[发明专利]快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明属于涡轮增压器领域，具体是一种快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器技术通过涡轮增压器提高进气密度，可以全面改善发动机的动力性、经济性以及排放指标等综合性能，给发动机注入强劲动力，被誉为内燃机发展史上的第二个里程碑。

为了提高涡轮增压器的经济性能，近年许多厂家进行了大量的研究，研究结果表明可变喷嘴环截面涡轮增压器是最有效的方法之一。

国外，可变喷嘴截面涡轮增压器已经逐渐成熟并逐渐在推向市场。国内，此类产品还大多处理研究阶段，主要原因是其关键零件喷嘴环的材料、设计、加工和制造不过关。

增压技术是提高发动机动力性能的主要措施之一，而应用最广泛的是采用涡轮增压技术。涡轮增压器是利用发动机排出废气的能量，通过涡轮变为机械功，带动涡轮叶轮传动，与涡轮叶轮同轴的压气机叶轮也以同样的速度高速运转，将新鲜空气压缩后，送入发动机气缸，提高发动机气缸的空气密度和充气量，从而提高了发动机的功率，改善了燃油的燃烧条件，使燃油充分燃烧，因而降低了燃油消耗，减少了排入大气的废气中有毒物的比例，进而最终实现环保节能，提高发动机功率的作用。

然而车用涡轮增压器应有较宽广的工作范围，因为在发动机低速运转时，由于废气提供的能量很少，涡轮增压器的转速太低，难以提供适合的增压压力 和充足的进气量，也就难以产生较大的转矩；再是发动机在高速运转时，由于排气温度和压力很高，可能会造成增压器超速。另外，由于增压器响应的滞后，使得在过渡过程中油量供给的响应比进气量供给的响应快，并因此而导致发动机的瞬态响应性能差和冒烟加速。为了解决这些问题，人们采用了减小增压器转动惯量、安装废气放气阀、辅助空气喷射、调节喷嘴环开度等诸多方法。调节喷嘴环开度的方法因其发动机性能改善的优势明显而得到了广泛的认可。采用可变喷嘴环涡轮增压器与采用普通增压器相比，发动机的低速转矩、烟度和油耗都得到了改善。

可变喷嘴增压器(VNT)通过改变涡轮的流通截面来实现与柴油机在各个转速工况下的最佳匹配。所有的工况点与发动机都能有良好的匹配，使发动机的性能都能达到较佳。配有一可调节的喷嘴环，它能通过调节喷嘴环上的可变舌片位置而改变涡轮的流通截面。从而使它在低速时像一快速反应的小涡轮而在高速时像一高效率的大涡轮。使发动机不仅能够保持高速时的涡轮效率，而且可以提高低速时的涡轮效率，通过减少涡轮流通截面，能最大程度的减少涡轮滞后现象。也能在高速流动时减少废气的摩擦而使发动机输出更大的功率。使用可变喷嘴增压器，能提高发动机的低速扭矩性能及加速性能，并大幅度的降低发动机的排气烟度。可变喷嘴涡轮增压器的结构是把固定喷嘴改为可调喷嘴，通常情况下可分为轴流式和径流式两种。轴流式可变喷嘴涡轮增压器主要用于大型发动机，涡轮效率高。径流式可变喷嘴涡轮增压器主要应用范围是中、小型发动机。本发明可变喷嘴截面涡轮增压器属于径流式可变喷嘴涡轮增压器。

现有可变喷嘴截面涡轮增压器控制导流叶面的开启角度是需要先参考一系列的发动机运行工况(例如气门开启，发动机转速，大气压力和水温等)，发动 机控制单元将计算最合适的涡轮增压器压力，之后通过位置反馈装置反馈给ECU，并计算目前增压器所需要的导流叶片截面积大小，之后由真空调节器通过真空度改变增压器内部调节杆位置，并推动喷嘴环上可变舌片倾斜或垂直的角度带动喷嘴环，之后喷嘴环再联动内部的导流叶片，调节其开启/关闭的角度，从而实现可变截面技术，满足发动机的低速扭矩性能及加速性能。

现有的涡轮增压器可变喷嘴环如附图1和附图2所示，它包括一个驱动环、三个支撑轮、三个支撑轮轴、十一个从动摇臂、十一个叶片、一个叶片座、三个台阶销钉和一个喷嘴座。支撑轮通过支撑轮轴安装在叶片座上，支撑轮和支撑轮轴之间采用间隙配合，支撑轮轴和叶片座之间采用间隙配合。叶片和从动摇臂通过焊接固定安装在叶片座上，叶片和叶片座之间采用间隙配合。驱动环装配在3个支撑轮的卡槽中。台阶销钉安装在叶片座上的销钉孔内，台阶销钉和叶片座上的销钉孔采用间隙配合。在喷嘴座上设有三个用来将喷嘴座安装在涡轮增压器中间体上的螺钉孔内。

附图3为现有的可变喷嘴环安装在涡轮增压器上的示意图，它包括中间体，蜗壳，放气阀，喷嘴环，叶片座通过台阶销钉安装在涡轮增压器中间体上，台阶销钉和涡轮增压器中间体上的销钉孔采用间隙配合。喷嘴座通过螺钉安装在涡轮增压器中间体上。