一种喷嘴组件开度环驱动结构的制作方法

本发明涉及混流涡轮增压器领域，尤其涉及一种喷嘴组件开度环驱动结构。

背景技术

涡轮增压器是与内燃式发动机结合使用的装置，用于压缩输送到发动机进气口的空气，增加进气量，从而增大发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体由一个中间壳体连接，中间壳体用于轴承的安装及冷却润滑。涡轮机壳体限定出包围涡轮的大致环形流道，排气从发动机进入流道并吹向涡轮，并驱动涡轮转动，涡轮机带动同轴连接的压缩机转动。空气经过压缩机叶轮被压缩，然后经壳体出口被输送到发动机进气口。

在利用涡轮增压器来助推发动机性能方面的一个挑战是在发动机的整个工作范围内实现期望大小的发动机功率输出。已经发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的；通过调节涡轮增压器的涡轮的进气流，在改善控制由涡轮增压器向内燃发动机输送的增压空气量的能力方面提供了公知的工作优点。通过在通向涡轮叶轮内的喷嘴中结合可变的几何形状，实现了对废气冲击涡轮的调节。通过改变喷嘴流动区域的大小，可调节进入涡轮叶轮的废气流量，从而调节由涡轮增压器的压缩机所提供的增压空气量。

用于涡轮增压器的可变几何形状的喷嘴目前通常分为两个主要类型：可变叶片喷嘴和滑动活塞喷嘴。叶片通常包括在涡轮喷嘴中，用于沿有利的方向将排气引导至涡轮中。对于可变叶片喷嘴，一排周向间隔开的叶片沿轴向延伸穿过喷嘴，并可以被驱动装置驱动同步转动。来自涡壳流道的排气沿径向向内流动穿过叶片之间的通路，并且叶片可以改变气流流动的方向，以便沿期望的方向引导废气流入涡轮叶轮中。在大多数可变叶片喷嘴中，叶片可围绕其轴线旋转，以改变叶片所设置的角度，从而改变叶片间通路的流动区域。可变叶片喷嘴调节比较灵活，但是复杂的结构限制了可变叶片喷嘴的使用范围，由于运动零部件较多，在高温下极易出现卡滞失效的风险，所以可变叶片喷嘴的使用温度范围受到限制；同时，由于可变叶片喷嘴的结构复杂，成本比较高，同样也限制了其应用范围。

在滑动活塞型的喷嘴中，喷嘴也可以包括叶片，但是叶片固定在适合的位置上。通过在涡轮壳体内的孔洞中滑动的轴向滑动活塞，实现了喷嘴流动区域的改变。活塞是管状的，并且刚好位于喷嘴的径向内部。活塞的轴向运动有效改变了喷嘴的引入涡轮叶轮的轴向程度，从而改变了在涡轮叶轮入口处的“喉部区域”。当叶片包括在喷嘴中时，活塞可邻近叶片的径向内部边缘滑动；作为备选，活塞和叶片可沿径向方向重叠，且活塞可包括槽口，用于在活塞沿轴向滑动以调整喷嘴时收容叶片的至少一部分。对于这种滑动活塞型喷嘴，并没有被广泛应用，主要是由于其控制结构难以被布置，由于其活塞需要在轴向滑动，所以控制机构也需要是轴向控制，由于涡壳一侧与中间壳相连接，一侧与排气处理管路相连接，所以控制机构很难被布置在轴向。

可变叶片型和滑动活塞型的可变喷嘴，二者均具有优点和缺点。例如，具有可旋转叶片的可变叶片喷嘴通常具有良好的空气动力性能，但由于活动零件的数量很多，故而在机械上很复杂。滑动活塞型可变喷嘴在机械上简单得多，具有很少的活动零件，但通常在空气动力上不如可变叶片喷嘴好。

而转动型喷嘴集合了叶片型喷嘴与滑动活塞型喷嘴的优点，由喷嘴环和开度环组成。喷嘴环成圆环形结构，若干个喷嘴叶片成周向阵列位于喷嘴环的一侧面上，并且喷嘴叶片是喷嘴环的一部分，两者是一个整体，即叶片的角度是固定不可调整的，并且叶片角度被设计为效率最优的入射角度，相邻叶片之间的开口部分为进气槽，用于引导废气吹向涡轮。开度环也是环形结构，直径尺寸略大于喷嘴环。喷嘴环在周向设计有若干开口槽，数量与叶片数量一致，开口槽的周向宽度与喷嘴叶片之间的进气槽相当，开口槽的高度与喷嘴叶片的高度相当。当开度环上的开度槽与喷嘴叶片之间的开口槽重合面积最大时，喷嘴组件开度最大，当开度槽与开口槽重合面积最小时，喷嘴组件开度最小，开度环上的开度槽与喷嘴叶片之间的开口槽重合的面积即决定了喷嘴组件的开度大小，也即决定了进入废气涡轮的废气量大小。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种喷嘴组件开度环驱动结构，用于驱动转动型喷嘴组件中的开度环，使其根据发动机功率需求控制喷嘴组件开度大小，从而精确控制废气涡轮进气量。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于转动型喷嘴组件开度环的驱动结构，该结构需具有结构简单、可靠性高、易于布置、成本低的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种喷嘴组件开度环驱动结构，包括开度环、拨叉、转动轴和执行器；所述开度环为环形结构，包括所述开度槽、所述遮挡和所述拨槽；所述拨叉包括所述拨叉头、所述拨叉臂和所述拨叉孔；所述拨叉头安装在所述拨槽内；所述拨叉孔与所述转动轴一端连接；所述转动轴另一端与所述执行器连接；所述执行器通过所述转动轴带动所述拨叉旋转，所述拨叉通过所述拨槽拨动所述开度环旋转，从而改变所述喷嘴组件开度。

进一步地，所述开度环周向均布所述开度槽，数量与喷嘴叶片数量一致；相邻两个所述开度槽之间为所述遮挡；所述拨槽与所述开度环一体式设计，并一体制作而成，位于所述开度环轴向一侧。

进一步地，所述拨叉是主动件，所述拨槽是从动件。

进一步地，所述拨叉头为圆形，通过与所述拨槽的内壁面接触来驱动所述开度环转动。

进一步地，所述拨槽和所述拨叉头为间隙配合，优选间隙范围为0.05～1mm。

进一步地，所述拨叉孔与所述转动轴为过盈配合。

进一步地，所述执行器与所述转动轴为过盈配合。

进一步地，所述执行器为电动或气动型式。

进一步地，所述执行器可正反转运行，可使所述开度环正反方向旋转。

进一步地，所述执行器可根据所述喷嘴组件所需开度大小使所述开度环稳定保持在所需位置。

在本发明的较佳实施方式中，所述执行器可由电动机或压缩空气驱动，通过所述转动轴带动所述拨叉旋转。所述拨叉以旋转的方式拨动所述拨槽，驱动所述开度环转动，使所述开度环上的所述开度槽与喷嘴进气槽的重合面积发生变化，从而控制废气涡轮进气量。

本发明提供的喷嘴组件开度环驱动结构具有结构简单、可靠性高、易于布置、成本低的特点。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的喷嘴组件配合结构示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的开度环示意图一；

图3是本发明的一个较佳实施例的开度环示意图二；

图4是本发明的一个较佳实施例的拨叉示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的拨叉与转动轴配合示意图；

图6是本发明的一个较佳实施例的拨叉与开度环配合示意图一；

图7是本发明的一个较佳实施例的拨叉与开度环配合示意图二。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明涉及的一种喷嘴组件开度环驱动结构包括所述开度环1、所述拨叉2、所述转动轴3和所述执行器。

如图2所示，所述开度环1为环形结构，包括所述开度槽11、所述遮挡12和所述拨槽13。所述开度槽11周向均布在所述开度环1上，数量与喷嘴叶片数量一致；相邻两个所述开度槽11之间为所述遮挡12；所述拨槽13与所述开度环1一体式设计，并一体制作而成，位于所述开度环1轴向一侧(如图3所示)。

如图4所示，所述拨叉2包括所述拨叉头21、所述拨叉臂22和所述拨叉孔23，一体制作而成。

一体制作可保证所述开度环1和所述拨叉2在高温、高压环境下，高频率动作时的强度。

如图5所示，所述拨叉孔23与所述转动轴3一端连接，所述转动轴3另一端与所述执行器连接。所述拨叉孔23与所述转动轴3、所述执行器与所述转动轴3之间均为过盈配合，可以有效传递所述执行器的转动力矩。

如图6和图7所示，所述拨叉头21为圆形，安装在所述拨槽13内。所述拨叉头21外壁与所述拨槽13内壁之间为间隙配合，所述拨槽13的开口宽度略大于拨叉头21的圆径尺寸，优选间隙范围为0.05～1mm。该配合间隙可使所述拨叉头21能够在任何工况下在所述拨槽13内正常转动，而不会发生卡滞或敲击现象。

所述执行器通过所述转动轴3带动所述拨叉2旋转，所述拨叉2通过所述拨槽13拨动所述开度环1旋转，从而改变所述喷嘴组件开度。

所述执行器可根据需要选择电动或气动型式，可正反转运行，也可根据所述喷嘴组件所需开度大小使所述开度环1稳定保持在所需位置。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。