两头的废气进气流道905进入本实用新型提供的喷嘴环，A箭头方向和B箭头方向为废气的进气方向，首先通过本实用新型提供的整体式双叶片组可变截面喷嘴环中由多个静叶片42(位于静叶片固定盘4上)组成的静叶片组，气流得到了初步的梳理，之后进入由多个动叶片3组成的动叶片组，通过动叶片组的叶片开度，来调节来满足汽车发动机的不同工况的性能需求，之后进入涡轮转轴904带动涡轮增压器转子的旋转，起到废气涡轮增压的作用，最后废气通过涡轮箱901的出气口排出，其废气出气方向如箭头 C所示。

在本实用新型中，具体实现上，为了减小激波，提高涡轮级的可靠性，在本实用新型中，所述静叶片42的数量比动叶片3的叶片数量多一片，匹配使用的涡轮增压器中涡轮叶轮的叶片数要比动叶片的数量少一片。

需要说明的是，对于本实用新型，可以通过拨动动叶片拨动盘5，使得动叶片3一起转动，从而可以改变动叶片3的开度，从而调整本实用新型的整体叶片组的开度。参见图9、图10所示，分别为本实用新型提供的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环组件的叶片最大、最小开度示意图，也就是，动叶片具有最大开度、最小开度时，与静叶片、静叶片固定盘的位置关系示意图。

对于本实用新型，多个静叶片42组成的静叶片组，起到引导气体流动方向与控制流动截面面积的作用，要求叶片的入口结构角与气体进入喷嘴环叶片时的气流角相等，由于是固定式叶片组，在全工况条件下，叶片入口结构角与气体进入喷嘴环叶片时的气流角多数情况下是不相等的，会导致气体通过喷嘴环叶片受到的摩擦损失较大。现有的单一固定式静叶片组涡轮喷嘴在气体流量减小时，涡轮进气周向速度加大，涡轮变为冲动式叶轮而不利于废气能量的充分利用，涡轮效率偏低，喷嘴叶片距离涡轮过远，气流混合损失上升。

为此，本实用新型通过引入由多个动叶片组成的动叶片组，气流路径优化明显，使得气体的沿程损失降低，由于动叶片的打开形成涡轮喷嘴出口的截面急剧减小，废气在喷嘴流道中得到迅速加速，废气的内能可以有效转化为动能，有助于提高涡轮级的热效率。在小流量工况下，动叶片组和静叶片组形成的双叶片组喷嘴环，相对于现有的单一动叶片组VNT(可变式喷嘴涡轮增压器)涡轮喷嘴在喷嘴出口处具有较大的气流角，喷嘴出口径向速度增加，周向速度降低，降低了涡轮叶轮变为冲动式叶轮的可能，双叶片组更能满足气体的流动方向及变化的要求，实现气体在喷嘴环内的流动由径向平稳的向轴向转换，降低气体摩擦损失，优化减少叶片出口尾迹损失以及进入涡轮叶轮的撞击损失，综合提高涡轮级的整体热效率。

此外，需要说明的是，现有的可变几何截面喷嘴环在长期使用中会出现喷嘴环叶片卡死不能转动的现象，表现为喷嘴环动叶片组件(2，3)不能随动叶片拨动盘5灵活转动或完全卡死不能转动，导致涡轮增压器出现喘振、振动、异响、发动机排气温度高、涡轮增压器超速、发动机功率不足、扭矩偏低等现象，严重影响涡轮增压器的工作性能，如果不及时排除故障，可以导致涡轮增压器严重损坏。因此，提高可变几何截面喷嘴环的可靠性对涡轮增压器乃至对发动机而言至关重要。

发动机燃烧后的废气中所含有的积碳，是影响可变几何截面喷嘴环卡死的重要原因，因此，在可变几何截面喷嘴环结构设计上如何避免积碳的滞留成为设计的关键。本实用新型通过试验研究发现，可变几何截面喷嘴环零部件的装配间隙是影响喷嘴环卡死的重要因素之一，在动叶片拨动盘5与从动拨叉2的装配接触位置、动叶片拨动盘5与安装盘1的装配接触位置、安装盘1与喷嘴环动叶片3的装配接触位置最容易发生积碳的累积滞留，在长期工作状态下，积碳无法被清理会导致组件运动副间的运动不灵活，最终不能运动而导致完全卡死。因此，减小可变几何截面喷嘴环零部件的装配间隙是提高可变几何截面喷嘴环可靠性的一个优化方向，但是，受到诸如高温、高压、热冲击等使用工况的影响，具有一定的装配间隙是必要的，不能过渡减小，避免零部件过度受热膨胀造成机构卡死，这就意味着发生积碳滞留的若干缝隙是不能完全避免的，因此，对于本实用新型，可以通过以下途径提高可变几何截面喷嘴环的可靠性，即对安装盘动叶片安装孔12、从动拨叉2、喷嘴环动叶片3、动叶片拨动盘5进行表面处理，在安装盘动叶片安装孔12、从动拨叉2、喷嘴环动叶片3和动叶片拨动盘5的表面添加耐高温的高分子材料镀层(具体可以为现有的任意一种耐高温的高分子材料镀层)，使得积碳在零部件上的附着力降低，减小可变几何截面喷嘴环发生卡死的可能性。

另外，本实用新型通过优化运动部件的结构设计来提高可变几何截面喷嘴环的可靠性。本实用新型设计了的安装盘1和动叶片拨动盘5，有助于本实用新型的动叶片组中积碳的自清洁，而且安装盘1和动叶片拨动盘5便于加工，装配便捷，单件更改优化更换性高。

需要说明的是，对于本实用新型设计的安装盘1，有助于整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环保持清洁，便于加工、装配，如图11、图12所示。安装盘定位销孔11用于固定整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环在涡轮增压器整机的装配位置，安装盘静叶片固定槽15与静叶片固定盘4上的固定盘安装定位台43对应设置且数量一致，使用静叶片做叶片的高度定位台，既降低了涡轮进气的气流损失，又起到了一定的气流导流作用，有助于提高整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的热效率。

同时，本实用新型提供的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环安装在涡轮增压器内，与涡轮箱配合安装存在的间隙会导致喷嘴环内部形成积碳，采用两个密封环7固定在密封环安装槽16内，可以大幅降低涡轮废气进入喷嘴环内，减小废气在喷嘴环内形成积碳附着，有利于提高整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的可靠性。

需要说明的是，对于本实用新型设计的动叶片拨动盘5，有助于整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环动叶片组积碳的自清洁，如图13、图14所示。动叶片拨动盘5上周向环带处(即内圆周面)设计有拨动盘压力平衡孔52，以此保证动叶片拨动盘5在安装盘1内受到的气体压力均衡，避免动叶片拨动盘5受到的气体压力的变化而导致动叶片拨动盘5偏向一侧而导致喷嘴环叶片3转动不灵活的现象。

同时，动叶片拨动盘5在装配时，面向安装盘1的方向一侧设计有拨动盘导向槽53，动叶片拨盘导向销6均匀固定在安装盘1的动叶片拨盘导向销孔13上，动叶片拨盘导向销6另一侧支撑在拨动盘导向槽53内，动叶片拨动盘5既受到动叶片拨盘导向销6的支撑，又受到动叶片拨盘导向销6的限制。动叶片拨盘导向销6的数量要少于拨动盘压力平衡孔52数量，目的在于，保证动叶片拨动盘5在转动的全工况中，不会出现动叶片拨盘导向销6 堵塞动叶片拨动盘压力平衡孔52的现象，避免动叶片拨动盘5的受力不均衡。

对于本实用新型，由于动叶片拨盘导向销6和拨动盘压力平衡孔52 均为均匀分布，因此，在组件安装的时候需要将二者错开一个角度α_b，该值的选择与动叶片拨盘导向销6和拨动盘压力平衡孔52的数量有关。假设动叶片拨盘导向销6的使用数量为n_z，拨动盘压力平衡孔52 的数量为n_k，则动叶片拨盘导向销6和拨动盘压力平衡孔52的安装错装角度α_b(单位：度)，计算公式如下：

由于从动拨叉2通过动叶片支撑销30，来对动叶片3的开度进行调节，使得本实用新型喷嘴环内的气体压力出现波动，在喷嘴环内带来压力差，借助拨动盘压力平衡孔52，动叶片拨动盘5两侧的气体压力差反复变化，使得附着在安装盘1及动叶片拨动盘5上的积碳无法完全附着，起到清理积碳的作用，以此提高了整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的可靠性。

对于本实用新型，为了精确控制叶片组中动叶片的开度，需要保证可变几何截面喷嘴环在装配涡轮增压器的过程中不会出现变形、错位、卡死等装配失误的问题；另外，动叶片限位块8及动叶片拨动盘5是控制可变几何截面喷嘴环动叶片组叶片开度精度的关键结构所在。喷嘴环中动叶片的最小开度，由可调动叶片的结构(具体通过动叶片拨动盘5以及从动拨叉2)决定，动叶片的最大开度，由动叶片限位块8的限位结构决定。

如图10所示，当拨动动叶片拨动盘5，使得本实用新型的喷嘴环中动叶片处于最小开度位置时，从动拨叉2与喷嘴环动叶片3组成的可调动叶片组件之间相互接触，达到了可调动叶片组件关闭的极限，受此结构的影响，此时的位置是本实用新型喷嘴环叶片开度的最小开度位置，此时本实用新型提供的喷嘴环叶片结构可以用于发动机的排气制动工况，在发动机实际使用当中具有重要的作用；

而当拨动动叶片拨动盘5，使得本实用新型的喷嘴环中动叶片处于最大开度位置时，动叶片限位块8与从动拨叉2相接触，受此结构的影响，此时的位置是本实用新型的喷嘴环叶片开度的最大开度位置，此时的本实用新型提供的喷嘴环叶片结构可以广泛匹配发动机的任意工况点。因此，如何设计喷嘴环动叶片限位块8，在本实用新型中，成为控制整体式双叶片组几何截面喷嘴环叶片开度范围的重点。

在本实用新型中，动叶片限位块8主要由两个参数决定了可变几何截面喷嘴环叶片最大开度的控制，即喷嘴环动叶片限位块8顶端距喷嘴环旋转中心O点的半径长度R_x和喷嘴环叶片开度限位块8的凸台宽度h_x。为了便于设计喷嘴环动叶片限位块8，需要按照如下结构进行整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环叶片开度限位块的参数设计，如图15所示。

喷嘴环动叶片限位块8的安装半径与喷嘴环动叶片组件(包括从动拨叉 2和动叶片支撑销30)的安装半径均为R，喷嘴环动叶片限位块8是安装在两个喷嘴环动叶片组件所处弧度的中心位置，因此，喷嘴环动叶片限位块8 的安装位置受动叶片的数量影响，下面的公式(2)给出了喷嘴环动叶片限位块8顶端距喷嘴环的旋转中心O点的半径长度R_x和喷嘴环叶片开度限位块8的凸台宽度h_x之间的关系，即

式中：R为动叶片限位块8的安装半径(单位mm)；n为喷嘴环动叶片的数量；[α]_vane为在动叶片全开时，相对喷嘴环中心O点与喷嘴环动叶片组件(具体为从动拨叉2驱动臂)中心连线，喷嘴环动叶片组件(具体为从动拨叉2驱动臂)的最大旋转角度(单位：度)，即图15所示状态的α角度； h为从动拨叉2驱动臂的宽度(单位mm)。

因此，喷嘴环动叶片组件(具体为从动拨叉2驱动臂)所能调节的范围对应的旋转角度[α]_vane，是影响可变几何截面喷嘴环叶片开度精确控制的重要参数，通过精确控制叶片开度限位块8的凸台宽度h_x，即可达到精确控制喷嘴环动叶片组件(具体为从动拨叉2驱动臂)所能调节的范围对应的最大旋转角度[α]_vane，即达到精确控制本实用新型的喷嘴环叶片开度的目的。

为了更好地理解本实用新型，下面说明本实用新型的装配过程，具体如下：

首先，将动叶片3装配到安装盘1上，根据动叶片3的叶型排布旋向，动叶片拨盘导向销6均匀地排布到安装盘1上，将动叶片拨动盘5安装到安装盘1上，由动叶片拨盘导向销6完全支撑，之后使用氩弧焊接方式，将从动拨叉2和喷嘴环动叶片3焊接成一体；然后，将静叶片固定盘4装配到安装盘1上，将静叶片固定盘4上的固定盘安装定位台43与安装盘1上的安装盘静叶片固定槽15对应安装且过盈装配，最后，使用两个密封环7，按照开口错装180°的位置，装配到密封环安装槽16上，完成本实用新型的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的装配。

对于本实用新型，需要说明的是，为了保证发动机能够达到相应的排放标准，可以精确控制可变几何截面喷嘴环叶片的开度，通过动叶片和静叶片之间的配合，调节动叶片的开度，来精确控制发动机在全工况任意工况点的进气量，从而精确控制本实用新型所应用的涡轮增压器的转速，本实用新型具有良好的叶片开度调节能力。

对于本实用新型，其作为一种制造轻巧、集成度高、可调动叶片控制精度高、喷嘴环热效率高的双叶片组可变几何截面喷嘴环，其通过采用静叶片和动叶片的组合结构形式，优化叶片叶栅通道气体流动特性的变化，

可以有效提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，同时在结构上，提升可变几何截面喷嘴环的安全可靠性，并提出了一种控制结构的设计方法，以达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度的目的。实用新型所涉及的喷嘴环叶片开度的定位限位方法广泛适用于可变几何截面喷嘴环叶片的开度控制策略。

与现有技术相比较，基于以上的技术方案，本实用新型具有以下的有益技术效果：

1、本实用新型提供的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其可以更加合理的引导气体流动方向，控制的气体流动截面面积，降低气体摩擦损失，优化减少叶片出口尾迹损失以及进入涡轮叶轮的撞击损失，综合提高涡轮级的整体热效率；

2、本实用新型通过优化设计动叶片限位块和动叶片拨动盘，达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度(具体通过调节动叶片的开度来实现)的目的，结构上简单易行，便于加工制造；本实用新型所涉及的喷嘴环叶片开度的定位限位设计方法，广泛适用于可变几何截面喷嘴环叶片的开度控制策略；

3、本实用新型设计了一种动叶片拨动盘，有助于整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环动叶片组积碳的自清洁，避免可变几何截面喷嘴环组件因积碳的积累烧结导致可调机构整体结构卡死失效，以此提高了整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环的可靠性；

4、本实用新型所涉及的可变几何截面喷嘴环零部件，采用的是一种分体式高可靠性零部件，除了喷嘴环叶片组件需要焊接外，其余零部件仅通过零部件之间不同的配合状态，即间隙配合、过渡配合，即可将所有的零部件组成一个整体，也就是说，通过焊接以及过盈装配的方式将零部件组成一个整体。该方法既满足了可变几何截面喷嘴环整体安装的装配便捷性、运动件的可靠性，又降低了可变几何截面喷嘴环的生产成本，便于加工制造，便于控制零部件的精度。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其通过采用静叶片和动叶片的结构组合形式，其可以有效地提高可变几何截面喷嘴环的涡轮级效率，提升安全可靠性，并提出了一种控制结构的设计方法，以达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度的目的。从而充分满足涡轮增压器的工作需求，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型还提出了一种控制结构的设计方法，以达到精确控制可变几何截面喷嘴环叶片开度的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，包括安装盘(1)、静叶片固定盘(4)和动叶片拨动盘(5)，其中：

所述安装盘(1)的下方间隔设置有静叶片固定盘(4)，所述静叶片固定盘(4)的顶部外侧沿周向等间隔固定设置有多个静叶片(42)；

所述安装盘(1)的底面内侧沿周向等间隔分布有多个可水平转动的动叶片(3)；

所述安装盘(1)的顶部设置有可水平转动的动叶片拨动盘(5)，所述动叶片拨动盘(5)与动叶片(3)之间具有联动连接机构，该联动连接机构用于当动叶片拨动盘(5)水平转动时，带动所述动叶片(3)一起转动，实现对动叶片(3)的开度的调整。

2.如权利要求1所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述安装盘(1)的顶面沿周向等间隔分布有多个动叶片拨盘导向销孔(13)，每个动叶片拨盘导向销孔(13)中插入有一个动叶片拨盘导向销(6)的底部；

所述动叶片拨动盘(5)的底部在与动叶片拨盘导向销(6)相对应的位置开有一条圆环形的拨动盘导向槽(53)；

所述动叶片拨盘导向销(6)的顶部插入所述拨动盘导向槽(53)中。

3.如权利要求1所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述联动连接机构具体包括以下结构：

所述动叶片拨动盘(5)的顶部等间隔开有多个拨动盘从动拨叉卡槽(50)；

所述安装盘(1)的顶面内侧沿周向等间隔分布有多个安装盘动叶片安装孔(12)，每个安装盘动叶片安装孔(12)中贯穿设置有一个动叶片支撑销(30)；

每个动叶片支撑销(30)的底部与一个动叶片(3)固定连接；

每个拨动盘从动拨叉卡槽(50)与一个从动拨叉(2)的一端对应卡接，从动拨叉(2)的另一端具有支撑销连接孔，支撑销连接孔中插入有动叶片支撑销(30)的顶部。

4.如权利要求3所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，两个安装盘动叶片安装孔(12)之间的位置具有一个动叶片限位块安装孔(14)；

动叶片限位块安装孔(14)与安装盘动叶片安装孔(12)位于同一圆周线上；

动叶片限位块安装孔(14)上固定连接有动叶片限位块(8)。

5.如权利要求4所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述动叶片限位块(8)的形状为L形；

所述动叶片限位块(8)的内侧端连接在动叶片限位块安装孔(14)上，动叶片限位块(8)的外侧端与所述从动拨叉(2)的中部对应设置。

6.如权利要求2所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，每个所述静叶片(42)的顶部设置有一个固定盘安装定位台(43)，所述安装盘(1)的底面与每个固定盘安装定位台(43)相对应的位置上设置有一个安装盘静叶片固定槽(15)；

所述固定盘安装定位台(43)插入安装盘静叶片固定槽(15)中。

7.如权利要求6所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述固定盘安装定位台(43)与安装盘静叶片固定槽(15)之间为过盈装配。

8.如权利要求6所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述安装盘(1)的外圆周面上设置有环形分布的密封环安装槽(16)；

所述密封环安装槽(16)内套有上下贴合的两条密封环(7)。

9.如权利要求6所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述动叶片拨动盘(5)的内圆周面等间隔设置有多个拨动盘压力平衡孔(52)。

10.如权利要求6至8中任一项所述的整体式双叶片组可变几何截面喷嘴环，其特征在于，所述动叶片拨盘导向销(6)的数量少于拨动盘压力平衡孔(52)数量；

所述静叶片(42)的数量比动叶片(3)的叶片数量多一片。