[发明专利]一种有效防止叶片卡滞的可变喷嘴环组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器配件，特别是一种有效防止叶片卡滞的可变喷嘴环组件。

背景技术

涡轮增压器是一种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，从而增大了发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮，并且还有另一个连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的中间壳体，该中间壳体用于轴承的安装、冷却及润滑。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体是分开形成的，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。空气从流道通过该喷嘴流到涡轮，并驱动涡轮转动，涡轮机从而带动同轴连接的压缩机转动。最后，空气经过压缩机叶轮被压缩，再从壳体出口流到发动机进气口。

在利用涡轮增压器来助推发动机时，其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的功率输出。本领域技术人员发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的，因此为了实现对涡轮增压器产生的助推量进行更大程度地控制，已经研发出了可变喷嘴尺寸的涡轮增压器。其中，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的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通常所能实现的相比，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，该喷嘴环以可旋转的方式支撑与喷嘴环的一个面临近的叶片。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，目前定距销设计均为两端焊接/铆接式设计，该设计存在的主要缺点是，间隙设计必须足够大，以防止叶片在高温下出现卡滞，较大的叶片间隙又会导致废气泄漏量较大，从而会降低涡轮做功效率降低，该影响在低速时由于总气量比较低会尤为明显。如果间隙设计不合理，高温膨胀就会有导致叶片卡滞的风险，而由于现有设计的定距销两端均为固定式装配，所以叶片卡滞无法自动消除，从而会进一步导致增压器失效。

现有技术的喷嘴环组件结构，如说明书附图图1所示，一般在喷嘴环X3和插入件X1之间有3个定距销X2，定距销X2均布在叶片周围，定距销X2结构如说明书附图图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，并且两端进行固定，一般采用焊接或者铆接的方式，支撑喷嘴环X3与插入件X1。两个台阶面X4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：当叶片出现卡滞时，由于两端均采用固定装配，无法自动消除卡滞，从而导致增压器失效发生；如果采用两端固定装配结构，为了避免叶片在使用过程中出现卡滞，设计之初会将叶片间隙设计的比较大，较大的间隙可以降低卡滞风险，但是同时也会增加漏气量，从而降低涡轮的做功效率，在低速时尤为明显。

发明内容

有鉴于以上问题，本发明提供一种有效防止叶片卡滞的可变喷嘴环组件，将定距销设计为一端固定，另一端与叶片护板上的孔采用间隙配合，并在叶片护板与涡壳之间增加两个密封弹簧。在该设计结构下，当叶片发生卡滞时，由于叶片护板与定距销为自由装配，所以叶片可以将叶片护板顶起来，从而自动消除叶片卡滞。另外，由于该设计具备自动消除卡滞的结构，所以叶片与两端板之间的间隙可以设计的更小，所以该结构的喷嘴环组件工作效率更高，低速性能更好。

具有可变喷嘴环组件的涡轮增压器的涡端包括涡壳和涡轮，所述涡轮设置在所述涡壳内，所述涡壳的环形流道接收来自发动机的废气，环形的可变喷嘴环组件设置在涡轮增压器的所述涡壳的环形流道与所述涡轮之间，将所述涡壳的环形流道内的废气引导吹向所述涡轮；并且可以调整气流吹向所述涡轮的角度,从而调节所述涡轮的做功效率。压轮机包括压壳和压轮，所述压轮设置在所述压壳内。所述涡轮带动同轴的压轮机对发动机进气压缩做功，提高发动机进气密度，从而提高发动机的升功率和升扭矩。