[发明专利]一种涡轮增压器锥形可变喷嘴组件

说明书

本发明公开了一种涡轮增压器锥形可变喷嘴组件，涉及涡轮增压器领域，包括定位销、盖板、开度环和喷嘴环，喷嘴环包括基础板、喷嘴叶片和进气槽，盖板与喷嘴叶片通过定位销连接，喷嘴叶片的圆周侧面设计为锥形。本发明零部件数量少，结构简单，零件成本及装配成本被大幅降低；可以进一步改善气动性能，提高效率。

技术领域

本发明涉及涡轮增压器领域，尤其涉及一种涡轮增压器锥形可变喷嘴组件。

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，排气从发动机进入流道并吹向涡轮，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；通过调节涡轮增压器的涡轮的进气流，在改善控制由涡轮增压器向相关内燃发动机输送的增压量的能力方面提供了公知的工作优点。通过在通向涡轮叶轮内的喷嘴中结合可变的几何形状，实现了对废气冲击涡轮的调节。通过改变喷嘴流动区域的大小，可调节进入涡轮叶轮的流量，从而调节由涡轮增压器的压缩机所提供的总体增压。

用于涡轮增压器的可变几何形状的喷嘴目前通常分为两个主要类型：可变叶片喷嘴和滑动活塞喷嘴。叶片通常包括在涡轮喷嘴中，用于沿有利的方向将排气引导至涡轮中。对于可变叶片喷嘴，一排周向间隔开的叶片沿轴向延伸穿过喷嘴，并可以被驱动装置驱动同步转动。来自涡壳流道的排气沿径向向内流动穿过叶片之间的通路，并且叶片可以改变气流流动的方向，以便沿期望的方向引导废气流入涡轮叶轮中。在大多数可变叶片喷嘴中，叶片可围绕其轴线旋转，以改变叶片所设置的角度，从而改变叶片间通路的流动区域。可变叶片喷嘴调节比较灵活，但是复杂的结构限制了可变叶片喷嘴的使用范围，由于运动零部件较多，在高温下极易出现卡滞失效的风险，所以可变叶片喷嘴的使用温度范围受到限制；同时，由于可变叶片喷嘴的结构复杂，成本比较高，同样也限制了其应用范围。

在滑动活塞型的喷嘴中，喷嘴也可以包括叶片，但是叶片固定在适合的位置上。通过在涡轮壳体内的孔洞中滑动的轴向滑动活塞，实现了喷嘴流动区域的改变。活塞是管状的，并且刚好位于喷嘴的径向内部。活塞的轴向运动有效改变了喷嘴的引入涡轮叶轮的轴向程度，从而改变了在涡轮叶轮入口处的“喉部区域”。当叶片包括在喷嘴中时，活塞可邻近叶片的径向内部边缘(即，后缘)滑动；作为备选，活塞和叶片可沿径向方向重叠，且活塞可包括槽口，用于在活塞沿轴向滑动以调整喷嘴时收容叶片的至少一部分。对于这种滑动活塞型喷嘴，并没有被广泛应用，主要是由于其控制结构难以被布置，由于其活塞需要在轴向滑动，所以控制机构也需要是轴向控制，由于涡壳一侧与中间壳相连接，一侧与尾气处理管路相连接，所以控制机构很难被布置在轴向。

可变叶片型和滑动活塞型的可变喷嘴，二者均具有优点和缺点。例如，具有可旋转叶片的可变叶片喷嘴通常具有良好的空气动力性能，但由于活动零件的数量很多，故而在机械上很复杂。滑动活塞型可变喷嘴在机械上简单得多，具有很少的活动零件，但通常在空气动力上不如可变叶片喷嘴好。

本公司已提交专利申请(专利号为201810373619.5，专利名称“用于涡轮增压器的可变喷嘴及其控制方法和涡轮增压器”)，以可行的设计结构，集合了叶片型喷嘴与滑动活塞型喷嘴的优点，结构简单，生产成本低，控制容易实现。为了进一步提高气动性能和效率，本领域的技术人员为该专利产品设计了一种涡轮增压器锥形可变喷嘴组件。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是进一步改善气动性能，提高气动效率。