[发明专利]可变容积涡轮机的喷嘴调节机构

说明书

本发明涉及一种径向流动的可变容积涡轮机的喷嘴调节机构，可变容积涡轮机可用作内燃机的增压机(排气涡轮增压器)。这种径向流动的可变容积涡轮机构造成：工作气体从涡轮机壳体中螺旋形的涡管经过多个可变角度的喷嘴叶片，使气体流动到涡轮机转子，使得气体驱动转子旋转。

近年来，如果内燃机有增压机的话，越来越普遍的情况是带有可变容积涡轮机形式的增压机。这种涡轮机根据发动机的工作状态改变由螺旋形涡管传输到涡轮机转子的排出气体的流速，涡轮机进行这种变化，使得发动机排出气体的流速与能够产生增压机最佳工作状态的流速相匹配。

图7和图8中示出了传统增压机的基本结构。图7为属于现有技术的带可变容积涡轮的增压机的透视图。图8示出了在现有技术中连接板3、连杆1和喷嘴叶片2是如何连接的。在图7中，10为涡轮机壳体，11为在涡轮机壳体10外周的螺旋形涡管。12为涡轮机转子，通过轴承(未示出)支撑在中心壳体上，使得其可以自由转动。转子与压缩机(亦未示出)同轴。

2为喷嘴叶片，多个喷嘴叶片在涡管11的内周边上沿涡轮机圆周的空间设置。在喷嘴内端的喷嘴轴02支撑在喷嘴支座(nozzle mounts)4上，使得喷嘴轴可以自由的转动而改变喷嘴叶片的角度，喷嘴支座4固定在涡轮机壳体10上。14为废气壳体，一旦气体完成了膨胀作功以驱动涡轮机转子12的工作后，废气壳体引导废气排出发动机。废气壳体固定到涡轮机壳体10上。

3为盘状连接板，其由涡轮机壳体10支撑而可以自由转动。凹口3a沿周边设置，连杆1(下面将简要描述)可以接合在凹口中。07为通过连接板3驱动喷嘴叶片2的致动器。005为将致动器07的致动器杆7与连接板3相连的杆。

图5和6示出了连接板3、连杆1和喷嘴叶片2是如何组装的。凹口(长方形孔(oblong holes))3a沿涡轮机圆周以等距离间隔设置在盘形连接板3的内周上。形成在连杆1的外端的凸起6接合在凹口(长方形孔)3a中，使得凸起可以转动并且滑擦凹口的表面。各前述喷嘴叶片2的喷嘴轴02固定到一个连杆1的内端。

在这种可变容积涡轮机中，致动器07的往复位移通过致动器杆7和曲柄机构的杆005传递到连接板3，从而驱动连接板3转动。当连接板3转动时，接合在连接板3的凹口3a中的连杆1的凸起6沿着连接板的圆周运动。固定在连杆1的内端的喷嘴轴02转动。这使得喷嘴叶片2转动，改变喷嘴叶片的角度。

在图7和8所示的可变容积涡轮机中，在连杆1的外端的凸起6接合在沿涡轮机圆周以均匀间隔设置在盘状连接板3内侧的凹口3a内。喷嘴叶片2的喷嘴轴02固定在连杆1的内端。上述大多数可变容积涡轮机在汽车内燃机的增压机中用作排气涡轮机。这种增压机较小，所以喷嘴轴02和喷嘴叶片2的连接孔必须具有较小的直径，在强度方面无法承受太大的力。一般，通过加压来形成喷嘴叶片2和连杆1之间的连接以便保证强度。在图7和图8所示的现有技术的设计中，喷嘴轴02的边缘推入连杆1的连接孔，连接孔卡住喷嘴轴02的边缘。喷嘴轴的端部随后被铆接或焊接，使得喷嘴叶片2和连杆1不能相对转动，保持固定。因此，喷嘴叶片2和连杆1相互结合。

换言之，在现有技术中，当连接孔卡住喷嘴轴02的边缘时，连接孔和边缘都被迫产生变形。因此，为了将喷嘴叶片2的轴02与连杆1紧固在一起，需要很大的力将轴压入连接孔。当采用现有技术的工艺时，如上所述，用很大的力使小直径的轴02强制进入小直径连接孔中而使两者结合在一起。其结果是，当较大的旋转力作用在喷嘴轴02的上述边缘和连接孔连接的区域时，喷嘴轴02有可能断裂或一些连接孔会裂开，或者两者连接的部分会被破坏。

此外，由于暴露在废气中的喷嘴叶片2受到相当高的温度，喷嘴轴02的边缘进入连接孔中而使喷嘴叶片2和连杆在此处相互结合的部分也承受高温。如上所述，因通过变形而形成连接，则在高温下的强度将降低。这使得喷嘴叶片2的喷嘴轴02更易于出现上述类型的破坏。

可变容积涡轮机的叶片角度必须精细地控制。在所述的现有技术中，喷嘴叶片2相对于连杆1的角度在组装过程中借助于卡具(jig)来设定。这就要求大量的组装过程及特殊的组装工具(如卡具)，增加了生产成本。

鉴于现有技术设计中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有下述特征的可变容积涡轮机的喷嘴调节机构。将由致动器驱动的喷嘴驱动件与喷嘴叶片连接的连接杆和喷嘴叶片上的喷嘴轴的边缘具有很高的强度并且不会变形。不需要诸如卡具等特殊的组装工具，并且以较少的组装步骤和较低的成本就可以获得高精度的连接。