一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)、多個(gè)可調(diào)葉片噴嘴、可調(diào)圓柱噴嘴和兩根T型杠桿,所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴,T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿作軸向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置;兩根T型杠桿之間連接可調(diào)圓柱噴嘴,可調(diào)圓柱噴嘴為一筒形,可調(diào)葉片噴嘴固定于可調(diào)圓柱噴嘴的筒周圍;在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴分別從固定葉片噴嘴環(huán)端面和孔內(nèi)伸出。由于噴嘴出口截面積變化是采用軸向移動(dòng),而且能實(shí)現(xiàn)最小出口截面積,比現(xiàn)有的專利技術(shù)擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍,是一種新型的三級(jí)可變噴嘴結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前廢氣渦輪增壓器技術(shù)已廣泛應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)上,可提高內(nèi)燃機(jī)輸出功率,降低單位功率耗油和減少有害氣體及有害顆粒物的排出。但對(duì)車用發(fā)動(dòng)機(jī)因其頻繁地變工況,會(huì)使增壓器部分工作時(shí)段處在非高效區(qū)工作,從而降低了增壓效果,達(dá)不到節(jié)能減排指標(biāo)。
[0003]為了使增壓器適應(yīng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)變工況的實(shí)際,現(xiàn)采用的措施是把原結(jié)構(gòu)中的無葉片流道渦輪殼4改為有葉片可調(diào)1、2、3機(jī)構(gòu)組成三級(jí)噴嘴,使噴嘴出口截面隨發(fā)動(dòng)機(jī)變工況的需要而改變,以擴(kuò)大增壓器高效區(qū)工作范圍,達(dá)到節(jié)能,增加輸出功率,減少排放的目的。
[0004]采用可調(diào)噴嘴結(jié)構(gòu)是提高渦輪氣動(dòng)性能的有效方法,也是世界各增壓器專業(yè)廠家公認(rèn)的節(jié)能、主要環(huán)保解決方案之一,并已逐步推廣實(shí)施,目前有幾種不同的技術(shù)方案:
首先由美國霍尼韋爾國際公司已申請(qǐng)專利號(hào)200710152744.5《可變噴嘴渦輪增壓器的葉片組及葉片組件的組裝方法》就是采用轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的可變噴嘴方法。其優(yōu)點(diǎn)是噴嘴截面積隨葉片轉(zhuǎn)角減少而減少,噴嘴面積減少率可達(dá)70%以上,使增壓器在低高工況工作時(shí)熱效率下降。
[0005]也有由法國霍尼韋爾加勒特有限公司申請(qǐng)專利號(hào)00819834.9《帶有滑動(dòng)活塞的可變形狀渦輪增壓器》的可變截面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,噴嘴一半由固定葉片,另一半由無葉氣道組成。可調(diào)節(jié)的面積只有氣道這一半。但它的氣動(dòng)性能不好。當(dāng)無葉通道打開時(shí),氣流將從葉片通道和無葉通道同時(shí)流過,因?yàn)閮蓚€(gè)通道的氣流角不相同,將造成噴嘴后的氣流紊亂,增大氣流流動(dòng)損失,降低渦輪熱效率。
[0006]由中國無錫凱迪增壓器配件有限公司申請(qǐng)的雙葉片噴嘴系統(tǒng)的渦輪增壓器,專利號(hào)201110233106.2 ;國際申請(qǐng)?zhí)朠CT/CN2012/001087 ;美國申請(qǐng)受理號(hào)9376。
[0007]中國無錫凱迪增壓器配件有限公司提出的雙葉片噴嘴系統(tǒng)的渦輪增壓器,沿噴嘴流道內(nèi)放置的新葉片,既能減少流道截面積,又把原噴嘴分隔成二個(gè)氣道,以減少氣流橫向流動(dòng)損失。同時(shí)氣流仍按原設(shè)計(jì)的最佳氣流角流動(dòng),提高了渦輪高效區(qū)的擴(kuò)大。
[0008]但以上所述技術(shù)方案,無法滿足調(diào)節(jié)流道范圍,調(diào)節(jié)流道范圍對(duì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)超高速、低速時(shí)的工作狀態(tài)非常重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明提供一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),在原專利基礎(chǔ)上,擴(kuò)大了調(diào)節(jié)流道范圍,適應(yīng)更廣的節(jié)能及環(huán)保參數(shù)指標(biāo)的達(dá)到。
[0010]為解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:增壓器包括渦輪殼、中部設(shè)有凸起部的中間殼、渦輪及渦輪傳動(dòng)軸,所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼,渦輪連接渦輪傳動(dòng)軸,中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部,渦輪處于渦殼腔內(nèi),增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)、多個(gè)可調(diào)葉片噴嘴、可調(diào)圓柱噴嘴和兩根T型杠桿,所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴,固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角,固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊;所述兩根T型杠桿垂直穿過中間殼、并可相對(duì)中間殼進(jìn)行自由軸向運(yùn)動(dòng);T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿作軸向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置;兩根T型杠桿之間連接可調(diào)圓柱噴嘴,可調(diào)圓柱噴嘴為一筒形,可調(diào)葉片噴嘴固定于可調(diào)圓柱噴嘴的筒周圍;在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴分別從固定葉片噴嘴環(huán)端面和孔內(nèi)伸出,可調(diào)圓柱噴嘴的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴的伸出量;可調(diào)圓柱噴嘴高度與渦輪進(jìn)氣邊高度一致,或高于或低于,圓柱噴嘴高度將根據(jù)性能要求,與渦輪進(jìn)氣高度相配合,可以高度一致。
[0011]進(jìn)一步地,所述傳動(dòng)裝置包括兩個(gè)球形連桿、傳動(dòng)軸底座、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)板和連接柱,所述T型杠桿上開有徑向孔,球形連桿插入T型杠桿,兩個(gè)球形連桿之間連接一根傳動(dòng)軸,傳動(dòng)軸的一端垂直固定有傳動(dòng)板,傳動(dòng)板的外側(cè)面設(shè)有連接柱,傳動(dòng)軸外徑安裝在傳動(dòng)軸座內(nèi)孔中,傳動(dòng)軸兩端的內(nèi)螺紋與兩球形連桿連接定位。
[0012]本發(fā)明涉及的這種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),采用分三級(jí)進(jìn)行調(diào)節(jié)噴嘴截面積:一組是固定噴嘴,按設(shè)計(jì)最佳氣流方向設(shè)置渦輪進(jìn)口前緣進(jìn)行進(jìn)氣導(dǎo)流作用的一組固定噴嘴,另一組是軸向移動(dòng)的可調(diào)葉片噴嘴和第三組可調(diào)圓柱噴嘴,安裝在中間體上,當(dāng)軸向移動(dòng)的可調(diào)葉片噴嘴退出固定葉片和可調(diào)圓柱噴嘴,則噴嘴出口截面為最大,可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴逐漸向固定葉片移動(dòng)時(shí),渦殼流道的截面積將逐步減少,直至噴嘴面積最小。由于噴嘴出口截面積變化是采用軸向移動(dòng),而且能實(shí)現(xiàn)最小出口截面積,尤其是出口最小出口截面積導(dǎo)流氣流時(shí),比現(xiàn)有的專利技術(shù)擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍的技術(shù)方案,是一種新型的三級(jí)可變噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0013]其傳動(dòng)裝置采用正壓閥執(zhí)行閥、負(fù)壓閥執(zhí)行器或電磁閥來連接上連接柱作直接運(yùn)動(dòng),通過傳動(dòng)板,由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),由轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)來達(dá)到球形連桿擺動(dòng),因球形連接與T型杠桿的90°相連,實(shí)現(xiàn)T型杠桿作直線移動(dòng),最終控制可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴。為固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,在中間體外形上增加一個(gè)傳動(dòng)軸底座,為固定T型杠桿作軸向運(yùn)動(dòng),并使T型杠桿安裝在特殊材質(zhì)的兩襯套中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)剖視圖;
圖2是本發(fā)明T型杠桿的傳動(dòng)裝置連接結(jié)構(gòu)圖;
圖3是本發(fā)明的一級(jí)固定葉片噴嘴環(huán)工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖;
圖4是本發(fā)明的二級(jí)可調(diào)葉片噴嘴工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖;
圖5是本發(fā)明的三級(jí)圓柱噴嘴工作結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖;
圖6是本發(fā)明的T型杠桿正視圖;
圖7是本發(fā)明的T型杠桿側(cè)視圖;
圖8是本發(fā)明的球形連桿結(jié)構(gòu)圖;
圖9是本發(fā)明的傳動(dòng)軸底座正視圖;
圖10是本發(fā)明的傳動(dòng)軸底座側(cè)視圖;
圖11是本發(fā)明的傳動(dòng)軸正視圖; 圖12是本發(fā)明的傳動(dòng)軸側(cè)視圖;
圖13是本發(fā)明的傳動(dòng)板結(jié)構(gòu)圖;
圖14是本發(fā)明的連接柱結(jié)構(gòu)圖;
圖15是本發(fā)明的T型杠桿與兩個(gè)可調(diào)噴嘴連接正視圖;
圖16是本發(fā)明的T型杠桿與兩個(gè)可調(diào)噴嘴連接側(cè)視圖;
圖17是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)可調(diào)噴嘴的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示,增壓器包括渦輪殼4、中部設(shè)有凸起部的中間殼7、渦輪5及渦輪傳動(dòng)軸,所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼,渦輪殼內(nèi)置渦輪傳動(dòng)軸,中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部,渦輪處于渦殼腔內(nèi),其特征在于,所述增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)1、多個(gè)可調(diào)葉片噴嘴2、可調(diào)圓柱噴嘴3和兩根T型杠桿6,所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴13,固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角,固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊;所述兩根T型杠桿6垂直穿過中間殼、并可相對(duì)中間殼進(jìn)行自由軸向運(yùn)動(dòng);T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿6作軸向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置;兩根T型杠桿6之間連接可調(diào)圓柱噴嘴3,可調(diào)圓柱噴嘴3為一筒形,可調(diào)葉片噴嘴2固定于可調(diào)圓柱噴嘴3的筒周圍;在1'型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)可調(diào)葉片噴嘴2和可調(diào)圓柱噴嘴3分別從固定葉片噴嘴環(huán)I端面和孔內(nèi)伸出,可調(diào)圓柱噴嘴3的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴2的伸出量;圓柱噴嘴高度將根據(jù)性能要求,與渦輪進(jìn)氣高度相配合,可調(diào)圓柱噴嘴3高度與渦輪5進(jìn)氣邊高度可以一致。
[0016]所述傳動(dòng)裝置包括兩個(gè)球形連桿8、傳動(dòng)軸底座9、傳動(dòng)軸10、傳動(dòng)板11和連接座12,所述T型杠桿上開有徑向孔,球形連桿插入T型杠桿,兩個(gè)球形連桿之間連接一根傳動(dòng)軸,傳動(dòng)軸的一端垂直固定有傳動(dòng)板,傳動(dòng)板的外側(cè)面設(shè)有連接柱,傳動(dòng)軸的中部螺紋連接一個(gè)傳動(dòng)軸底座。其傳動(dòng)裝置采用正壓閥執(zhí)行閥、負(fù)壓閥執(zhí)行器或電磁閥來連接上連接柱作直接運(yùn)動(dòng),通過傳動(dòng)板,由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),由轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)來達(dá)到球形連桿擺動(dòng),因球形連接與T型杠桿的90°相連,實(shí)現(xiàn)T型杠桿作直線移動(dòng),最終控制可調(diào)葉片噴嘴和可調(diào)圓柱噴嘴。為固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,在中間體外形上增加一個(gè)傳動(dòng)軸底座,為固定T型杠桿作軸向運(yùn)動(dòng),并使T型杠桿安裝在特殊材質(zhì)的兩襯套中。
[0017]所述可調(diào)圓柱噴嘴3恰好處于渦殼凸起部的外圓周;所述可調(diào)葉片噴嘴2與固定噴嘴13交叉設(shè)置,二者在固定葉片噴嘴環(huán)端面上的方向相同;固定噴嘴13和可調(diào)葉片噴嘴2的形狀均為機(jī)翼狀;所述可調(diào)葉片噴嘴2與固定噴嘴13與廢氣流間的進(jìn)氣角范圍15°?26° ;固定葉片I數(shù)量3-12個(gè),可調(diào)葉片2數(shù)量3-12個(gè),可以在葉片外設(shè)置圓筒噴嘴,因此可調(diào)圓柱噴嘴2數(shù)量1-2件;所述球形連桿8作25°的轉(zhuǎn)動(dòng),則T型杠桿6直線移動(dòng)O?20mmo
[0018]在渦殼流道內(nèi)設(shè)置三套噴嘴,三套不同形式的噴嘴在渦輪殼4流道內(nèi)設(shè)置,通過二套隱藏式的葉片噴嘴2和圓柱形噴嘴3,減少通道截面積,減少氣流橫向流動(dòng)損失,同時(shí)也適應(yīng)穩(wěn)定最小廢氣流量工況。氣流能按設(shè)計(jì)的最佳氣流角流動(dòng)在低速和超高速,大扭矩時(shí),擴(kuò)大了增壓器高效區(qū)工作范圍,同時(shí)減少了現(xiàn)有技術(shù)方案的故障點(diǎn)幾倍,提高了增壓器可靠性。
[0019]如圖17所示,固定葉片噴嘴環(huán)I固定在渦輪殼4內(nèi)腔中,由中間體7臺(tái)階壓緊;兩個(gè)T型杠桿6連接噴嘴盤背面,由T型杠桿6插入中間殼7 二個(gè)固定的襯套內(nèi),T型杠桿6的另一頭與球形連桿8相連,球形連桿8與90°方向的傳動(dòng)軸10連接。通過傳動(dòng)軸上傳動(dòng)板11,連接柱12與驅(qū)動(dòng)可調(diào)噴嘴的裝置連接。其中驅(qū)動(dòng)可調(diào)噴嘴的裝置包括放氣閥15或電磁閥,放氣閥15或電磁閥連接傳動(dòng)桿14,傳動(dòng)桿14連接在連接柱12上,放氣閥15或電磁閥連接進(jìn)、放氣裝置,通過進(jìn)氣和吸氣使電磁閥或放氣閥15連接的傳動(dòng)桿作直線運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)桿14帶動(dòng)連接柱12也作直線運(yùn)動(dòng),由于傳動(dòng)板與傳動(dòng)軸之間采用方孔連接,因此傳動(dòng)板作直線運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)傳動(dòng)軸10及其所連接的結(jié)構(gòu)均作直線運(yùn)動(dòng);另外,傳動(dòng)軸10的兩側(cè)連接的球形連桿8采用的是插入式連接,即為傳動(dòng)軸10兩端設(shè)有孔,球形連桿8插入該孔,球形連桿8在插入孔端為椎體形狀,端部采用大于該孔孔徑的球形體限位,由于是椎體形狀,上寬下窄,因此使球形連桿8在作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)具有一定的緩沖余量,具有保護(hù)整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的作用。
[0020]本發(fā)明所述的【具體實(shí)施方式】并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)范圍的限制,凡是在本發(fā)明構(gòu)思的精神和原則之內(nèi),本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),所述增壓器包括渦輪殼(4)、中部設(shè)有凸起部的中間殼(7)、渦輪(5)及渦輪傳動(dòng)軸,所述廢氣渦輪部件安裝在中間殼中、并固定于渦輪殼,渦輪連接渦輪傳動(dòng)軸,中間殼的凸起部設(shè)置在渦輪的根底部,渦輪處于渦殼腔內(nèi),其特征在于,所述增壓器還包括中部有孔的帽形固定葉片噴嘴環(huán)(I)、多個(gè)可調(diào)葉片噴嘴(2)、可調(diào)圓柱噴嘴(3)和兩根T型杠桿(6),所述固定葉片噴嘴環(huán)的側(cè)端面上均布有固定噴嘴(13),固定噴嘴設(shè)置在渦殼腔的廢氣流道內(nèi)并與廢氣流流向具有一定傾斜角,固定葉片噴嘴環(huán)由中間殼和渦殼壓緊;所述兩根T型杠桿(6)垂直穿過中間殼、并可相對(duì)中間殼進(jìn)行自由軸向運(yùn)動(dòng);T型杠桿的一端部連接控制T型杠桿(6)作軸向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置;兩根T型杠桿(6 )之間連接可調(diào)圓柱噴嘴(3 ),可調(diào)圓柱噴嘴(3 )為一筒形,可調(diào)葉片噴嘴(2 )固定于可調(diào)圓柱噴嘴(3)的筒周圍;在T型杠桿沿固定噴嘴方向作軸向運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)可調(diào)葉片噴嘴(2)和可調(diào)圓柱噴嘴(3)分別從固定葉片噴嘴環(huán)(I)端面和孔內(nèi)伸出,可調(diào)圓柱噴嘴(3)的伸出量落后于可調(diào)葉片噴嘴(2)的伸出量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,所述傳動(dòng)裝置包括兩個(gè)球形連桿(8)、傳動(dòng)軸底座(9)、傳動(dòng)軸(10)、傳動(dòng)板(11)和連接柱(12),所述T型杠桿上開有徑向孔,球形連桿插入T型杠桿,兩個(gè)球形連桿之間連接一根傳動(dòng)軸,傳動(dòng)軸的一端垂直固定有傳動(dòng)板,傳動(dòng)板的外側(cè)面設(shè)有連接柱,傳動(dòng)軸外徑安裝在傳動(dòng)軸座內(nèi)孔中,傳動(dòng)軸兩端的內(nèi)螺紋與兩球形連桿連接定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,所述可調(diào)圓柱噴嘴(3)恰好處于渦殼凸起部的外圓周。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,所述可調(diào)葉片噴嘴(2)與固定噴嘴(13)交叉設(shè)置,二者在固定葉片噴嘴環(huán)端面上的方向相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,固定噴嘴(13)和可調(diào)葉片噴嘴(2)的形狀均為機(jī)翼狀或三角形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,所述可調(diào)葉片噴嘴(2)與固定噴嘴(13)與廢氣流間的進(jìn)氣角范圍15°?26°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,固定葉片(I)數(shù)量3-12個(gè),可調(diào)葉片(2)數(shù)量3-12個(gè),可調(diào)圓柱噴嘴(3)數(shù)量1_2件。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有三級(jí)可調(diào)噴嘴的廢氣渦輪增壓器系統(tǒng),其特征在于,所述球形連桿⑶作25°的轉(zhuǎn)動(dòng),則T型杠桿(6)直線移動(dòng)O?20mm。
【文檔編號(hào)】F02B37/24GK104196579SQ201410433363
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】施永強(qiáng) 申請(qǐng)人:施永強(qiáng)