一种涡轮增压器的可变几何涡轮机的制作方法

1.本发明涉及流体机械涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器的可变几何涡轮机。


背景技术：

2.涡轮增压器是增压发动机的重要零部件，在发动机小型化、降低燃油消耗率、降低排放污染物等方面，起到了重要作用。
3.涡轮增压器，需要与发动机联合匹配，以达到最佳的使用性能。不同用途的发动机，对于涡轮增压器的性能要求各不相同。
4.其中，对于道路及非道路领域的发动机而言，涡轮增压器的性能往往根据发动机的使用工况，相应做出性能上的优化取舍，即发动机低速扭矩大、发动机额定功率大、常用工况燃油消耗率低、全工况排放性能最佳等关键指标不能同时满足发动机的需求，表现为：发动机的低速性能与高速性能不能完全兼顾。
5.参见图1a所示，现有的涡轮增压器，主要包括压气机蜗壳1、轴承体2和涡轮箱3。压气机蜗壳1和涡轮箱3中的流道结构，直接影响涡轮增压器的性能，通常用0-0截面面积来描述压气机蜗壳1和涡轮箱3中的流道的流通能力。
6.需要说明的是，压气机蜗壳1中的流道结构，即为：压气机蜗壳1中位于压气机蜗壳进口以及压气机蜗壳出口之间的、用于外部空气流入、通过并流出的空气流道，该空气流道中的空气进气气流会驱动位于压气机蜗壳进口和压气机蜗壳出口之间的压气机叶轮；
7.涡轮箱3中的流道结构，即为：涡轮箱3中位于压气机蜗壳进口和压气机蜗壳出口之间的废气流道，该废气流道中的废气气流，驱动涡轮转轴转动。
8.压气机蜗壳1和涡轮箱3中流道的0-0截面面积，是指壳体的腔道(例如压气机蜗壳1中的空气流道，或涡轮箱3中的废气流道)从0度到360度，按照预设的间隔角度(例如22.5度)为单位，在对每一个截面面积进行等环量设计时，0度截面(即横截面)对应的截面面积，0-0截面面积为壳体腔道(即压气机蜗壳1中的空气流道，或涡轮箱3中的废气流道)的最大面积(横截面面积)，用于描述和评价壳体腔道的最大流通能力，参见图1b和图1c所示。
9.如图1b所示，图1b为压气机蜗壳1中的空气流道(即压气机蜗壳腔道1001)的纵向(即前后方向)截面示意图；该视图为面向空气进口501(即压气机蜗壳进气口)方向展示的压气机蜗壳腔道1001角度划分图示，压气机蜗壳腔道1001的另一端为增压后气体出口502(即压气机蜗壳出气口)。0
°
的起始位置与水平方向成22.5
°
夹角，腔道的角度划分是沿逆时针方向以22.5
°
为间隔设计的。为了提高腔道1001内壁壁面的光滑程度，可以选择0
°
的起始位置与水平方向成22.5
°
夹角，腔道的角度划分是沿逆时针方向以11.25
°
为间隔设计。0
°
的起始位置与水平方向的夹角取值范围为0～45
°
，腔道的角度划分最大为30
°
间隔设计。图1b所示的压气机蜗壳腔道角度划分的设计旋转方向为逆时针方向，是用于配合右旋压气机叶轮的，如果配合左旋压气机叶轮，则压气机蜗壳腔道角度划分设计旋转方向为顺时针方向。
10.如图1c所示，图1c为涡轮箱中的废气流道(即涡轮箱蜗壳腔道1002)的纵向(即前
后方向)截面示意图；该视图为面向废气出口602(即涡轮机出气口)方向展示的涡轮箱蜗壳腔道角度划分图示，涡轮箱蜗壳腔道1002的另一端为废气进口601(即涡轮机进气口)。0
°
的起始位置与水平方向成22.5
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夹角，腔道的角度划分是沿逆时针方向以22.5
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为间隔设计的。为了提高腔道1002内壁壁面的光滑程度，可以选择0
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的起始位置与水平方向成22.5
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夹角，腔道的角度划分是沿逆时针方向以11.25
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为间隔设计。0
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的起始位置与水平方向的夹角取值范围为0～45
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，腔道的角度划分最大为30
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间隔设计。图1c所示的涡轮箱蜗壳腔道角度划分的设计旋转方向为逆时针方向，是用于配合右旋涡轮叶轮的，如果配合左旋涡轮叶轮，则涡轮箱腔道角度划分设计旋转方向为顺时针方向。
11.目前，现有的可变截面涡轮增压技术(vnt)，可以有效的解决此类问题，使得涡轮增压器能够满足发动机的全工况性能需求。目前，通常使用的可变截面涡轮增压技术，通过采用可变截面喷嘴环，来调节涡轮机的流量及转速，使得涡轮增压器的流量范围更宽，涡轮增压器的低速响应性更快，从而使得涡轮增压器所匹配的发动机能够很好地兼顾低速性能与高速性能。
12.但是，现有的可变截面涡轮增压技术(vnt)，在长久使用中存在可靠性问题，具体原因为：由于积碳的作用，可变截面喷嘴环容易被积碳卡死，导致可变截面喷嘴环的叶片不能转动，从而失去调节涡轮机流量的作用，导致可变截面喷嘴环失效。
13.需要说明的是，发动机积碳，是燃料及润滑油在高温和氧化作用下的产物。在燃烧室内，由于燃烧时氧气供应不足，使燃料和窜入燃烧室里的润滑油不能完全燃烧，产生油烟和烧焦润滑油的微粒，在高温和氧化作用下，形成硬质胶结碳，俗称积碳。积碳的成分有易挥发的物质(油、经基酸)和不易挥发的物质(沥青质、油焦质、碳青质和灰分等)，不易挥发物质越多，形成的积碳越硬越紧密，与金属粘结也越牢固。简单来说，积炭是发动机不完全燃烧而产生的沉积物，主要成分是羟基酸、沥青质、焦油等。
14.此外，现有的可变截面涡轮增压技术(vnt)，在长久使用中还存在调节机构的响应延迟问题，具体原因为：受到发动机排气压力的影响，调节机构需要克服壳体内部气体压力的作用而工作，会出现调节机构响应性低及执行机构运动不到位的问题，造成涡轮增压器与发动机性能的匹配出现偏差。


技术实现要素：

15.本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种涡轮增压器的可变几何涡轮机。
16.为此，本发明提供了一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，其包括涡轮转轴和涡轮箱基体；
17.其中，涡轮增压器，包括压气机蜗壳、轴承体和涡轮箱基体；
18.轴承体的左右两端，分别与中空的压气机蜗壳和中空的涡轮箱基体相密封连接；
19.其中，轴承体的内腔中心位置，枢接有横向分布的涡轮转轴；
20.涡轮转轴的左端径向外壁，设置有环绕分布的压气机叶轮；
21.涡轮转轴的右端部径向外壁，设置有环绕分布的涡轮叶轮；
22.其中，涡轮箱基体的内腔，设置有横向分布的、中空的涡轮箱导流套；
23.涡轮转轴的右端部，位于涡轮箱导流套的内腔中；
24.涡轮箱导流套的左端径向外壁，设置有环绕分布的可变流道滑块；
25.其中，涡轮箱导流套左端径向外壁和涡轮箱基体的内腔壁之间，具有环绕分布的、中空的可变流道滑块安装内腔；
26.可变流道滑块，位于可变流道滑块安装内腔中；
27.可变流道滑块的左侧壁、涡轮箱导流套左端外壁以及涡轮箱基体的内腔壁之间的空间，是一个横截面面积可调节的涡轮箱蜗壳腔道；
28.其中，可变流道滑块，与电控调节机构相联动连接；
29.其中，涡轮箱基体的右端，设置有废气出口；
30.废气进口，通过涡轮箱基体的内腔以及位于涡轮箱基体内的涡轮箱蜗壳腔道，与废气出口相连通；
31.涡轮箱蜗壳腔道，与涡轮叶轮所在空间相连通。
32.优选地，涡轮箱基体和涡轮箱导流套的中部外侧边缘，通过环绕等间隔设置的多个第一紧固螺栓固定连接；
33.涡轮箱导流套的左端开口，与一个涡轮箱排气后盖的左端开口相密封连通；
34.所述涡轮箱排气后盖的径向四周边缘，与涡轮箱基体的右端径向四周边缘，通过环形分布的卡箍带相连接；
35.涡轮箱排气后盖的右端开口，与现有发动机上的排气接口法兰相密封连通。
36.优选地，涡轮箱基体，包括可变流道滑块的运动机构组件；
37.可变流道滑块的运动机构组件，用于调节涡轮箱蜗壳腔道的横截面面积；
38.可变流道滑块的运动机构组件，具体包括两个可变流道滑块导杆、两个拨叉和一个驱动杆；
39.其中，每个可变流道滑块导杆的左端，贯穿涡轮箱导流套上预留的横向通孔后，伸入到所述可变流道滑块安装内腔里面；
40.每个可变流道滑块导杆的左端，与可变流道滑块安装内腔中的可变流道滑块右端设置的一个螺纹孔相螺纹固定连接。
41.优选地，每个可变流道滑块导杆伸入到所述可变流道滑块安装内腔里面的部分外壁，分别套有一个螺旋型的弹簧。
42.优选地，可变流道滑块的径向四周内侧壁，环绕地设置有可变流道滑块内活塞环槽；
43.可变流道滑块的径向四周外侧壁，环绕地设置有可变流道滑块外活塞环槽；
44.可变流道滑块内活塞环槽内，设置有第一活塞环；
45.可变流道滑块外活塞环槽内，设置有第二活塞环。
46.优选地，每个可变流道滑块导杆的左端外壁，具有导杆连接螺纹；
47.每个可变流道滑块导杆通过导杆连接螺纹与可变流道滑块右端设置的一个螺纹孔相螺纹连接；
48.每个可变流道滑块导杆的右端，固定设置有圆柱体形状的导杆驱动头；
49.导杆驱动头的左端上下两侧，分别设置有一个沿着导杆驱动头径向分布的导杆引导轴。
50.优选地，两个可变流道滑块导杆的右端，分别与一个拨叉的前端相连接；
51.两个拨叉的后端，与一个垂直分布的驱动杆的上下两端相连接。
52.优选地，拨叉的前端，设置有拨叉限位板；
53.拨叉限位板上，设置有横向左右贯通的导杆驱动头限位槽；
54.可变流道滑块导杆中的导杆驱动头，嵌入到导杆驱动头限位槽中；
55.拨叉限位板的横向中间位置，设置有垂直上下贯通的导杆引导轴限位槽；
56.可变流道滑块导杆中的导杆引导轴，嵌入到导杆引导轴限位槽中；
57.其中，拨叉的后端，具有横向贯通的拨叉摇臂螺纹通孔；
58.拨叉的后端，具有垂直上下贯通的拨叉摇臂连接通孔。
59.优选地，驱动杆的上下两端，分别开有一个驱动杆组件连接通孔；
60.驱动杆与拨叉的后端通过两根第二紧固螺栓紧固在一起；
61.每根第二紧固螺栓，依次贯穿位置对应的一个驱动杆组件连接通孔和一个拨叉摇臂螺纹通孔；
62.压气机蜗壳基体的左端上下两侧，分别开孔安装有一个衬套；
63.驱动杆的上端部和下端部，分别枢接在一个衬套中；
64.驱动杆的下端部，向上突出于衬套的底面；
65.驱动杆的上端部底面，固定连接一个水平分布的驱动杆导向板；
66.驱动杆导向板的底面前端，设置有一个垂直分布的驱动杆台阶轴；
67.其中，驱动杆台阶轴，与电控调节机构相连接。
68.优选地，电控调节机构，包括电控执行器；
69.电控执行器的顶部，设置有电控执行器线束插接端口；
70.电控执行器的底部右端，设置有电控执行器驱动摇臂；
71.电控执行器驱动摇臂的底部，枢接有垂直分布的电控执行器驱动摇臂台阶轴；
72.电控执行器驱动摇臂台阶轴的径向四周外壁，套有一个横向水平分布的连接杆的左端；
73.连接杆的右端，套在驱动杆台阶轴的径向四周外壁上；
74.其中，驱动杆台阶轴的径向四周外壁，环绕地设置有驱动杆挡圈卡槽；
75.驱动杆挡圈卡槽上，嵌入有一个挡圈的内侧部分；
76.该挡圈，位于连接杆的右端下方；
77.具体实现上，电控执行器驱动摇臂台阶轴的径向四周外壁，环绕地设置有一个驱动摇臂台阶轴挡圈卡槽；
78.该驱动摇臂台阶轴挡圈卡槽上，嵌入有另外一个挡圈的内侧部分。
79.由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，其结构设计科学，采用独有的滑块式腔道(即涡轮箱蜗壳腔道)，可以消除发动机积碳的附着，消除或降低发动机的积碳对涡轮增压器可靠性的影响，同时，采用电控执行器配合消除执行机构运动不到位的问题，提高涡轮增压器的响应性和性能匹配精准性，具有重大的生产实践意义。
80.此外，对于本发明，能够提高涡轮增压器的性能，同时兼顾发动机的高低速工况性能。
附图说明
81.图1a为现有的一种涡轮增压器的横向整体剖面结构示意图；
82.图1b为压气机蜗壳中的空气流道(即压气机蜗壳腔道)的纵向(即前后方向)截面示意图；
83.图1c为涡轮箱中的废气流道(即涡轮箱蜗壳腔道)的纵向(即前后方向)截面示意图；
84.图2为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，位于涡轮增压器中时的轴向整体剖面结构示意图，此时涡轮箱蜗壳腔道的横截面面积处于最小面积状态；
85.图3为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，位于涡轮增压器中时的轴向整体剖面结构示意图，此时涡轮箱蜗壳腔道的横截面面积处于最大面积状态；
86.图4为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，可变流道滑块的运动机构组件的结构示意图；
87.图5为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，可变流道滑块导杆的结构示意图；
88.图6a为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，拨叉的右视图；
89.图6b为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，拨叉的俯视图；
90.图7为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，驱动杆的右视图；
91.图8为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，可变几何涡轮机的运动机构的右视图；
92.图9为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，配套的电控执行器的有效工作范围示意图一；
93.图10为本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机中，配套的电控执行器的有效工作范围示意图二；
94.图中，1为压气机蜗壳，2为轴承体，3为涡轮箱，4为电控执行器，5为挡圈，6为涡轮转轴；60为压气机叶轮；7为连接杆；
95.101为压气机蜗壳支架，301为涡轮箱基体，302为驱动杆，303为第一紧固螺栓，304为涡轮箱导流套，305为涡轮箱排气后盖；
96.306为衬套，307为卡箍带，308为可变流道滑块，309为弹簧，310为可变流道滑块导杆；
97.311为拨叉，312为第二紧固螺栓，3131为第一活塞环，3132为第二活塞环；
98.3021为驱动杆台阶轴，3022为驱动杆导向板，3023为驱动杆挡圈卡槽，3024为驱动杆组件连接通孔；
99.3081为可变流道滑块内活塞环槽，3082为可变流道滑块外活塞环槽；
100.3101为导杆驱动头，3102为导杆引导轴，3103为导杆连接螺纹；
101.3111为拨叉限位板，3111为导杆驱动头限位槽，3113为导杆引导轴限位槽，3114为拨叉摇臂螺纹通孔，3115为拨叉摇臂连接通孔；
102.401为电控执行器驱动摇臂台阶轴，402为电控执行器线束插接端口，403为电控执行器驱动摇臂；
103.图中，s1为电控执行器驱动摇臂有效工作的最大角度；
104.s2为电控执行器驱动摇臂的实际工作角度；
105.z1为电控执行器驱动摇臂的最小位置；
106.z2为电控执行器驱动摇臂的实际工作的最小位置；
107.z3为电控执行器驱动摇臂的实际工作的最大位置；
108.z4为电控执行器驱动摇臂的最大位置。
具体实施方式
109.下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
110.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
111.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
112.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
113.参见图2至图10，本发明提供了一种具有可变几何压气机的涡轮增压器，通过对涡轮箱的结构进行调整，用于调节涡轮箱的0-0截面面积(即涡轮箱基体301中废气流道的最大截面面积，具体为横截面面积)，从而起到调节压气机进气流量和进气压力的作用。
114.在本发明中，对于涡轮箱基体301，其具有的流道的0-0截面面积，是指壳体腔道(即涡轮箱基体301中的废气流道)从0度到360度，按照预设的间隔角度(例如22.5度)为单位，对每一个截面面积进行等环量设计时0度截面对应的截面面积，即为壳体腔道的最大面积，用于描述和评价壳体腔道的最大流通能力。具体可以参见图1c所示和前文所述。
115.对于本发明，通过调节结构(即下文的可变流道滑块的运动机构组件)，实现调节涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积的轴向长度(即图2所示左右横向的长度)，从而实现调节涡轮箱基体301中废气流道的0-0截面面积(即最大面积，也即最大的横截面面积)，达到调节涡轮机进气流量的作用。
116.本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，包括涡轮转轴6和涡轮箱基体301；
117.其中，涡轮增压器，包括压气机蜗壳1、轴承体2和涡轮箱基体301；
118.轴承体2的左右两端，分别与中空的压气机蜗壳1和中空的涡轮箱基体301相密封连接；
119.其中，轴承体2的内腔中心位置，枢接(即可旋转地设置)有横向分布的涡轮转轴6；例如，涡轮转轴6的右端径向外壁套有轴承(例如滚珠轴承)，轴承安装在轴承体2的内侧空腔中，轴承的内圈与涡轮转轴6相接触。
120.涡轮转轴6的左端径向外壁，设置有环绕分布的压气机叶轮60；
121.涡轮转轴6的右端部径向外壁，设置有环绕分布的涡轮叶轮8；
122.需要说明的是，涡轮转轴6中包括其左端以及中部的部分，称为转子轴，该转子轴的外壁套有轴承(例如滚珠轴承)，该转子轴的左端径向外壁固定设置有环绕分布的压气机叶轮60；该转子轴的最左端安装有轴端螺母9。
123.其中，涡轮箱基体301的内腔，设置有横向分布的、中空的涡轮箱导流套304；
124.涡轮转轴6的右端部，位于涡轮箱导流套304的内腔中；
125.涡轮箱导流套304的左端径向外壁，设置有环绕分布的可变流道滑块308；可变流道滑块308的形状，是变径的环形(例如变径的圆环)；
126.在本发明中，涡轮箱导流套304起到了引导气流排出涡轮机的作用，同时该结构以模块化的形式与涡轮箱基体301组合，便于与不同的涡轮转轴6匹配，便于装配、制造、降低生产成本。
127.其中，涡轮箱导流套304左端径向外壁和涡轮箱基体301的内腔壁之间，具有环绕分布的、中空的可变流道滑块安装内腔2002；可变流道滑块安装内腔2002是变径的环形空间。
128.可变流道滑块308，位于可变流道滑块安装内腔2002中；
129.可变流道滑块308的左侧壁、涡轮箱导流套304左端外壁以及涡轮箱基体301的内腔壁之间的空间，是一个横截面面积可调节的涡轮箱蜗壳腔道1002；
130.需要说明的是，对于本发明，涡轮箱基体301、涡轮箱导流套304和可变流道滑块308，共同围绕形成一个横截面面积可以调节的涡轮箱蜗壳腔道1002(即滑块式腔道)。
131.在本发明中，涡轮箱蜗壳腔道1002只有一个，是一个环绕分布的中空腔体。
132.在本发明中，通过调节结构(即下文的可变流道滑块的运动机构组件)，实现调节涡轮箱蜗壳腔道1002的截面面积(即横截面面积)，具体调节涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积的轴向长度(即图2所示左右横向的长度)从而实现调节0-0截面面积，达到调节涡轮机进气流量的作用。
133.在本发明中，具体实现上，涡轮箱基体301和涡轮箱导流套304的中部外侧边缘，通过环绕等间隔设置的多个第一紧固螺栓303(具体的耐高温的紧固螺栓)固定连接(即螺纹固定连接)。第一紧固螺栓303的使用数量，根据涡轮箱的尺寸大小做出相应调整，为了保持涡轮箱基体301和涡轮箱导流套304的连接紧固程度，第一紧固螺栓303的使用数量，通常不少于6个。
134.在本发明中，具体实现上，涡轮箱导流套304的左端开口，与一个涡轮箱排气后盖305的左端开口相密封连通(其具有中心通孔)；
135.所述涡轮箱排气后盖305的径向四周边缘，与涡轮箱基体301的右端径向四周边缘，通过环形分布的卡箍带307相连接(即相卡接)。
136.具体实现上，涡轮箱排气后盖305的右端开口，与现有发动机上的排气接口法兰相密封连通。
137.需要说明的是，对于本发明，根据需要连接的发动机上排气接口法兰的结构，可以选择与之对应的涡轮箱排气后盖305，有利于降低涡轮箱的制造成本，有利于可变几何涡轮机运动机构的隔热保护。
138.在本发明中，具体实现上，为了让涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积可调节，涡轮箱基体301，包括可变流道滑块的运动机构组件；
139.可变流道滑块的运动机构组件，用于调节涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积；
140.可变流道滑块的运动机构组件，具体包括两个可变流道滑块导杆310、两个拨叉311和一个驱动杆302；
141.其中，每个可变流道滑块导杆310的左端，贯穿涡轮箱导流套304上预留的横向通孔后，伸入到所述可变流道滑块安装内腔200里面；
142.每个可变流道滑块导杆310的左端，与可变流道滑块安装内腔200中的可变流道滑块308右端设置的一个螺纹孔相螺纹固定连接。
143.具体实现上，每个可变流道滑块导杆310伸入到所述可变流道滑块安装内腔200里面的部分外壁，分别套有一个螺旋型的弹簧309(具体是耐高温弹簧)。
144.其中，位于上方的可变流道滑块导杆310所套的弹簧309的直径，大于位于下方的可变流道滑块导杆310所套的弹簧309的直径。
145.需要说明的是，当弹簧309处于未压缩状态时，可变流道滑块308左边的涡轮箱蜗壳腔道1002处于最小横截面面积位置(此时涡轮箱蜗壳腔道的轴向长度最短，即左右方向长度最短)；当弹簧309处于最大压缩状态时，可变流道滑块308左边的涡轮箱蜗壳腔道1002处于最大横截面面积位置(此时涡轮箱蜗壳腔道的轴向长度最长，即左右方向长度最长)。所述弹簧309在未压缩状态及最大压缩状态之间变化时，可变流道滑块308左边的涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积，在最小横截面面积和最大横截面之间调节。
146.在本发明中，具体实现上，参见图4，可变流道滑块308的径向四周内侧壁，环绕地设置有可变流道滑块内活塞环槽3081；
147.可变流道滑块308的径向四周外侧壁，环绕地设置有可变流道滑块外活塞环槽3082；
148.可变流道滑块内活塞环槽3081内，设置有第一活塞环3131；
149.可变流道滑块外活塞环槽3082内，设置有第二活塞环3132；
150.需要说明的是，如前所述，每个可变流道滑块导杆310的左端，与可变流道滑块308右端设置的一个螺纹孔相螺纹固定连接。
151.需要说明的是，可变流道滑块308上设置有两道活塞环(即第一活塞环3131和第二活塞环3132)，能够起到对涡轮箱蜗壳腔道1002的气体密封作用，根据可变流道滑块的尺寸以及流道密封性的要求，可以设置多道活塞环，以此提高机构的密封性能。
152.具体实现上，每个可变流道滑块导杆310的左端外壁，具有导杆连接螺纹3103；
153.每个可变流道滑块导杆310通过导杆连接螺纹3103与可变流道滑块308右端设置的一个螺纹孔相螺纹连接。
154.具体实现上，参见图5，每个可变流道滑块导杆310的右端，固定设置有圆柱体形状
的导杆驱动头3101；
155.导杆驱动头3101的左端上下两侧，分别设置有一个沿着导杆驱动头3101径向分布的导杆引导轴3102；
156.在本发明中，具体实现上，两个可变流道滑块导杆310的右端，分别与一个拨叉311的前端相连接；
157.两个拨叉311的后端，与一个垂直分布的驱动杆302的上下两端相连接。
158.具体实现上，参见图6，拨叉311的前端，设置有拨叉限位板3111；
159.拨叉限位板3111上，设置有横向左右贯通的导杆驱动头限位槽3112；
160.可变流道滑块导杆310中的导杆驱动头3101，嵌入到导杆驱动头限位槽3112中；
161.拨叉限位板33111的横向中间位置，设置有垂直上下贯通的导杆引导轴限位槽3113；
162.可变流道滑块导杆310中的导杆引导轴3102，嵌入到导杆引导轴限位槽3113中；
163.其中，拨叉311的后端，具有横向贯通的拨叉摇臂螺纹通孔3114；
164.拨叉311的后端，具有垂直上下贯通的拨叉摇臂连接通孔3115。
165.需要说明的是，对于本发明，拨叉311与可变流道滑块导杆310采用轴槽限位方式配合连接，可变流道滑块导杆310中的导杆驱动头3101与拨叉311中的导杆驱动头限位槽3112配合，受到拨叉限位板3111的约束，可变流道滑块导杆310中的导杆引导轴3102与拨叉311中的导杆引导轴限位槽3113配合。
166.对于本发明，可变流道滑块导杆310由拨叉311及弹簧309限制其运动范围，其中，拨叉311用于调节可变流道滑块308的开闭位置，弹簧309(即耐高温弹簧)用于对可变流道滑块308左边的涡轮箱蜗壳腔道1002的最小横截面面积位置的复位，同时确保可变流道滑块导杆310的运动机构(包括驱动杆302、拨叉311等)工作顺畅，不出现卡死的现象，起到稳定作用。
167.对于本发明，其中，驱动杆302用于调节可变流道滑块308的横向左右运动位置。
168.在本发明中，可变流道滑块308由可变流道滑块导杆310推动，第二紧固螺栓312将拨叉311和驱动杆302连接固定，拨叉311与可变流道滑块导杆310连接，形成完整的运动机构。
169.在本发明中，具体实现上，所述涡轮箱基体301、涡轮箱导流套304、可变流道滑块308、弹簧309、可变流道滑块导杆310、拨叉311、涡轮箱排气后盖305、第一紧固螺栓303和第二紧固螺栓312以及第一活塞环3131和第二活塞环3121所使用的材料，均为耐高温材料，或其经过表面耐报完处理，都能够在不大于1050℃条件下可靠使用。
170.具体实现上，参见图7，驱动杆302的上下两端，分别开有一个驱动杆组件连接通孔3024；
171.驱动杆302与拨叉311的后端通过两根第二紧固螺栓312(具体是内六角的耐高温紧固螺栓)紧固在一起；
172.每根第二紧固螺栓312，依次贯穿位置对应的一个驱动杆组件连接通孔3024和一个拨叉摇臂螺纹通孔3114。
173.具体实现上，压气机蜗壳基体101的左端上下两侧，分别开孔安装有一个衬套306；
174.驱动杆302的上端部和下端部，分别枢接(可转动地连接)在一个衬套306中。例如，
驱动杆302的上端部和下端部，分别插入在一个衬套306中。
175.需要说明的是，对于本发明，涡轮箱基体301上设置有两个衬套306，用于起到稳定引导驱动杆302运动。
176.具体实现上，驱动杆302的下端部，向上突出于衬套306的底面；
177.驱动杆302的上端部底面，固定连接一个水平分布的驱动杆导向板3022；
178.驱动杆导向板3022的底面前端，设置有一个垂直分布的驱动杆台阶轴3021；
179.其中，驱动杆台阶轴3021，与一个电控调节机构相连接。
180.在本发明中，具体实现上，电控调节机构，包括电控执行器4；
181.电控执行器4的顶部，设置有电控执行器线束插接端口402；
182.电控执行器4的底部右端，设置有电控执行器驱动摇臂403；
183.电控执行器驱动摇臂403的底部，枢接(即可旋转地设置)有垂直分布的电控执行器驱动摇臂台阶轴401；
184.电控执行器驱动摇臂台阶轴401的径向四周外壁，套有一个横向水平分布的连接杆7的左端；
185.连接杆7的右端，套在驱动杆台阶轴3021的径向四周外壁上。
186.具体实现上，所述连接杆7为长度不可调节的金属杆，表面喷涂能够耐300摄氏度高温的材料，与驱动杆台阶轴3021和电控执行器驱动摇臂台阶轴401连接的部位喷涂耐磨材料，提高连接机构的耐磨性。
187.具体实现上，驱动杆台阶轴3021的径向四周外壁，环绕地设置有驱动杆挡圈卡槽3023；
188.驱动杆挡圈卡槽3023上，嵌入有一个挡圈5的内侧部分；该挡圈5，位于连接杆7的右端下方。
189.具体实现上，电控执行器驱动摇臂台阶轴401的径向四周外壁，环绕地设置有一个驱动摇臂台阶轴挡圈卡槽；
190.该驱动摇臂台阶轴挡圈卡槽上，嵌入有另外一个挡圈5的内侧部分；
191.该挡圈5，位于连接杆7的左端下方；
192.需要说明的是，连接杆7将驱动杆台阶轴3021与电控执行器驱动摇臂台阶轴401连接，并用挡圈5限位固定，防止连接杆7的两端，从驱动杆台阶轴3021和电控执行器驱动摇臂台阶轴401上发生脱落；
193.具体实现上，电控执行器4通过电控执行器线束插接端口402与发动机ecu(电子控制单元，即行车电脑)连接，通过can或pwm的通讯方式受到发动机ecu的控制调节，使得电控执行器驱动摇臂台阶轴401带动驱动机构运动，实现几何涡轮机腔道截面积(即涡轮箱蜗壳腔道1002的截面积)的可变。
194.具体实现上，电控执行器4，通过压气机蜗壳支架101，与压气机蜗壳1顶部相连接。
195.具体实现上，涡轮增压器的压气机蜗壳1后侧设置有压力传感器；
196.压力传感器，用于采集压气机增压压力数据上传到发动机ecu中；
197.需要说明的是，本发明可以在压气机蜗壳出口至发动机中冷器前之间设置增压压力测量点(即压力传感器)，并将其采集的数据上传至发动机ecu中，和发动机ecu预置中的增压压力图谱进行比较，用于判断涡轮增压器的增压压力是否满足发动机的要求，如果偏
差超过设定的阈值(例如
±
0.5％)，发动机ecu将根据增压压力偏差数值的大小发出调节信号，通过电控执行器4来调节驱动杆302，从而调节涡轮机的进气流量，进而影响涡轮增压器转速，带动压气机相应变化，实现对涡轮增压器增压压力的实时调节。
198.在涡轮增压器的实际使用过程中，发动机ecu，与压力传感器相连接，用于将压力传感器实时监测到的压气机增压压力数据，与发动机ecu上预先标定的压气机增压压力数据进行比对，根据比对结果，来判别电控执行器运动机构是否到位；
199.其中，如果比对结果为：出现数据偏差，发动机ecu向电控执行器4发送指令，进一步调节电控执行器驱动摇臂403的旋转角度，以此带动可变几何涡轮机的驱动机构运动，调节可变腔道的截面积，控制涡轮增压器的转速，实现调节压气机增压压力，直至实时监测的压气机增压压力数据满足发动机ecu预先标定的压气机增压压力数据的误差要求为止；
200.需要说明的是，对于本发明，具体实现上，通过发动机ecu，将增压压力检测点(即压力传感器)的测量数据与发动机ecu预置中的增压压力图谱进行比较，如果增压压力偏小超过预置值的0.5％，则需要通过调节电控执行器4的电控执行器驱动摇臂403至z2方向(如图10所示)，通过电控执行器驱动摇臂403拉动连接杆7，带动驱动杆302转动，拨动可变流道滑块导杆310，推动可变流道滑块308，调节涡轮箱蜗壳腔道1002的容积减小，提高涡轮机废气气流进入涡轮转轴6的压力，以此提高涡轮增压器的转速，在更高的转速条件下，使得压气机的进气流量和压力均有所增加，以此修正增压压力的输出值，直至增压压力检测点的测量数据与满足发动机ecu预置中的增压压力图谱数据的误差值时，即刻停止调节。
201.如果增压压力偏大超过预置值的0.5％，则需要通过调节电控执行器4的电控执行器驱动摇臂403至z3方向(如图10所示)，通过电控执行器驱动摇臂403拉动连接杆7，带动驱动杆302转动，拨动可变流道滑块导杆310，推动可变流道滑块308，调节涡轮箱蜗壳腔道1002的容积减小，减小涡轮机废气气流进入涡轮转轴6的压力，以此降低涡轮增压器的转速，在更低的转速条件下，使得压气机的进气流量和压力均有所减小，以此修正增压压力的输出值，直至增压压力检测点的测量数据与满足发动机ecu预置中的增压压力图谱数据的误差值时即刻停止调节。
202.在本发明中，具体实现上，参见图9、图10所示，所述电控执行器4的电控执行器驱动摇臂403具有的最大有效工作角度为s1，呈扇形结构，起始旋转角度位置为z1，终到转角度位置为z4，电控执行器4与可变几何涡轮机及其调节机构(调节机构组合，即为可变流道滑块的运动机构组件)组合使用后，受到可变流道滑块运动范围影响，实际使用工作角度s2会明显小于电控执行器驱动摇臂403的最大有效工作角度s1，形成实际的起始旋转角度位置为z2，终到转角度位置为z3。
203.具体实现上，电控执行器4，泛指能够调节驱动杆302的外部控制器，可以是放气阀、真空阀、电磁阀等，当然还可以是其他现有的具有驱动功能的模块。电控执行器驱动摇臂403，泛指外部控制器通过连接杆7与驱动杆302相连接的旋转驱动轴。电控执行器4的控制信号由发动机ecu给出，外部控制器的控制策略，是依据涡轮增压器增压压力值与发动机功率或扭矩的对应关系来实现的，通过发动机性能试验，预先标定出电控执行器驱动摇臂403的运动位置与涡轮增压器增压压力值的对应关系，从而实现执行器推杆的运动位置与发动机功率或扭矩的控制关联。此处采用上位概念，不涉及具体型号的执行器，只要能够通过外部控制实现对驱动杆302的调节，从而实现本专利的目的即可。
204.需要说明的是，对于本发明，执行器包括执行器推杆5，驱动杆台阶轴3021与执行器推杆5连接，并用挡圈3025进行限位固定，防止脱落。
205.需要说明的是，对于本发明，参见图8，驱动杆302固定在压气机蜗壳基体101上下两端的两个衬套306上，驱动杆302穿过两个拨叉311中的拨叉摇臂连接通孔3115，将拨叉311中的拨叉摇臂螺纹通孔3114与驱动杆302中的驱动杆组件连接通孔3024对齐，并使用第二紧固螺栓312(具体是内六角的耐高温紧固螺栓)将驱动杆302与拨叉311的后端固定。
206.在本发明中，具体实现上，电控执行器4可以带动驱动杆302旋转，经过拨叉311拨动可变流道滑块导杆310，可变流道滑块导杆310接着带动可变流道滑块导杆308在可变流道滑块安装内腔200中横向左右移动，从而最终实现涡轮箱基体301中的腔道横截面面积(即涡轮箱蜗壳腔道1002的横截面面积)的可调节功能，也就是能够调节涡轮箱蜗壳腔道1002的实际体积大小。
207.在本发明中，具体实现上，压气机蜗壳1的左端，设置有空气进口501，用于通入外部环境的空气；
208.压气机蜗壳1的顶部，设置有增压后气体出口502；
209.空气进口501，通过压气机蜗壳1的内腔以及位于压气机蜗壳1内环绕分布的压气机蜗壳腔道1001，与增压后气体出口502相连通；
210.压气机蜗壳腔道1001，与压气机叶轮60所在空间直接相连通；
211.涡轮箱基体301的底部，设置有废气进口601；
212.涡轮箱基体301的右端，设置有废气出口602(具体设置在涡轮箱排气后盖305上，是涡轮箱排气后盖305的右端开口)；
213.废气进口601，通过涡轮箱基体301的内腔以及位于涡轮箱基体301内的涡轮箱蜗壳腔道1002(即滑块式腔道)，与废气出口602相连通；
214.涡轮箱蜗壳腔道1002，与涡轮叶轮8所在空间直接连通；
215.需要说明的是，本发明的基本工作原理为：外部发动机排出的高温废气由涡轮箱基体301底部的废气进口601进入本发明的增压器内部，流经涡轮箱蜗壳腔道1002，用来驱动涡轮转轴6(具体是涡轮叶轮8)旋转，并从废气出口602流出，而涡轮转轴6通过其最左端安装的轴端螺母9带动压气机叶轮60高速旋转，对于从空气进口501进入的空气，压气机叶轮60旋转压缩空气，然后由管径越来越大的压气机蜗壳1以及压气机蜗壳1内的压气机蜗壳腔道1001不断扩压后，通过增压后气体出口502流出后注入外部的发动机气缸，从而可以增加发动机内燃料在燃烧时的进气和压力，提升发动机的燃烧效率，同时可降低排放，减少环境污染。
216.需要说明的是，对于本发明提供的涡轮增压器，其具有的压气机蜗壳1中空气流道的流道结构，具体为：气流首先经过空气进口501(即压气机蜗壳进口)进入，通过压气机叶轮7进入到压气机蜗壳流道1001，最后通过增压后气体出口502(即压气机蜗壳出口)进入到发动机的进气口。因此，对空气进气气流起到引导、压缩的作用，以此提高发动机的进气密度，提高空气进气量。
217.同时，对于本发明提供的涡轮增压器，其具有的涡轮箱基体301中的废气流道的流道结构，具体为：发动机废气通过涡轮箱进口(即废气进口601)进入到涡轮箱基体301中，经过涡轮箱蜗壳腔道1002进入到涡轮转轴6，最后通过涡轮箱出气口(即废气出口602)进入到
发动机的排气管，从而能够对发动机废气气流起到引导、膨胀的作用，是涡轮机对压气机做功的动力来源。
218.基于以上技术方案可知，本发明提供的涡轮增压器，通过气阀执行器调节可变几何压气机的腔道面积(也就是说，能够调节可变几何压气机的腔道体积，该腔道即涡轮箱蜗壳腔道1002)，从而实现可变压气机的进气流量的调节，进而实现压气机的进气流量和增压压力的可调节，以此提高涡轮增压器与发动机的性能匹配能力。
219.另外，对于本发明，所述涡轮箱可变流道滑块由可变流道滑块导杆推动，耐高温螺栓(即第二紧固螺栓312)将拨叉和驱动杆连接固定，拨叉与可变流道滑块导杆连接，形成完整的运动机构，可变流道滑块的运动可以消除或减小发动机积碳在涡轮箱腔道(即涡轮箱蜗壳腔道1002)内的附着，可以起到清除积碳的作用；
220.需要说明的是，对于本发明提供的涡轮增压器，发动机废气气流首先经过涡轮箱进气口(即废气进口601)进入，通过涡轮转轴6进入到涡轮箱蜗壳腔道1002，最后通过涡轮箱出气口(即废气出口602)进入到发动机排气口，对发动机的废气排气气流起到引导、膨胀的作用，以此控制涡轮增压器的转速，从而实现调节发动机的进气密度，控制发动机的空气进气量。
221.鉴于在发动机低速工况时，发动机所需要的空气进气流量相对较小，发动机在高速工况时，发动机所需的空气进气流量相对较大，而现有的涡轮机的流量范围不能很好的适应发动机的实际工况的需求，无法满足压气机对涡轮机的性能需求。满足低速工况的涡轮机在发动机高速工况时，存在涡轮前排气温度过高、燃油消耗率较高的问题，而满足高速工况的涡轮机在发动机低速工况时，存在涡轮转子动力响应性差的问题，因此，通过应用本发明的技术方案，本发明通过涡轮箱腔道可调节的结构设计(即可变流道滑块的运动机构组件)，实现涡轮机进气流量的可调节，最大程度的兼顾发动机的高低速工况性能，在发动机低速工况时，调节涡轮箱蜗壳腔道1002为最小面积，以此提高转子的动力响应性，提高涡轮机进气流量，从而提高转子的转速，满足发动机在低速工况时对涡轮增压器的进气量的需求；在发动机高速工况时，调节涡轮箱蜗壳腔道1002为最大面积，以此增大涡轮机的进气流量，提高涡轮机的流通能力，降低涡轮前排气温度，改善了发动机的缸内燃烧环境，实现燃油消耗率的降低。
222.需要说明的是，燃油的不完全燃烧会形成积碳，积碳伴随着废气进入到排气管道中，废气通过涡轮增压器的涡轮机时，废气中掺杂的积碳会附着在涡轮机的腔道上以及涡轮机内各零部件的连接处的狭小缝隙中，随着时间的推移，积碳积累到一定规模后会剥落，伴随废气排出涡轮机，但是，较大的积碳块剥落后会撞击涡轮叶轮叶片，会对涡轮机造成破坏性损伤，因此如何避免或减少积碳的附着，是评价涡轮增压器可靠性能力的重要指标。
223.在本发明中，还需要说明的是，现有的可变截面涡轮增压器多采用的技术路径是使用可变截面喷嘴环，来实现对涡轮机气流的可调节，其机构复杂，在长久使用后，积碳会附着在可变截面喷嘴环的运动机构中，导致可变截面喷嘴环运动机构运动不灵活或不能转动完全失效，积碳会导致可变截面喷嘴环失去调节涡轮机气流的作用。
224.而与现有技术不同的是，对于本发明，本发明是通过调节涡轮箱蜗壳腔道1002来实现对涡轮机气流的调节的，没有使用可变截面喷嘴环的技术路径，即本发明中没有可变截面喷嘴环这一零部件(该部件过于复杂，也不是本发明使用的改进技术，仅用于阐述行业
内主要问题的成因)，与废气接触的仅仅为涡轮箱蜗壳腔道1002的构成部件，即涡轮箱基体301和可变流道滑块308，积碳仅能附着在这两者构成的涡轮箱蜗壳腔道1002的表面，第一活塞环3131和第二活塞环3132消除了可变流道滑块308与涡轮箱基体301中间的配合缝隙，在实际使用中，可变流道滑块308是横向左右移动的，通过变流道滑块308的运动，可以消除积碳在涡轮箱蜗壳腔道1002表面上的附着，避免积碳的积累，进而消除积碳在涡轮机内的生成。
225.在本发明中，需要说明的是，从电控执行器驱动摇臂403到可变流道滑块308是由多个零部件组合共同完成，其中运动部件之间是存在工作间隙的，其配合间隙不可能设置为零，因此就必然会导致执行机构运动不到位的情况发生，间隙主要存在于电控执行器驱动摇臂403与连接杆7之间的配合位置，和连接杆7与驱动杆台阶轴3021之间的配合位置，以及拨叉311和可变流道滑块导杆310之间的配合位置。为此，为了让电控执行器配合消除执行机构运动不到位的问题，如前所述，本发明是通过(增压压力测量点(即压力传感器)来监测采集压气机的增压压力的数值，并将该压力数值与发动机ecu预置中的增压压力图谱进行比较，调节电控执行器驱动摇臂403的旋转角度，实现压气机的增压压力的实时修正，以此消除因运动机构工作间隙的存在所导致的执行机构运动不到位的问题。
226.需要说明的是，对于本发明提供的涡轮增压器的可变几何涡轮机，通过调节涡轮箱的可变流道，来提高涡轮增压器与发动机的匹配适应性能，降低发动机积碳的附着，提高涡轮增压器的可靠性，该装置具有重大的实践意义和使用价值。
227.对于本发明，可以通过电控执行器，来调节可变涡轮箱腔道截面积的大小(也就是说，能够调节可变几何涡轮机的腔道体积，该腔道即涡轮箱蜗壳腔道1002)，从而实现可变几何涡轮机的进气流量的调节，进而实现压气机的进气流量和增压压力的可调节，以此提高涡轮增压器与发动机的性能匹配能力。
228.综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种涡轮增压器的可变几何涡轮机，其结构设计科学，采用独有的滑块式腔道(即涡轮箱蜗壳腔道)，可以消除发动机积碳的附着，消除或降低发动机的积碳对涡轮增压器可靠性的影响，同时，采用电控执行器配合消除执行机构运动不到位的问题，提高涡轮增压器的响应性和性能匹配精准性，具有重大的生产实践意义。
229.此外，对于本发明，能够提高涡轮增压器的性能，同时兼顾发动机的高低速工况性能。
230.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。