《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》是萍鄉市德博科技發展有限公司於2006年11月25日申請的專利，該專利的公布號為CN101191425，授權公布日為2008年6月4日，發明人是黃若、黃劼、林燕華、揚啟清。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》公開了內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件，它包括拔叉（1）、安裝盤（2）和葉片（3），在安裝盤（2）側面同一圓周上均勻間隔同向設定有多組葉片（3），每組由至少三塊葉片（3）組成，每組葉片之間能彼此相互同時打開和疊合，在安裝環的另一側面上設定有與葉片對應相連的拔叉（1），所述葉片（3）是三維曲面，因而其葉片之間的進氣通道可不斷變化，使渦輪增壓器進氣量也可隨發動機的工作狀況不斷變化，發動機在各種狀態下得到合適的增壓空氣量，使發動機在理想的狀態下工作，不僅可實現渦輪增壓器提高發動機輸出功率30－100％，減少有害氣體排放10％以上，實現煙氣排放達到歐IV排放標準，而且可降低油耗5－10％，提高了汽車的使用經濟性。
2020年7月14日，《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件
- 申請人：萍鄉市德博科技發展有限公司
- 申請日：2006年11月25日
- 申請號：2006101634048
- 公布號：CN101191425
- 公布日：2008年6月4日
- 發明人：黃若、黃劼、林燕華、揚啟清
- 地址：江西省萍鄉市安源經濟開發區(高新園)鄭和路6號
- Int. Cl.：F01D17/16(2006.01); F02B37/24(2006.01)
- 代理機構：萍鄉益源專利事務所
- 代理人：周益麗
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2006年，在汽車上大多配裝有與發動機相配的增壓器，特別是在汽車上大都需要配裝廢氣渦輪增壓器，以增加汽車發動機的輸出動率，減少尾氣有害氣體的排放，降低油耗，節約能源，更好的適應高原環境，補償因高原空氣稀薄產生的功率損失。而噴嘴環組件是當今先進的可變幾何渦輪增壓器中一個主要關鍵部件，其質量直接影響渦輪增壓器的工作性能，而影響噴嘴環組件工作性能的關鍵是由多個同時繞自已的轉軸旋轉的噴嘴環葉片，葉片組合形成進氣通道，葉片位置的變化決定了通道的面積變化，則此來控制渦輪速度和進氣量大小，調節渦輪增壓器工作範圍和增壓壓力，實現渦輪增壓器與發動機的最佳匹配。2006年前，可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件雖然結構各有不同，但其噴嘴環組件上的葉片結構大都是圓柱型進口或呈菱型進口的島狀葉型、薄板葉型與對稱葉型，這些在葉片不能很好的順應高速高溫燃氣的流動，撞擊損失、摩擦損失等較大，同時在其旋轉過程中，其葉片之間的進氣通道截面調節幅度小，使渦輪增壓器難以適用現代汽車發動機工況頻繁、大幅度變化的要求；再是噴嘴環組件在高溫高壓下（柴油機最高溫度為900℃，汽油機最高溫度過1050℃，最大壓力為0.35兆帕）工作，要承受高溫燃氣的高速衝擊，需具有良好的高溫性能：抗高溫蠕變、氧化和腐蝕能力，高溫強度好、耐磨性高等，因而其葉片材質性能要求極高。2006年前，行業內製造葉片的材料大都採用高溫合金、或耐熱合金金，以用鎳基高溫合金K418和K213製造的最多，但這些材料易氧化、機加工困難、鑄造性能差、精密鑄造成本較高。
發明內容
專利目的
針對上述已有技術中，噴嘴環組件存在的葉片之間進氣通道變化小，增壓調節性能低和葉片材質性能不能更好地滿足使用要求的問題，《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》提供了一種不僅噴嘴環組件葉片之間通道面積變化率大，燃氣流量和速率調節性能好，且葉片在高溫高壓下耐磨性能好，抗衝擊和蠕變能力強，不易氧化的渦輪增壓器噴嘴環組件。
技術方案
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所要解決的技術問題所採取的技術方案是：所述噴嘴環組件包括拔叉、安裝盤和葉片，所述安裝盤呈圓環形，在安裝盤側面同一圓周上均勻間隔同向設定有多組葉片，每組由至少三塊葉片組成，每組葉片之間能彼此相互同時打開和疊合，在安裝盤的另一側面上設定有與葉片相對應的拔叉，所述葉片與拔叉用可在安裝盤上轉動的軸固定相連線，所述葉片為三維曲面。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述內燃機渦輪增壓器噴嘴環組件中的葉片採用鎳鉻鈮基耐熱合金製造，其化學成份的百分比為：碳0.2-0.4％，矽0.75-1.75，鎳19-22％，鉻23-27％，鈮0.7-1.5％，錳≤1.5％，其餘為鐵。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述噴嘴環組件裝有三維曲面型葉片，其葉片與安裝盤、拔叉和拔叉盤組成多組相互同向隔開，每組葉片之間能相互同時打開和疊合，在葉片從打開到疊合的過程中，其葉片之間的進氣通道可不斷變化，其渦輪增壓器進氣量也可隨發動機的工作狀況不斷變化，使渦輪始終工作在高溫效率區，發動機在各種狀態下得到合適的增壓空量，使發動機在理想的狀態下工作，不僅可實現渦輪增壓器提高發動機輸出功率30-100％，減少有害氣體排放10％以上，實現煙氣排放達到歐IV排放標準，而且可降低油耗5-10％，提高了汽車的使用經濟性；再是，噴嘴環組件葉片採用更具有耐高溫高壓，不易氧化，耐磨性能好的材料製造，提高了噴嘴環組件的使用壽命。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件工作原理是：由於噴嘴環中的葉片呈三維曲面，能夠很好地順應高溫高速高壓燃氣的流動，各種損失小，效率高，並且能夠在較大範圍內調節葉片之間的進氣通道截面積，當噴嘴環組件的葉片全部疊合時為最小開度狀態，每組葉片內的進氣通道封閉，即最小開度可以向大開度方向調整，適應發動機的最小工作流量；當噴嘴環組件的全部葉片打開到最大開度狀態時，對應的進氣通道截面積為最大，其時進氣流量比變化率比現有圓柱形或鞭形葉片型式的噴嘴環組件的進氣流量比變化率提高了30％以上，膨脹比變化率提高了20％以上。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述葉片採用鎳鉻鈮基耐熱合金製造的工藝方法是：
1、採用金屬注射成型工藝方法製造；
2、外購各種原材料，按工藝配比混合併粉碎；
3、在相應模具中注射成型；
4、成型後進行脫脂；
5、脫脂後，在1270-1320℃再進行真空燒結1小時；
6、燒結後進行固溶正火熱處理；
7、熱處理後進行整形拋光，檢驗入庫。
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述的內燃機可變幾何渦輪增壓器嘴環組件上的葉片機械性能是：硬度≥145HV，在常溫（20℃）時抗拉強度≥650兆帕，屈服強度≥260兆帕，延伸率≥28％；在高溫下（800℃）時抗拉強度≥360兆帕，屈服強度≥145兆帕，延伸率≥41％。
附圖說明
圖1是《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》的剖視結構示意圖，
圖2是圖1的俯視圖。
在圖中，1、拔叉 2、安裝盤 3、葉片 4、連線孔 5、軸。
技術領域
《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》涉及內燃機渦輪增壓器，尤其是涉及汽車發動機渦輪增壓器噴嘴環組件。
權利要求
1.內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件，它包括拔叉（1）、安裝盤（2）和葉片（3），所述安裝盤（2）呈圓環形，在安裝盤側面同一圓周上均勻間隔同向設定有多組葉片（3），每組由至少三塊葉片（3）組成，每組葉片能彼此相互同時打開和疊合，在安裝盤的另一側面上設定有與葉片相對應的拔叉（1），所述葉片（3）與拔叉（1）用可在安裝盤上轉動的軸（5）固定相連線，其特徵是：所述葉片（3）為三維曲面的氣動型葉片，所述葉片（3）採用鎳鉻鈮基耐熱合金製造，其化學成份的百分比為：碳0.2-0.4％，矽0.75-1.75，鎳19-22％，鉻23-27％，鈮0.7-1.5％，錳≤1.5％，其餘為鐵。
2.根據權利要求1所述的內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件，其特徵是：所述多組葉片為三組葉片（3），每組由三塊葉片（3）組成。
3.根據權利要求1或2所述的內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件，其特徵是：所述葉片（3）和拔叉（1）與軸（5）焊接固定相連線。
實施方式
在圖1和圖2中，《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》所述噴嘴環組件為系列產品，適用渦輪增壓器渦輪直徑為30-150毫米，適用發動機功率為50-1000千瓦使用。它包括拔叉1、安裝盤2和葉片3，所述安裝盤2呈圓環形，在安裝盤2側面同一圓周上均勻間隔同向設定有三組葉片3，每組由三塊葉片3組成，每組葉片之間相互隔開，根據渦輪增壓器大小、也可以是四組或五組等分組，根據渦輪增壓器大小、每組也可以由四塊或五塊等組成，每組葉片3之間能彼此相互同時打開和疊合，在安裝盤2上，每組葉片相隔位置之間設定有三個連線孔4，連線孔4呈階梯形，用內六角螺栓通過3個連線孔固定安裝盤，在安裝盤2的另一側面上設定有與三組葉片3相對應的9個拔叉1，每個拔叉1與軸5焊接固定連線，每塊葉片3中部與軸5焊接固定，軸5可在安裝盤2上轉動，所有拔叉1套在拔叉盤中，由拔叉盤帶動拔叉一起轉動一定角度，從而帶動所有葉片從一個位置變為另一個位置，實現每組葉片同時打開和疊合，所述葉片3是三維曲面的氣動型葉片，葉片3由外圓弧面、內圓弧面和兩側平面用圓角過渡形成，葉片3從一端由小逐漸圓滑變大到中部，再從中部由大逐漸圓滑變小到另一端，葉片3從一側到另一側用圓弧由小到大再到小圓滑過渡，一塊葉片3的內圓弧面與另一塊葉片3的外圓弧面在搭接疊合時，可相互緊貼密封接觸，該三維曲面型葉片3能順應高溫高壓燃氣的流動，各種損失小，效率高，並且能夠在較大範圍內調節葉片之間的進氣通道截面積，當葉片全部打開時，其葉片的內端不超出安裝盤上的內孔位置，葉片用鎳鉻鈮基耐熱合金，採用金屬注射成型工藝方法製造，其化學成份的百分比含量為：碳0.2-0.4％，矽0.75-1.75，鎳19-22％，鉻23-27％，鈮0.7-1.5％，錳≤1.5％，其餘為鐵。
榮譽表彰
2020年7月14日，《內燃機可變幾何渦輪增壓器噴嘴環組件》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
