[发明专利]可变几何涡轮增压器的气动喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器喷嘴，尤其涉及一种可变几何涡轮增压器的气动喷嘴，属于内燃机领域。

背景技术

涡轮增压器是利用发动机排出的废气，按照一定的路线流入涡轮增压器的涡轮壳内以驱动涡轮，并带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，新鲜空气在压气机叶轮离心力的作用下被压缩进入发动机的汽缸，由于压缩空气密度大，从而增加了发动机的供气量，可使更多的燃油完全燃烧，提高了发动机的功率，节省了燃油的消耗，同时由于燃油燃烧充分，减少了发动机所排放气体中的CO、HC、NO_X以及PM等有害物的含量，经过对发动机废气气流的引导作用也同步降低了发动机的噪音。

普通涡轮增压器由于其流通截面不能改变，在发动机低速工况时不能提供足够的增压比，并且由于响应特性差造成发动机加速烟度高；为了改善发动机涡轮增压器的响应特性和低工况时的增压比，人们在增压器中采用了可变几何涡轮，可变几何涡轮可以通过对涡轮流通面积进行调节以提高涡轮增压器的响应特性和低工况时的增压比，使发动机低速扭矩特性和加速响应特性得到改善；可变喷嘴涡轮增压器就是可变几何涡轮增压器的一种，通过控制传动机构来带动分布在涡轮壳进气通道中的若干摆动喷嘴叶片，这些喷嘴叶片被共同控制，通过调整叶片的不同角度来改变叶片间流道的喉口面积，从而起到控制进入涡轮的废气能量的作用。复合喷嘴是应用在可变喷嘴涡轮增压器上的一种新型喷嘴形式，由喷嘴动叶片和喷嘴静叶片组成，喷嘴动叶片的端部设有动叶片旋转轴，喷嘴动叶片通过动叶片旋转轴与喷嘴支撑盘转动连接，通过动、静叶片配合，实现气流调节，有效的解决了目前喷嘴式可变几何涡轮增压器中单一的气动喷嘴所固有的气动调节缺陷，能够有效的改善可变喷嘴涡轮增压器的匹配效果，尤其是改善低速匹配效果。现在所使用的可变几何涡轮增压器的复合喷嘴结构如下：如图1所示，可变几何涡轮增压器的复合喷嘴，包括支撑盘5，支撑盘5位于涡轮4一侧的表面上设有若干个复合喷嘴叶片1，支撑盘5的另一侧的表面上设置有若干个拨叉，复合喷嘴叶片1包括动叶片3和静叶片2，如图2所示，动叶片3与静叶片2相配合的一端设有旋转轴6，动叶片3通过旋转轴6与支撑盘5转动连接，旋转轴6穿过支撑盘5与拨叉相连，静叶片2通过静叶片2的连接轴7固定连接在支撑盘5上，动叶片3和静叶片2分别具有弧形结构，如图3所示，动叶片3可以按照图3中所示的方向转动，动叶片3转过的最大角度为C1。

现在所使用复合喷嘴的可变几何涡轮增压器，在实际应用中发现可变几何涡轮增压器在性能匹配方面还存在一些不足，现代发动机转速越来越高，需匹配范围也越来越广，现在所使用的可变几何增压器很难在整个运行工况都保持高的效率。可变喷嘴涡轮增压器是标定点匹配，以保证增压器的通流能力达到要求，低速工况则完全依靠喷嘴叶片来调节，调节范围过宽，很难保证大范围内都具备良好的效果和高的涡轮效率；复合喷嘴是大扭矩点匹配，在标定点与大扭矩点之间喷嘴叶片是闭合的，在低速工况下，喷嘴动叶片打开，减小了喷嘴叶片的调节范围，有利于实现整个调节范围内的优化控制，但标定点又需配置放气阀等辅助调节装置。另外，上述两种可调喷嘴涡轮增压器在低工况都是完全依靠减小喷嘴流通面积来提高涡轮进气压力，使涡轮可获取的能量增加而达到提高涡轮输出功的目的，由于发动机低速工况下的排气流量小，单纯依靠提高排气压力来提高涡轮输出功的效果比较差，而且过高的排气压力不利于发动机工作效率的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上问题，提供一种能够提高涡轮增压器响应特性和增压比、能够使涡轮增压器与发动机全工况高效匹配的可变几何涡轮增压器的气动喷嘴。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：可变几何涡轮增压器的气动喷嘴，包括气动喷嘴支撑盘和设置在气动喷嘴支撑盘上的若干个气动喷嘴叶片，所述气动喷嘴叶片包括气动喷嘴动叶片和气动喷嘴静叶片，所述气动喷嘴静叶片内部设置有流道。

一种具体优化方案，所述流道包括相互连通的第一流道与第二流道，所述第一流道内流体的流动方向与气动喷嘴支撑盘的表面垂直，所述第二流道内流体的流动方向与气动喷嘴支撑盘的表面平行。

一种具体优化方案，所述第一流道垂直于流体流动方向的截面形状为圆形，所述第二流道垂直于流体流动方向的截面形状为矩形。

一种具体优化方案，所述第二流道出口处气动喷嘴静叶片的端面倾斜设置。

一种具体优化方案，所述气动喷嘴支撑盘内部设置有通道，所述气动喷嘴支撑盘设置有气动喷嘴叶片一侧的表面上设置有若干个连接孔，所述各个连接孔均与通道相连通。