一种可变容积涡轮增压器

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种可变容积涡轮增压器。

背景技术

随着发动机油耗、排放的加严及性能需求的提升，发动机深度米勒技术被广泛应用，米勒循环技术应用对增压器性能要求更高，需要增压器提供更高的压比，需同时兼顾增压器低速性能和高速性能；现有固定几何截面增压器在使用过程中，需要平衡低速性能和高速性能，一般情况通过两种途径优化增压器低速性能和高速性能，

1.优化增压器匹配方案来满足发动机对性能需求；

2.优化压轮、压壳、涡轮、涡壳形状提升发动机性能，但优化周期长。

以上两种方法对增压器性能改变较小，优化周期长。

本发明为更大限度的改变增压器性能，增压器涡端流量实现可变控制，最大程度兼顾发动机低速性能和高速性能；涡端流道主要设计参数为面积A和A/R(流道截面积/质心到轴心距离)值，A/R值越大，涡壳出口气流角越径向，不同A/R流道与相同涡轮匹配会有不同效；本发明的目的在于提供一种涡端可变流道容积的增压器涡壳，通过改变流道截面积改变流道A/R值，使增压器运行工况更宽，提升增压器低速和高速性能，而现有的增压器存在以下问题：

1.涡壳各零部件之间存在相互移动，各运动件之间需要增加密封借结构，技术难度增加；

2.涡壳是由几部分共同组成，涡壳成本会有所增加。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有可变容积涡轮增压器存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种可变容积涡轮增压器。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，涡轮；涡壳，所述涡壳包括涡壳端、涡壳固定端以及涡壳移动端，所述涡壳移动端包括底板以及空心套筒，所述底板几何中心设置圆口-，所述涡轮穿过所述圆口-设置在所述套筒内；拉杆组件，所述拉杆组件通过拨叉与所述空心套筒连接；以及，电控执行器。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述涡壳固定端上设置有进气口，所述涡壳固定端靠近所述涡壳移动端一端设置有与所述空心圆筒相配合的开口，所述涡壳固定端另一端为敞开式，在所述涡壳固定端的外壁上对称设置有穿孔。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述涡壳端与所述涡壳固定端之间通过螺栓连接，所述涡壳端一端设置有盖板，所述盖板上设置有流道口-，沿所述流道口-设置有与所述空心套筒所配合的空心圆。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述空心套筒上设置有滑槽-，所述拨叉上设置有滑块，所述拨叉通过所述滑块与所述滑槽-进而与所述空心套筒连接。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述拨叉另一端设置有凸出夹层。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述拉杆组件还包括连杆部件以及曲柄轴，所述连杆部件包括穿过所述套环的第一连杆。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述曲柄轴一端与所述第一连杆连接，另一端连接有第二连杆。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述第二连杆的另一端连接电控执行器。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述拨叉与所述第一连杆之间通过锁紧螺钉连接。

作为本发明所述可变容积涡轮增压器的一种优选方案，其中：所述拨叉与所述第一连杆之间为刚性连接。

本发明的有益效果：本发明通过调节涡壳流道截面的A/R值、截面积A，扩宽增压器运行范围，更好的匹配发动机，提升发动机性能，在发动机低速时，通过减小A/R值，可以改善增压器运行效率，A/R＝7时，增压器涡端效率提升1个点，比油耗降低约0.1g/Kw.h。在发动机高速时，增加A/R值，可以提升涡端的流量，让更多废气参与做功，A/R＝10时，性能最高可提升5％，同性能下，油耗最高可降低2.5％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明可变容积涡轮增压器的整体结构示意图。

图2为本发明可变容积涡轮增压器的结构爆炸图。

图3为本发明可变容积涡轮增压器的剖面图。

图4为本发明可变容积涡轮增压器去涡壳shroud端的内部结构示意图。

图5为本发明可变容积涡轮增压器所述的拉杆组件结构示意图。

图6为本发明可变容积涡轮增压器不同A/R值下的发动机性能对比图。

图7为本发明可变容积涡轮增压器所述的不同A/R值下的发动机油耗对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1～3，提供了一种可变容积涡轮增压器的整体结构示意图，如图1，一种可变容积涡轮增压器包括涡轮100；涡壳200，涡壳200包括涡壳shroud端201、涡壳固定端202以及涡壳移动端203，涡壳移动端203包括底板203a以及空心套筒203b，底板203a几何中心设置圆口203a-1，涡轮100穿过圆口203a-1设置在套筒203b内；以及，拉杆组件300，拉杆组件300通过拨叉301与空心套筒203b连接；以及，电控执行器400，电控执行器400与拉杆组件300连接。

具体的，本发明主体结构包括涡壳固定端202侧壁上的进气口202a，进气口与涡壳固定端202内壁上的开口位置处于涡壳固定端202内底部，而涡壳移动端203位于固定端内部，且底板203a位置处于固定端内部开口上方，且底板203a会随着拨叉301的转动而上下移动但往下移动时不会将整个流道口堵住，而底板203a与涡壳固定端202底部形成的空间的封闭平面面积定义为A，质心到涡轮轴线距离R是流道面积A的质心到涡轮旋转轴线的距离；A/R是这A、R两个参数的比值，是涡端流道设计的重要参数，不同的A/R值和面积A会得到不同的增压器性能。

进一步的，涡壳固定端202上设置有进气口202a，涡壳固定端202靠近涡壳移动端203一端设置有与空心圆筒203b相配合的开口，涡壳固定端202另一端为敞开式，在涡壳固定端202的外壁上对称设置有穿孔202b，涡壳shroud端201与涡壳固定端202之间通过螺栓连接，涡壳shroud端201一端设置有盖板201a，盖板201a上设置有流道口201a-1，沿流道口201a-1设置有与空心套筒203b所配合的空心圆柱，空心套筒203b上设置有滑槽203b-1，拨叉301上设置有滑块301a，拨叉301通过滑块301a与滑槽203b-1进而与空心套筒203b连接，其中空心圆筒203b与所述涡壳shroud端201连接，从而与底板203a形成一个密封空间，并且空心圆筒203b可以沿着涡壳shroud端201进行移动，从而控制流道面积A的大小；拨叉301则是通过转动从而带动空心套筒203b移动，滑块301a用于与滑槽203b-1连接从而固定拨叉301与空心套筒203b。

具体的工作原理如下：拨叉301转动，带动空心套筒203b转动，从而控制涡壳移动端203与涡壳固定端202之间形成的流道面积大小，从而控制涡轮100的进气量大小，涡轮100的进气会从进气口202a进入，然后在面积A中进入到涡轮100，再经流道口201a-1排出。

实施例2

参照图1～7，提供了一种可变容积涡轮增压器的整体结构示意图，如图1，一种可变容积涡轮增压器包括涡轮100；涡壳200，涡壳200包括涡壳shroud端201、涡壳固定端202以及涡壳移动端203，涡壳移动端203包括底板203a以及空心套筒203b，底板203a几何中心设置圆口203a-1，涡轮100穿过圆口203a-1设置在套筒203b内；以及，拉杆组件300，拉杆组件300通过拨叉301与空心套筒203b连接；以及，电控执行器400，电控执行器400与拉杆组件300连接。

具体的，本发明主体结构包括涡壳固定端202侧壁上的进气口202a，进气口与涡壳固定端202内壁上的开口位置处于涡壳固定端202内底部，而涡壳移动端203位于固定端内部，且底板203a位置处于固定端内部开口上方，且底板203a会随着拨叉301的转动而上下移动但往下移动时不会将整个流道口堵住，而底板203a与涡壳固定端202底部形成的空间的封闭平面面积定义为A，质心到涡轮轴线距离R是流道面积A的质心到涡轮旋转轴线的距离；A/R是这A、R两个参数的比值，是涡端流道设计的重要参数，不同的A/R值和面积A会得到不同的增压器性能。

进一步的，涡壳固定端202上设置有进气口202a，涡壳固定端202靠近涡壳移动端203一端设置有与空心圆筒203b相配合的开口，涡壳固定端202另一端为敞开式，在涡壳固定端202的外壁上对称设置有穿孔202b，涡壳shroud端201与涡壳固定端202之间通过螺栓连接，涡壳shroud端201一端设置有盖板201a，盖板201a上设置有流道口201a-1，沿流道口201a-1设置有与空心套筒203b所配合的空心圆柱，空心套筒203b上设置有滑槽203b-1，拨叉301上设置有滑块301a，拨叉301通过滑块301a与滑槽203b-1进而与空心套筒203b连接，其中空心圆筒203b与所述涡壳shroud端201连接，从而与底板203a形成一个密封空间，并且空心圆筒203b可以沿着涡壳shroud端201进行移动，从而控制流道面积A的大小；拨叉301则是通过转动从而带动空心套筒203b移动，滑块301a用于与滑槽203b-1连接从而固定拨叉301与空心套筒203b。

更进一步的是，拨叉301另一端设置有凸出夹层301b，拉杆组件300穿过该夹层，并且由锁紧螺钉301c进行锁紧；拉杆组件300还包括连杆部件302以及曲柄轴303，所述连杆部件302包括穿过套环301b的第一连杆302a，套环301b用于连接第一连杆302a与拨叉301，而穿孔202b则将第一连杆302a固定安装并穿过涡壳固定端202，曲柄轴303一端与第一连杆302a连接，另一端连接有第二连杆302b，第二连杆302b的另一端与电控执行器400连接，其中电控执行器400用于提供一个动力通过拉杆组件302带动拨叉301转动，从而达到控制空心套筒203b-1的移动进而调节A/R值，从而提高涡轮100的性能及整个发动机的效率。

参照图6、图7，当A/R值为固定8.5时，即现有的固定截面增压器与本发明中的可变容积增压器的1000～6000转速下的扭矩及油耗对比，可以看出，不同转速下固定截面的表现远不是最优，而当转速为1500时，A/R比值为7时扭矩相对A/R值为8.5时更高，油耗更低；当转速6000转时，A/R值为10则相对A/R值为7时扭矩更高，油耗更低，而本发明会根据不同转速调整不同的A/R值，从而达到最优效果。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。