混流涡轮增压器可变喷嘴环.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103711528 A (43)申请公布日 2014.04.09 CN 103711528 A (21)申请号 201310496610.0 (22)申请日 2013.10.22 F01D 17/14(2006.01) F02B 37/24(2006.01) (71)申请人 萍乡市慧成精密机电有限公司 地址 337000 江西省萍乡市经济开发区安源 西大道 85 号 (72)发明人 黄若 张景辉 钟敏 黄亚 (74)专利代理机构 萍乡益源专利事务所 36119 代理人 张放强 (54) 发明名称 混流涡轮增压器可变喷嘴环 (57) 摘要 本发明公开了混流涡轮增压器可变。

2、喷嘴环， 它包括主动拨叉 （4） 、 拨叉盘 （3） 、 从动拨叉 （14） 、 从动拨叉锥形齿轮轴 （15） 、 叶片锥形齿轮轴 （5） 、 喷嘴环叶片 （8） 、 滚轮 （13） 、 滚轮轴 （12） 、 安装盘 （1）和叶片锥形齿轮轴定位套 （9） ； 喷嘴环叶片 （8） 工作型面为二维或三维曲面且为同心球面， 球 心在涡轮壳外侧， 喷嘴环叶片在旋转的同时底面 和顶面分别可与叶片锥形齿轮轴定位套 （9） 和涡 轮壳内气流进口 (6) 相密封， 从而实现气流进口 末端与涡轮叶片 （11） 相匹配。本发明可以和混流 涡轮增压器的涡轮叶轮很好地匹配， 从而使混流 涡轮流道中气流得到良好的组织，。

3、 减少了气流流 动损失， 提高了效率。在混流涡轮低速比、 从而实 现更加良好的匹配效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103711528 A CN 103711528 A 1/1 页 2 1. 混流涡轮增压器可变喷嘴环， 它包括主动拨叉 （4） 、 拨叉盘 （3） 、 从动拨叉 （14） 、 从 动拨叉锥形齿轮轴 （15） 、 叶片锥形齿轮轴 （5） 、 喷嘴环叶片 （8） 、 滚轮 （13） 、 滚轮轴 （12） 、 安 装。

4、盘 （1） 和叶片锥形齿轮轴定位套 （9） ； 所述主动拨叉与拨叉盘通过卡槽相连， 拨叉盘镶嵌 在由三个滚轮组成的轨道内并可自由往复旋转， 所述滚轮绕着镶嵌在安装盘内的滚轮销可 自由转动， 拨叉盘与从动拨叉通过卡槽相连， 其特征是 ： 从动拨叉与从动拨叉锥形齿轮轴固 连， 从动拨叉锥形齿轮轴通过轴孔镶嵌在安装盘内并可自由旋转， 从动拨叉锥形齿轮轴与 叶片锥形齿轮轴通过锥齿啮合， 叶片锥形齿轮轴镶嵌在叶片锥形齿轮轴定位套内可自由转 动， 叶片锥形齿轮轴末端与喷嘴环叶片固定相连 ； 所述喷嘴环叶片 （8） 工作型面为二维或 三维曲面， 所述工作型面包括底面和顶面 , 所述底面和顶面为同心球面， 所。

5、述同心球面的 球心在涡轮壳外侧， 喷嘴环叶片在旋转的同时底面和顶面分别可与叶片锥形齿轮轴定位套 （9） 和涡轮壳内气流进口 (6) 相密封， 从而实现气流进口末端与叶轮 （11） 相匹配。 2. 根据权利要求 1 所述的混流涡轮增压器可变喷嘴环， 其特征是 ： 所述叶片锥形齿轮 轴(5)与叶片锥形齿轮轴定位套(9)之间设置耐高温的密封装置， 所述密封装置为密封环。 3.根据权利要求1所述的混流涡轮增压器可变喷嘴环， 其特征是 ： 所述喷嘴环叶片(8) 按以下成型方法加工而成 ： 以涡轮上的叶轮 （11） 上 B 点向上延长交喷嘴环叶片尾缘的延 长线于 C 点， 在喷嘴环叶片 （8） 尾缘的延长。

6、线方向取 D 点， 使 C 点与 D 点的距离等于涡轮壳 （10） 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 E 点， 做线段 DE 的垂直平 分线交增压器的涡轮轴轴心线于O点,取O点相对于线段DE的对称点O1即为圆弧圆心， 以 点 O1 为圆心， 以 O1D 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 G 点， 使 DG 的长度等于喷嘴环叶片的宽度， 以点 O1 为圆心， 以 O1G 为半径做弧， 以喷嘴环叶片上下两弧的圆心为圆心并与喷嘴环叶片留取适当间隙修改涡轮 壳， 使改进后涡轮壳上的气流进口角线 （18） 与涡轮轴轴心。

7、线 （19） 的夹角为钝角。 权 利 要 求 书 CN 103711528 A 2 1/6 页 3 混流涡轮增压器可变喷嘴环 技术领域 0001 本发明涉及涡轮增压器可变喷嘴环， 具体涉及混流涡轮增压器可变喷嘴环。 背景技术 0002 现有车用涡轮增压器主要有普通涡轮增压器 （Turbocharger） 、 废气旁通涡轮增 压器 （Waste Gate Turbocharger， WGT） 、 可变几何截面涡轮增压器 （Variable Geometry Turbocharger， VGT） 等形式， 其中可变几何截面涡轮增压器的主要形式是可变喷嘴环涡轮 增压器 （Variable Nozzl。

8、e Turbocharger， VNT） 。目前车用涡轮增压器广泛采用径流式涡 轮 （Radial Flow Turbine） 增压器， 原因是径流式涡轮增压器结构简单、 成本低、 可靠性好、 小尺寸时具有较高的效率， 其技术已经发展到很高的水平。 随着涡轮增压器向高转速、 高强 化、 宽工作范围、 小型化方向发展， 要求涡轮增压器的比转速越来越高， 已经超过了径流涡 轮最高效率的范围。试验和理论都已证明， 在高比转速下， 径流涡轮的效率达不到最佳值。 降低比转速可以解决这个问题， 但是这样会增大涡轮叶轮直径， 与小型化目标相悖， 而且使 涡轮增压器瞬态响应性变坏。 混流式涡轮 （Mixed-。

9、flow Turbine） 增压器一定程度弥补了上 述不足 ： 与径流涡轮增压器相比， 混流涡轮增压器一般可以提高涡轮效率 2 10， 具 有效率高、 工作范围宽、 体积小、 重量轻等优点。 为满足日益严格的排放法规， 同时保证车用 发动机的动力性和经济性， 采用可变几何涡轮增压器 (VGT) 是最佳选择之一。可变喷嘴环 涡轮增压器 ( VNT)， 其喷嘴环叶片可绕各自的轴心同时旋转， 随着叶片角度的改变， 涡轮的 最小流通截面积及废气进入涡轮的速度和角度都发生了变化， 这样就改变了涡轮的转速和 做功能力， 从而改变了压气机出口的压力， 实现涡轮增压器增压压力的调节与控制。 但是目 前的 VN。

10、T 技术基本停留在应用对称叶片到气动叶片可变喷嘴环径流涡轮增压器阶段， 可变 喷嘴环混流涡轮增压器 (Variable Nozzle Mixed-flow Turbocharger， VNMT) 由于结构等 原因研究很少。 Minoru Ishino 与Akinobu Bessho 在文献 Mixed-flow Variable Nozzle Turbine 中， 研究了带有可变喷嘴环的混流涡轮增压器， 喷嘴环叶片可在球面上实现调节 转动， 并提出了一种外置式的曲柄连杆机构作为喷嘴环叶片的执行机构， 但是存在如下不 足 ： (1) 从涡轮壳流出的气流在流经喷嘴环叶片时与径向形成拐角， 不能很好。

11、地使气流流 动 ； (2) 其执行机构布置在涡轮级出口一侧， 导致涡轮增压器轴向尺寸加大 ； (3) 喷嘴环叶片枢轴贯穿式安装在涡轮壳上、 形成轴孔配合， 难以解决高温燃气密封问 题， 成漏气损失 ； (4) 每个喷嘴环叶片都相应设计一套复杂的曲柄连杆机构， 结构庞大， 不满足紧凑化要 求。 0003 专利 JP08-061005ANOZZLE OF MIXED FLOW TURBINE 中从叶片安装角与叶片进 口气流角的变化角度上， 为了减少流动损失， 提出了一种固定翼型的改进叶片。但是， 此专 利仅仅停留在传统二维翼型的基础之上进行喷嘴环叶片的优化。 说 明 书 CN 103711528 。

12、A 3 2/6 页 4 0004 专利 CN101191425B内燃机可变几何涡轮增压器喷嘴环组件 中， 提到了可变几 何径流涡轮增压器可以应用三维曲面型叶片， 但是没有提到可应用于混流涡轮增压器。 0005 专利 CN 102182546 A可变喷嘴环混流涡轮增压器 中， 研究了带有可变喷嘴环 的混流涡轮增压器， 喷嘴环叶片可在球面上实现调节转动， 并提出了一种内置式的空间四 杆机构作为喷嘴环叶片的执行机构， 解决了轴向尺寸大、 高温燃气密封、 漏气损失等问题， 但是也存在如下不足 ： (1) 空间四杆机构结构复杂， 传动效率低， 加工成本高， 可靠性降低 ； (2) 气流经过喷嘴环叶片、 。

13、流向涡轮叶片时， 流线两处转弯， 增加了流动损失。 发明内容 0006 针对上述现有技术中所存在的问题， 本发明提供了一种不仅能够很好的调节喷嘴 环面积， 优化流场， 高效调节与控制燃气流动， 解决高温燃气密封问题， 而且满足高效率、 紧 凑化要求， 实现涡轮增压器与内燃机在各种工况下最佳匹配的混流涡轮增压器可变喷嘴 环。 0007 本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是 ： 所述混流涡轮增压器可变喷嘴环 包括主动拨叉、 拨叉盘、 从动拨叉、 从动拨叉锥形齿轮轴、 叶片锥形齿轮轴、 喷嘴环叶片、 滚 轮、 滚轮轴、 安装盘和叶片锥形齿轮轴定位套 ； 所述主动拨叉与拨叉盘通过卡槽相连， 拨叉 。

14、盘镶嵌在由三个滚轮组成的轨道内并可自由往复旋转， 所述滚轮绕着镶嵌在安装盘内的滚 轮销可自由转动， 拨叉盘与从动拨叉通过卡槽相连， 从动拨叉与从动拨叉锥形齿轮轴通过 焊接连接， 从动拨叉锥形齿轮轴通过轴孔镶嵌在安装盘内并可自由旋转， 从动拨叉锥形齿 轮轴与叶片锥形齿轮轴通过锥齿啮合， 叶片锥形齿轮轴镶嵌在叶片锥形齿轮轴定位套内可 自由转动， 叶片锥形齿轮轴末端与喷嘴环叶片固定相连 ； 所述喷嘴环叶片工作型面为二维 或三维曲面， 所述工作型面包括底面和顶面 , 所述底面和顶面为同心球面， 所述同心球面 的球心在涡轮壳外侧， 所述喷嘴环叶片在旋转的同时底面和顶面分别可与叶片锥形齿轮轴 定位套和涡轮。

15、壳内气流进口相密封， 从而实现气流进口末端与叶轮相匹配。 0008 本发明工作流程为 ： 当发动机的工况变化时， 执行器作用于固定在涡轮端的摇臂 组件转动， 摇臂组件通过主动拨叉拨动拨叉盘绕涡轮轴转动。拨叉盘施加给连接从动拨叉 的每一个从动拨叉锥形齿轮轴一个转矩， 通过从动拔叉圆锥齿轮轴与叶片锥形齿轮轴上的 圆锥齿轮啮合， 从而给叶片锥形齿轮轴一个转矩， 进而使得叶片绕其叶片锥形齿轮轴旋转。 发动机低速时， 需要单方向转动摇臂组件， 将喷嘴环叶片的开度变小， 减小两两相邻的喷嘴 环叶片间流通面积， 改变燃气方向与燃气速度， 从而提高增压器转速， 提高增压比、 增加发 动机气缸进气。反之， 当增。

16、压器超速和过度增压时， 需要反方向转动摇臂组件， 将喷嘴环叶 片的开度变大， 增大两相邻喷嘴环叶片间流通面积， 改变燃气方向与燃气速度， 从而降低增 压器转速， 降低增压比和减少气缸进气。 0009 本发明的有益效果 ： (1)、 VNMT 喷嘴环的锥形齿轮传动机构布置在涡轮内侧， 避免了与涡轮壳外界相通， 由 于轴承体与涡轮壳之间存在密封， 漏气问题很容易解决 ； 与可变喷嘴环径流涡轮增压器相 比， 其轴向尺寸仅略微增加， 能满足紧凑化的要求， 比较现有的外置式曲柄连杆机构以及内 置式空间四杆机构， 传动结构更简单、 高效、 可靠， 易于精确控制， 操作灵敏， 可实现喷嘴环 说 明 书 CN。

17、 103711528 A 4 3/6 页 5 开度实时转动调节， 可靠性更高 ； (2)、 经过优化设计的三维曲面型喷嘴环叶片， 喷嘴环叶片顶面和底面为同心球面， 所 述同心球面的球心在涡轮壳外侧， 可与涡轮叶轮更好地匹配， 使气流流动更顺畅和良好地 过渡， 大大改善内部流场， 减少了气流损失， 总静效率整条曲线都较原对称叶型及气动型喷 嘴环叶片乃至优化前喷嘴环叶片有大幅度的改善， 同时在小开度、 中低转速工况下， 流通能 力大幅增强 ； (3)、 VNMT 可以最大化利用现有 VGT 零部件 ： 只需适当修改轴承体、 涡轮壳、 喷嘴环叶 片及喷嘴环组件的叶片执行机构 ； (4)、 混流涡轮增。

18、压器可变喷嘴环改进了径流式涡轮增压器可变喷嘴环的传统结构模 式， 巧妙地将喷嘴环叶片与从动拨叉分开设计， 中间加一圆锥齿传动结构， 实现高效可调， 并且重新优化设计了喷嘴环叶片的外形， 以便和混流涡轮增压器的涡轮叶轮很好地匹配， 从而使混流涡轮流道中气流得到良好的组织， 减少了气流流动损失， 提高了效率。 在混流涡 轮低速比、 大容量的优越性能上， 与发动机在较大效率范围内实现更加良好的匹配效果。 附图说明 0010 图 1 混流涡轮增压器可变喷嘴环的主视结构示意图， 图 2 是图 1 的 A-A 剖视结构示意图， 图 3 是图 2 的 B-B 剖视结构示意图， 图 4 是喷嘴环叶片成型加工方。

19、法示意图， 图 5 是涡轮壳气流进口剖视放大图， 图 6 是现有技术中的喷嘴环叶片和本发明所述的喷嘴环叶片结构示意图。 0011 在图中， 1、 安装盘 2、 主动拨叉轴 3、 拨叉盘、 4、 主动拨叉、 5、 叶片锥形齿轮轴承 6、 气流进口 7、 气流通道 8、 喷嘴环叶片 9、 叶片锥形齿轮轴定位套 10、 涡轮壳 11、 叶 轮 12、 滚轮轴 13、 滚轮 14、 从动拨叉 15、 从动拨叉锥形齿轮轴 16、 涡轮轴 17、 气流 进口角线 18、 气流进口角线 19、 涡轮轴轴心线。 具体实施方式 0012 随着车用涡轮增压器不断向高转速、 小型化、 大容量方向发展， 径流式涡轮的。

20、比转 速越来越高， 然而理论和实验早已证明， 在高比转速下径流式涡轮的效率达不到最佳值。 降 低比转速可以解决这个问题， 但是这样做会增大叶轮直径， 使增压器瞬态响应性变坏， 目 前最可行的措施是采用混流式涡轮， 理论计算和试验研究结果表明， 混流涡轮在高比转速 下仍能保持较高的涡轮效率， 涡轮峰值效率点的速比 u/C0 值低于传统径流涡轮的设计值 0.7， 并且其涡轮尺寸较小， 转子的转动惯量小， 使增压器瞬态响应性也变得更好， 具有效率 高、 工作范围宽等优点， 因此， 混流式涡轮适应了目前车用涡轮增压器高转速、 高强化、 宽工 作范围和小型化发展的趋势， 得到重视与越来越广泛应用。本发明。

21、的目的是将涡轮增压器 可变喷嘴环的优点与混流涡轮的优势相结合， 进一步提升混流涡轮增压器的实用价值， 研 究开发一种新型混流涡轮增压器可变喷嘴环。 下面结合附图并举实施例， 对本发明进行详 细描述。 0013 通常， VNT 的喷嘴环叶片与混流涡轮的配合形式如图 6 中 (b)、 (c)、 (d) 三种形 说 明 书 CN 103711528 A 5 4/6 页 6 式。图 6(c) 的布置形式在各方面优点较为明显， 但执行机构相当复杂。图 6(b) 喷嘴环叶 片与涡轮叶轮的间隙较大， 存在很大的泄露损失。图 6(d) 的布置形式弥补了 (c) 的不足， 执行机构较为简单， 但是在调节喷嘴环时。

22、， 其尾缘对气流的扰动非常大， 造成较大的流动损 失， 导致涡轮效率下降。图 6(e) 的布置形式弥补了 (c)（d） 的不足， 但是， 气流流经喷嘴 叶片流入涡轮叶片时不能很好地过渡， 造成动力损失， 本发明基于 (c) 的几何形式， 创新发 明了一种新型喷嘴叶片图 6(f)， 优化了混流涡轮增压器内部流场， 达到比普通混流涡轮增 压器更好的效果， 可实现更精确控制， 效率更高， 流量范围更广等性能。 本发明设计的 可变喷嘴环混流涡轮增压器， 与径流涡轮增压器相比， 对涡轮增压器涡轮端进行设计改进， 采用上述图 6(f) 中的配合形式， 增压器的喷嘴环执行机构也相应地进行了创新设计。 001。

23、4 发明的目的通过以下措施实现 ： 在图 1、 图 2、 图 3、 图 4 和图 5 中、 本发明包括主动拨叉 4、 拨叉盘 3、 从动拨叉 14、 从动 拨叉锥形齿轮轴 15、 叶片锥形齿轮轴 5、 喷嘴环叶片 8、 滚轮 13、 滚轮轴 12、 安装盘 1、 叶片锥 形齿轮轴定位套 9 和涡轮轴 16 ； 涡轮轴一端上设有叶轮 11, 叶轮位于涡轮壳 10 内 , 主动 拨叉 4 一端通过主动拔叉轴 2 与摇臂组件 （图中未画出） 相连、 另一端与拨叉盘 3 通过卡槽 相连， 拨叉盘镶嵌在由三个滚轮 13 组成的轨道内并可自由往复旋转， 而滚轮绕着镶嵌在安 装盘 1 内的滚轮轴 12 自由。

24、转动， 拨叉盘与从动拨叉 14 同样通过卡槽相连， 从动拨叉与从动 拨叉锥形齿轮轴 15 通过焊接方式连接， 从动拨叉锥形齿轮轴同样通过轴孔镶嵌在安装盘 内可自由旋转， 从动拨叉锥形齿轮轴与叶片锥形齿轮轴 5 通过锥齿啮合， 叶片锥形齿轮轴 与叶片锥形齿轮轴定位套之间最好设置有密封装置 （图中未画出） ， 所述密封装置为耐高温 的密封环 （套） ， 叶片锥形齿轮轴可在叶片锥形齿轮轴定位套内自由转动 , 叶片锥形齿轮轴 末端与叶嘴环叶片 8 固定相连。叶片锥形齿轮轴定位套表面与喷嘴环底面密封相配， 所述 涡轮壳中具有与发动机气缸盖相连的横截面为圆形的气流通道 7， 气流通道上设置有气流 进口 6。

25、， 所述喷嘴环叶片在旋转的同时其底面和顶面分别可与叶片锥形齿轮轴定位套和涡 轮壳内气流进口相密封， 从而实现气流进口末端与涡轮叶片相匹配， 所述相密封是指 ： 喷嘴 环叶片上凸圆弧形的底面在叶片旋转的同时可与叶片锥形齿轮轴定位套凹弧形面实现密 封， 喷嘴环叶片上凹圆弧形的顶面在叶片旋转的同时可与涡轮壳上的气流进口凸弧形面实 现密封。 （1） 、 所述喷嘴环叶片工作型面既可为二维曲面也可为三维曲面， 工作型面包括顶面和 底面， 所述底面和顶面为同心球面， 所述同心球面的球心在涡轮壳外侧 （如图 4 所示） ， 将喷 嘴环叶片 8 的底面和顶面加工成为同心球面， 所述底面呈凸圆弧形 , 所述顶面呈。

26、凹弧形 , 所述底面是喷嘴环叶片与叶片锥形齿轮轴定位套凹弧形面相对应的面， 所述顶面是喷嘴环 叶片与涡轮壳上的气流出口凸弧面相对应的面， 所述喷嘴环叶片加工成型方法是 ： 如图 4 所示， 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 C 点， 在喷嘴环叶片尾缘的延长线上方向取 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 O 点 ( 图中未画出 ), 取 O 点相对于线段 DE 的对称点 O1 即为圆弧 圆心， 以点 O1 为圆心。

27、， 以 O1D 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 G 点 , 使 DG 的长度等于喷嘴环叶片的宽度， 以点 O1 为圆 心， 以 O1G 为半径做弧， 再以喷嘴环叶片上下两弧的圆心为圆心并与喷嘴环叶片留取适当 说 明 书 CN 103711528 A 6 5/6 页 7 间隙修改涡轮壳， 使涡轮壳上 （或相配的喷嘴环叶片） 的气流进口角线与涡轮轴轴心线的夹 角为钝角， 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 (A/R) (A/R)0(1 一 /。

28、2)， 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， 将喷嘴环叶片进口上游 处的涡轮壳截面作进一步的改进， 改变喷嘴环叶片的气流进口， 由原径流涡轮增压器与涡 轮轴轴心线成 90方向变为钝角使之更好地与叶片匹配 （如图 5 所示） ， 同时优化了内部流 场 ； 最后再同样以喷嘴环叶片上下两弧面的球心为球心设计与喷嘴环叶片相匹配的叶片锥 形齿轮轴定位套， 以使叶片锥形齿轮轴镶嵌在定位套的轴孔内并可绕各自轴心自由旋转， 防止涡轮壳内的气体窜入中间体， 每个叶片锥形齿轮轴轴孔中最好设有密封装置 ； 相互啮 合的两锥形齿轮轴内置于轴承体与涡轮壳组成的球壳内， 以环形均匀分布， 左端。

29、与从动拨 叉固连， 右端与喷嘴环叶片固连， 两齿轮轴采用直齿圆锥齿相互啮合， 根据涡轮壳和轴承体 的空间尺寸及相对位置， 相互啮合的两锥形齿轮设计成相同参数， 设计参数分别为 ： 传动比 i=1:1， 轴交角 =120， 分度锥角 1=60， 2=60， 压力角 =20， 模数 m=1， 当量齿 数 ZV=20。加以优化， 实现气流良好的组织流动。 0015 (2)、 修改涡轮壳， 使之与创新设计的叶片更好的匹配并优化流场。在叶轮尺寸一 定时， 涡轮壳 0-0 截面尺寸决定了涡轮的流量特性， 适当的涡轮流量特性又决定了增压器 与发动机匹配时适当的增压能力， 因此需要根据所确定的增压器与发动机匹。

30、配点参数要 求， 设计合适的涡轮壳 0-0 截面尺寸。根据等环量原理和连续性方程， 本发明保持原增压 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 (A/R) (A/R)0(1-/2)， 从而确定各截断面的面积及相 应尺寸。 为了减少流道内的气流损失， 满足上述参数要求的前提下， 将喷嘴环叶片进口上游 处的涡轮壳截面作进一步的改进。改变喷嘴环叶片的气流进口， 现有技术中径流涡轮增压 器气流进口角线 17（直线形） 与涡轮轴轴心线 19 夹角为 90， 改进后涡轮壳上的气流进 口角线 18（凸圆弧形） 与涡轮轴轴心线夹角。

31、为钝角 （大于 90） ， 即改进后涡轮壳上的气 流进口为凸圆弧形， 而与之相配的喷嘴环叶片顶面为凹圆弧形， 从而使之与创新设计的叶 片更好的匹配， 并使气流实现一定速度的轴向预旋， 优化了流场。 0016 (3)、 增加设计叶片锥形齿轮轴定位套， 与轴承体外壳紧密配合， 并与创新设计的 叶片实现更好地匹配。 具体以叶片上下两弧面的球心为球心设计与叶片相匹配的叶片锥形 齿轮轴定位套， 以使叶片锥形齿轮轴镶嵌在定位套的轴孔内并可绕各自轴心自由旋转， 每 个叶片锥形齿轮轴轴孔都设有密封装置， 防止涡轮壳内的气体窜入中间体。 (4)、 相互啮合的两锥形齿轮轴内置于轴承体与涡轮壳组成的球壳内， 以环形。

32、均匀分 布， 左端与从动拨叉固连， 右端与喷嘴环叶片固连， 由于喷嘴环叶片呈现球形环绕的布局， 其枢轴轴心线已经不再与涡轮轴轴心线平行， 本发明为适应混流涡轮增压器的特殊结构， 实现喷嘴环叶片的开度可调， 发明了一种内置式喷嘴环叶片的锥形齿轮传动机构。该锥形 齿轮传动机构， 齿形采用结构最简单的直齿圆锥齿， 以保证最低的加工成本满足轻载荷的 实际传动要求 ； 根据实际传动的速度要求， 该对锥形齿轮轴的传动比 i= 设计成 1:1， 因此， 相互啮合的两锥形齿轮设计成相同参数 ； 根据轴承体和涡轮壳的实际空间尺寸及相对位 置， 该对锥形齿轮轴的轴交角 设计成 120， 分度锥角 1=60， 2=。

33、60； 为防止根切， 保证转动精度， 该对锥形齿轮轴， 其设计参数模数 m=1， 当量齿数 ZV=20 ； 该对锥形齿轮轴压 说 明 书 CN 103711528 A 7 6/6 页 8 力角设计成20， 以符合国家标准。 该传动机构可以对由执行器输出的力和速度实现精确、 高效的传动。 对本执行机构的运动原理简述如下 ： 在气动执行器或电动执行器的驱动下， 带 动与涡轮轴16相连的摇臂组件 （图中未画出） 转动， 摇臂组件通过主动拨叉拨动拨叉盘绕涡 轮轴转动。拨叉盘施加给连接从动拨叉的每一个从动拨叉锥形齿轮轴一个转矩， 通过其上 的直齿圆锥齿轮与叶片锥形齿轮轴啮合， 给叶片锥形齿轮轴一个转矩，。

34、 从而使与喷嘴环叶 片相连的叶片锥形齿轮轴转动所需要的开度。 0017 这种改进后的混流增压器喷嘴环对进出气流的组织是通过涡轮壳流道的设计和 三维叶片的应用共同来实现优化的， 针对外置式曲柄连杆机构造成的漏气损失和结构复 杂， 以及内置式空间四杆机构传动效率低等问题， 本发明通过设计一种内置式的喷嘴环执 行机构来解决。 喷嘴环叶片也由原来的对称叶型或气动叶型变为可调的反球面同心圆弧状 二维或三维曲面型叶片。 以下结合附图， 阐述本发明中涉及的混流涡轮增压器喷嘴环的具 体实施方式 ： 当发动机的工况变化时， 气动执行器或电动执行器作用于固定在涡轮端的摇 臂组件转动， 摇臂组件通过主动拨叉 4 拨。

35、动拨叉盘 3 绕涡轮轴转动。拨叉盘施加给连接从 动拨叉 14 的每一个从动拨叉锥形齿轮轴 15 一个转矩， 通过其末端的锥齿与叶片锥形齿轮 轴 5 啮合， 从而给叶片锥形齿轮轴一个转矩， 进而使得喷嘴环叶片 8 绕其转轴旋转。喷嘴环 叶片8的扭转角度， 与主动拨叉4的转动幅度有一定的内在联系， 可根据要满足的喷嘴环开 度进行实时调节控制， 即调节主动拨叉的摆动幅度就可以间接地控制喷嘴环的开度。为了 改善发动机的低速特性， 需要单方向转动摇臂组件， 将喷嘴环叶片的开度变小， 减小两相邻 喷嘴环叶片间流通面积， 提高增压器转速， 增大压比和气缸进气。反之， 为了防止增压器超 速和过度增压， 需反方。

36、向转动摇臂组件， 将喷嘴环叶片开度变大， 增大两相邻喷嘴环叶片间 流通面积。 0018 VNMT 喷嘴环的锥形齿轮传动机构布置在涡轮内侧， 避免了与涡轮壳外界相通， 由 于轴承体与涡轮壳之间都存在密封， 漏气问题很容易解决 ； 与可变喷嘴环径流涡轮增压器 相比， 轴向尺寸略微增加， 能满足紧凑化的要求， 比较现有的外置式曲柄连杆机构以及内置 式空间四杆机构， 结构更简单， 易于精确控制， 操作灵敏， 可实现喷嘴环开度实时转动调节， 可靠性更高 ； 利用三维叶型喷嘴环叶片和锥形齿轮传动机构， 能够很好的调节喷嘴环面积， 从而调节与控制燃气流动， 同时解决了高温燃气密封问题， 满足紧凑化要求， 实。

37、现了增压器 与内燃机在各种工况下的最佳匹配。 通过以上实施， 本发明中所涉及的混流涡轮增压器可 变喷嘴环， 可以根据发动机的工况， 喷嘴环叶片可以实现实时可变开度， 达到精确控制调节 的目的， 综上所述， 以上仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保护范围。 凡是本发明精神和原则内所作的任何修改、 等同替换或形式上的改进等， 均应包含在本发 明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103711528 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103711528 A 9 2/4 页 10 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103711528 A 10 3/4 页 11 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103711528 A 11 4/4 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 103711528 A 12 。