[实用新型]一种可旋喷嘴环涡轮增压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通过改变流量进行调节或控制的装置，特别是涉及一种采用喷嘴叶片的涡轮增压器。

背景技术

可旋喷嘴环涡轮增压器的涡轮结构由进气蜗壳、可绕轴心旋转的喷嘴环叶片和叶轮组成。工作原理是：在柴油发动机转速低、气流量小时，旋转喷嘴环叶片缩小喷嘴环开度，增大进入叶轮的气流速度和入射角度，提高了叶轮转速，增大压气机的出口压力；在柴油发动机转速高、气流量大时，旋转喷嘴环叶片开大喷嘴环开度，达到降低压气机出口压力的目的。由于机车和觇船用柴油发动机的流量是道路车辆用柴油发动机的数十倍，采用可旋喷嘴环时控制执行器所需力矩和功率也将增大数十倍，控制执行器尺寸大，反向旋转时冲击力也大。为此，可采用增加叶片数目和缩短叶片弦长两项措施。但是，增加叶片数目使控制执行器机构复杂，设计难度增大，工作寿命和可靠性降低；缩短叶片弦长使喷嘴环叶栅稠度远远低于最佳叶栅稠度值，喷嘴环叶栅损失增大；缩短叶片弦长还使喷嘴环叶栅无法构成喉道，大幅度降低了喷嘴环旋转时的控制效果和控制精度。因此现有的可旋喷嘴环涡轮增压器虽可以在道路车辆用柴油发动机上使用，但难以在机车和觇船上应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种控制执行器所需力矩和功率小的可旋喷嘴环涡轮增压器。

本实用新型的目的是是通过以下技术方案实现的：包括进气蜗壳、喷嘴环叶片、叶轮和喷嘴环底盘，其特征是：所述喷嘴环叶片包括分体设置的与所述喷嘴环底盘固定连接的叶片前段和可在所述喷嘴环底盘上转动的叶片后段。叶片前段和叶片后段为分体式。当然，若选择合适的材料，在理论上叶片前段与叶片也可一体设置。

所述叶片后段与所述喷嘴环底座具体的连接关系可以是：所述叶片后段通过转轴与所述喷嘴环底盘活动连接，因此叶片后段可在喷嘴环底座上旋转；所述转轴穿过所述喷嘴环底盘上的圆孔伸出喷嘴环流道之外，与增压器的可旋喷嘴环控制执行器刚性联接，以传递控制叶片后段旋转时所需要的扭转力矩。

为减小气流损失，并便于叶片后段的转动，所述叶片前段的前端为外凸圆弧，尾端为内凹圆弧；所述叶片后段的前端和尾端均为外凸圆弧。

为进一步便于叶片后段的转动，叶片后段前端的圆弧与叶片前段尾端的圆弧为同心圆弧；叶片后段前端圆弧的半径小于叶片前段尾端圆弧的半径；所述转轴设置在所述叶片后段前端圆弧的圆心。

为简化增压器的结构，所述叶片前段与所述喷嘴环底盘设置为一体；所述叶片后段与所述转轴设置为一体。

为增大所述喷嘴叶片喉道面积的调整范围，所述叶片前段的长度小于所述叶片后段的长度。

为在控制气流的同时减小气流的损失，所述喷嘴环叶片的栅距与所述喷嘴环叶片的弦长之比为0.6~0.9，所述喷嘴环叶片的栅距与所述喷嘴环叶片的弦长之比最好为0.71。所述栅距为转轴轴心相对于涡轮中心所在的圆周周长与喷嘴环叶片数量的比值。

为增大所述叶片后段的旋转面积，所述喷嘴叶片的安装角为45°~85°。如图2所示，增压器工作时，为改变喉道面积，叶片后段在控制执行器的控制下绕转轴轴心相对于叶轮中心旋转，当叶片后段绕转轴轴心旋转至某一特定位置时，叶片后段具有一个相对于叶轮中心的最小半径R，以该最小半径R上叶片后段上的点作叶片前段的前端圆弧的切线，该切线与转轴中心和涡轮中心连线的夹角即为所述喷嘴叶片的安装角γ。

为避免喷嘴环叶片完全关闭后对发动机的损坏，所述喷嘴环底座上还设置有防止所述叶片后段完全关闭的限位装置，所述限位装置可以是凸台，也可以是螺钉，或者其他等效的装置。

本实用新型的有益效果是：

(1)由于喷嘴环叶片包括分体设置的叶片前段和叶片后段，叶片前段与喷嘴环底座固定连接，叶片后段可绕喷嘴环底座旋转，因此喷嘴环叶栅中气流拆转诱发的气动力和扭矩大部份通过叶片前段由喷嘴环底盘承受，而调整喉道面积只需旋转叶片后段即可，从而大幅度地降低了旋转喷嘴环叶片所需要的扭转力矩，使控制执行器尺寸变小，工作寿命和可靠性提高；另一方面，叶片前段前端的叶型结构角可根据蜗壳气流出口角确定，因此可保证气流永远以最佳的进气攻角将气流导入叶栅槽道，从而避免了喷嘴环在小开度时的负攻角损失，有利于进一步改善内燃机的低速段性能；