CN104454034A - 快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

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。它包括快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件、涡壳、涡轮、螺丝调节销以及放气阀，快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件包括涡端密封圈、涡轮导向叶片座、十二个叶片装置、叶片主支撑座、中间体压盖、驱动环、轨道环、叶片定位销以及四个螺钉。本发明的优点是在消化吸收常规型号的喷嘴环基础上，结构上多处更改将多处分离改成铆接应用于增压器，定位可靠，零部件装配关系简化，提高了装配精度，减少了零部件降低了生产成本，装配容易操作，效率高，适应推广。

Description

快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器

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。

现有的可变喷嘴环存在以下不足：一是大部分零部件都是分离件，零部件装配繁琐，效率低，对整机装配人员有较高要求；二是在涡轮增压器上安装可变喷嘴环时，不但喷嘴座8要通过螺钉安装在涡轮增压器中间体上，而且在涡轮增压器中间体上要装配限位销，这样就增加了轴承体加工工序和装配工序，同时增加了零件数量。

霍尼韦尔公司在中国专利CN 102828785A中披露了带有叶片密封环的涡轮增压器可变喷嘴组件，叶片密封环由废弃压差推向叶片的近端，并且叶片因此被推向相对的喷嘴壁，从而所述叶片的远端接近所述壁，导致在叶片的近端和远端处的间隙减小或封闭。

在日本专利公布JP-A-2002-038964中已知完全可关闭的喷嘴装置。通过可枢转的叶片来构建可变喷嘴装置，使得流道的几何构造是可调节的。可枢转的叶片尖端分别邻接相邻的叶片，使得通过喷嘴的流道几乎完全关闭。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足之处，提出一种快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器。

本发明提供了如下技术方案：

快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器，它包括快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件、涡壳、涡轮、螺丝调节销以及放气阀，快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件包括涡端密封圈、涡轮导向叶片座、十二个叶片装置、叶片主支撑座、中间体压盖、驱动环、轨道环、叶片定位销以及四个螺钉，涡轮端密封圈设在涡轮导向叶片座端部，叶片装置包括叶片组件、叶片轴，叶片组件固定在叶片轴上，叶片轴与叶片组件均布在叶片主支撑座及涡轮导向叶片座的两侧，驱动环上设有十三个开槽形，十二个叶片分别设在开槽内，剩余一个开槽与中间体的主动摇臂连接，四个螺钉分别将涡轮导向叶片座、叶片主支撑座、中间体压盖、驱动环和轨道环铆接固定一体，叶片定位销连接在驱动环与主支撑座之间固定。

所述的涡端密封圈包括两个，分别设在涡轮导向叶片座前端外圆柱面上的 两个密封槽内。

所述的驱动环还设有十二个v型的开口槽。 

本发明的优点是在消化吸收常规型号的喷嘴环基础上，结构上多处更改将多处分离改成铆接应用于增压器，定位可靠，零部件装配关系简化，提高了装配精度，.减少了零部件降低了生产成本，装配容易操作，效率高，适应推广；可变截面涡轮增压器保持了现有可变喷嘴环涡轮增压器效率高的固有优点，又能解决增压柴油机低速大扭矩、起步加速性差和加速冒烟等特殊问题。

附图说明

图1为现有的可变喷嘴环结构示意图；

图2为现有的可变喷嘴环结构示意图；

图3为现有的可变喷嘴环安装在涡轮增压器上的示意图；

图4为本快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件的***结构示意图；

图5为本发明提供的可变喷嘴组件结构示意图

图6为图7的A-A向剖视图；

图7为本发明提供的结构示意图；

图8为插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件与放气阀配合示意图。

具体实施方式

如图7所示快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器，它包括快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件、涡壳、涡轮、螺丝调节销以及放气阀13，喷嘴组件通过定位销14装入中间体16涡端侧端面上的销孔内，实现喷嘴环11的 轴向定位，旋转喷嘴环11，使得中间体压盖柱面上的小孔对准涡壳12上的螺丝调节销15，该螺丝调节销15使用紫铜垫17密封，螺丝调节销15方可拧紧，直到喷嘴环圆周方向不能转动，此时喷嘴环11完全在机芯装配中定位。第三步装配涡壳，涡壳上台阶孔压住喷嘴环11，用三个压板18和六个螺丝19将中间体蜗壳喷嘴环紧固在一起。如图4、图5、图6所示，一种快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件，由两个涡端密封圈2，一个涡轮导向叶片座1，十二个叶片装置，一个叶片主支撑座3，一个中间体压盖4，一个驱动环5，一个轨道环8，一个叶片定位销10，四个螺钉组成9，叶片装置包括叶片组件6和叶片轴7，驱动环5端面上开有两种开口槽，驱动环5外圈上开有十二个宽V型的开口槽，开口槽在驱动环3圆周方向限位在中间体压盖4内时减小之间的配合误差，驱动环5内圈上开有十三个开口槽，其中十二个开口槽管住十二个叶片装置，剩余的一个开口槽管住中间体上的主动摇臂，十二个叶片装置在驱动环5的带动下实现喷嘴的开合变化；轨道环8在喷嘴环中和其余零件铆接，其上规律分布的台阶面限制驱动环5的单向移动，中间体压盖4上同样有十一个压包限制驱动环5的相反方向的移动；

中间体压盖4除了完成驱动环5运动过程中的单向限制外，大外圆翻边用于固定在涡轮增压器内，外圆柱面上开有一小孔，再一次将喷嘴环5固定在涡轮增压器内；

涡轮导向叶片座1，前端外圆柱面上开有两个密封槽，每个槽内装有一个涡端密封圈2，此结构同涡壳内孔组合后达到密封效果，涡轮导向叶片座1的内圆弧面和相配的钢轮型线曲面曲度相同，完成高温废气的导出，十二个叶片装置辅助支点安装在涡轮导向叶片座1端面上的十二个孔内，其端面上还有四个不 均布的孔，同相邻的叶片装置辅助支点孔在一条直线上并且通端面圆的圆心；四个螺钉9将涡轮导向叶片座1、叶片主支撑座3、中间体压盖4.驱动环5和轨道环8铆接成一体；

叶片装置包括叶片组件6和叶片轴7，叶片轴7和叶片组件6均布在叶片主支撑座3及涡轮导向叶片座1的两侧，一个叶片轴7对应一个叶片6，叶片轴7和叶片6之间通过铆接固定安装在叶片主支撑座3及涡轮导向叶片座1上；

叶片定位销10有两个作用，一是驱动环5在涡轮增压器中的装配定位，二是叶片装置的最大开度的极限点，叶片定位销10在驱动环5中和叶片主支撑座3过盈联接，穿过其余的相邻零件，叶片装置的最小开度通过相邻两个叶片组件6的始末端互相约束实现。

Claims (3)

1.快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器，它包括快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件、涡壳、涡轮、螺丝调节销以及放气阀，其特征在于：快插式双密封导流整体式涡轮增压器可变喷嘴组件包括涡端密封圈、涡轮导向叶片座、十二个叶片装置、叶片主支撑座、中间体压盖、驱动环、轨道环、叶片定位销以及四个螺钉，涡轮端密封圈设在涡轮导向叶片座端部，叶片装置包括叶片组件、叶片轴，叶片组件固定在叶片轴上，叶片轴与叶片组件均布在叶片主支撑座及涡轮导向叶片座的两侧，驱动环上设有十三个开槽形，十二个叶片分别设在开槽内，剩余一个开槽与中间体的主动摇臂连接，四个螺钉分别将涡轮导向叶片座、叶片主支撑座、中间体压盖、驱动环和轨道环铆接固定一体，叶片定位销连接在驱动环与主支撑座之间固定。

2.根据权利要求1所述的快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器，其特征在于：所述的涡端密封圈包括两个，分别设在涡轮导向叶片座前端外圆柱面上的两个密封槽内。

3.根据权利要求1所述的快插式双密封可变喷嘴涡轮增压器，其特征在于：所述的驱动环还设有十二个v型的开口槽。