可变喷嘴环混流涡轮增压器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102182546A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102182546A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110102525.2(22)申请日2011.04.22(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人黄若尚文涛(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人李爱英高燕燕(51)Int.Cl.F02B37/24(2006.01)F01D17/16(2006.01)F01D9/02(2006.01)F01D25/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称可变喷嘴环混流涡轮增压器(57)摘要本发明公开了一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，包括：压气机叶轮、压气机壳、轴承体、执行机构、轴承、喷嘴环叶片、涡轮壳、涡轮轴和涡轮叶轮；其中执行机构包括执行器、摇臂组件、驱动环和空间连杆机构；执行器与摇臂组件相连、摇臂组件与空间连杆机构相连，空间连杆机构与喷嘴环叶片相连；空间连杆机构在轴承体与涡轮壳组成的球壳内环形排布；涡轮壳体径向截面出口中心线由与轴向成直角变为钝角；本发明将喷嘴环叶片顶面和底面设计为同心圆弧状，并利用空间连杆机构完成了混流涡轮喷嘴环叶片的开度可调转动，实现了带喷嘴环的混流涡轮增压器与内燃机各变化工况的最佳匹配。CN1028546ACCNN110218254602182550A权利要求书1/2页1.一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，包括：压气机叶轮(11)、压气机壳(12)、轴承体(13)、执行机构、轴承(6)、喷嘴环叶片(5)、涡轮壳(9)、涡轮轴(10)和涡轮叶轮(7)；其特征在于：其中执行机构包括执行器(3)、摇臂组件(4)、拨叉、驱动环(2)和空间连杆机构(8)；执行器(3)与摇臂组件(4)相连、摇臂组件(4)与空间连杆机构(8)相连，空间连杆机构(8)与喷嘴环叶片(5)相连；将喷嘴环叶片(5)的顶面和底面加工加工成为同心圆弧状；空间连杆机构(8)内置于轴承体(13)与涡轮壳(9)组成的球壳内，以环形均匀排布，左端与摇臂组件(4)的主动摇臂(1)固连，右端与喷嘴叶片固连；喷嘴环叶片的进口气流角与水平轴心线方向为钝角。2.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，对原涡轮壳(9)进行改进使喷嘴环叶片(5)的进口气流角变为钝角的方法，即保持原增压器0-0截面面积A与截面型心到涡轮轴的半径R之比A/R值不变，使得不同旋转角度下各断截面的面径比满足(Aθ/Rθ)＝(A/R)0(1-θ/2π)，从而确定各截断面的面积及相应尺寸，满足上述参数要求的前提下，使喷嘴环叶片(5)的进口气流角为钝角。3.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，将喷嘴环叶片(5)的顶面和底面加工成为同心圆弧状的方法为：在涡轮壳径向截面改进以前，以涡轮叶轮上(B)点向上延长交喷嘴环叶片尾缘的延长线于点(C)，在喷嘴环叶片尾缘的延长线上叶片方向取(D)点，使(C)点与(D)点的距离等于涡轮壳与喷嘴环叶片的左间隙或右间隙宽度，连接(D)点与涡轮壳上点(E)，做线段(DE)的垂直平分线交增压器的涡轮轴轴心线于一点(O)即为圆弧圆心，以点(O)为圆心，以(OD)为半径做弧，在弧上取弧长(DF)等于喷嘴环叶片的设计弦长，在喷嘴环叶片尾缘的延长线上取一点(G)使(DG)的长度等于喷嘴环叶片的宽度，以点(O)为圆心，以(OG)为半径做弧，在弧上取弧长(GH)等于喷嘴环叶片的设计弦长。4.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，所述空间连杆机构是四连杆机构，从左到右为分别为1、2、3、4杆件，每个杆件的头尾，都存在一个约束，共5个约束，其中4个约束为转动副，1个约束为球副，其形式为R-R-S-R-R，R为转动副，S为球副；根据实际装配后增压器的空间几何容量要求，，杆A(1)，杆B(2)，杆C(3)的长度和初始安装角度设定原则为：L1为连接摇臂组件的杆A(1)与喷嘴环转轴杆D(4)之间的距离，L2为杆B(2)的长度，L3为杆C(3)的长度，L2与L3的交点在L1的垂直平分线上，故L2＝L3，L1大于5.如权利要求1或4所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，空间连杆机构(8)的自由度为1，能在杆A(1)的转动驱动下实现杆D(4)确定的运动轨迹。6.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，其中喷嘴叶片型面为二维曲面或三维曲面。7.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，执行器为电动执行器或气动执行器。8.如权利要求1所述的一种带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器，其特征在于，其工作2C