[发明专利]一种固定叶片和可调叶片组合的喷嘴环组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器配件，特别是一种固定叶片和可调叶片组合的喷嘴环组件。

背景技术

涡轮增压器是与内燃式发动机结合使用的装置，用于通过压缩输送到发动机进气口的空气以便与燃料混合并在发动机中燃烧来增大发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体分开地形成，并且还有另一个中间壳体连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间，用于轴承的安装及冷却润滑。涡轮机壳体限定出包围涡轮的大致环形流道，涡轮机组件包括流道通到涡轮中的喷嘴。排气从流道通过该喷嘴流到涡轮，并驱动涡轮转动，涡轮机带动同轴连接的压缩机转动。空气经过压缩机叶轮被压缩，然后从壳体出口连接到发动机进气口。

在利用涡轮增压器来助推发动机性能方面的一个挑战是在发动机的整个工作范围内实现期望大小的发动机功率输出。已经发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的，因此在获得对涡轮增压器提供的助推量更大程度的控制这一目的的驱使下，已经研发出了可变喷嘴尺寸的涡轮增压器。一种类型的可变尺寸涡轮增压器是可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，其包括涡轮机喷嘴中的一组可变叶片。这些叶片可转动地安装在喷嘴环中并连接于使得叶片角度能够改变的驱动机构。改变叶片的设定角度对改变涡轮机喷嘴中的有效流动面积具有影响，因此能够通过控制叶片相对位置来调节流向涡轮的排气流动。通过这种方式，能够调节涡轮的功率输出，这使得与利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器所通常能够实现的相比，能够在更大程度上控制发动机功率的输出。

一般地，可变叶片组件包括喷嘴环，该喷嘴环以能够旋转的方式支撑与喷嘴环的一个面邻近的叶片。叶片具有延伸穿过喷嘴环中的安装孔的转动轴，并且叶片摇臂刚性地固定于该轴体的伸出超过喷嘴环的相反面的端部。因此，能够通过使叶片摇臂旋转而使叶片绕由转动轴限定的轴线旋转，从而改变叶片的设定角。

为了保证低速性能，需要控制叶片上下两端的间隙，该间隙目前主要通过定距销进行控制，定距销同时起到轴向支撑作用。但是，定距销的存在对可变喷嘴环组件的进气产生了阻力，从而会一定程度上降低喷嘴环组件的效率。

现有技术的喷嘴环组件结构，如说明书附图1所示，一般在喷嘴环X3和插入件X1之间设置有3个定距销，定距销X2均布在叶片周围，定距销X2结构如说明书附图2所示，定距销两端各有一个台阶面X4，分别与喷嘴环X3和插入件X1上的孔相配合，支撑喷嘴环X3与插入件X1。两个台阶面之间的距离减去叶片的高度就是叶片间隙，该结构设计主要缺点是：定距销的存在必然会对其位置的进气产生阻力，降低喷嘴环组件的效率；喷嘴叶片会对涡轮产生气流激波，阵列式喷嘴叶片会使这种激波的能量进行叠加，该激波会使涡轮产生高周疲劳，失效风险增加；定距销设计也增加了喷嘴环组件的零部件数量，不利于结构稳定性。

发明内容

有鉴于以上问题，本发明提供一种固定叶片和可调叶片组合的喷嘴环组件，该喷嘴环组件能够减小进气阻力，提高喷嘴环效率；将叶片分为可调叶片和固定叶片，削弱了现有完全相同的阵列式叶片产生的激波，提高了涡轮强度；取消了定距销，减少了喷嘴环组件的零部件数量，有利于结构稳定性。

涡轮增压器的涡端包括涡轮和涡壳13，所述涡轮14设置在涡壳13内，所述涡壳13的环形流道接收来自发动机的废气，喷嘴环组件设置在涡轮增压器的所述涡壳13的环形流道与所述涡轮14之间，将所述涡壳13的环形流道内的废气引导吹向所述涡轮14；通过调节气流吹向涡轮14的角度来调节涡轮14的做功效率，所述涡轮14带动同轴的压轮机对发动机进气压缩做功，所述压轮机包括压壳11和压轮12，所述压轮12设置在所述压壳11中。

本发明提供了一种固定叶片和可调叶片组合的喷嘴环组件，包括插入件21，可调叶片22，同步环23，装配销24，调节摇臂25，喷嘴环26，固定叶片27，所述插入件21、所述可调叶片22和所述固定叶片27、所述喷嘴环26、所述调节摇臂25、所述同步环23依次设置，配合使用，其中所述可调叶片22活动地设置在所述插入件21与所述喷嘴环26之间，所述固定叶片27固定设置在所述插入件21与所述喷嘴环26之间；所述可调叶片22穿过所述喷嘴环26与所述调节摇臂25配合，所述同步环23通过所述装配销24与所述喷嘴环26配合。