[發(fā)明專利]具有用于協(xié)調(diào)環(huán)的固定引導(dǎo)銷的可變?nèi)~片組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010165169.4
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101943030A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L·索斯;P·巴泰勒;F·阿貝爾;O·埃斯帕薩;M·塔希里;E·布伊維耶
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F02B37/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 譚佐晞;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有可變噴嘴渦輪機(jī)的渦輪增壓器，其中在渦輪機(jī)的噴嘴中設(shè)有一組可動葉片，用于調(diào)節(jié)流入渦輪機(jī)的排氣流。

背景技術(shù)

排氣驅(qū)動的渦輪增壓器是與內(nèi)燃式發(fā)動機(jī)結(jié)合使用的裝置，用于通過壓縮輸送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的空氣以便與燃料混合并在發(fā)動機(jī)中燃燒來增大發(fā)動機(jī)的功率輸出。渦輪增壓器包括安裝在壓縮機(jī)殼體中的軸的一端的壓縮機(jī)葉輪和安裝在渦輪機(jī)殼體中的軸的另一端的渦輪。一般地，渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體分開地形成，并且還有另一個中央殼體連接在渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體之間，用于容納用于軸的軸承。渦輪機(jī)殼體限定出包圍渦輪并接收來自發(fā)動機(jī)的排氣的大致環(huán)形的腔。渦輪機(jī)組件包括從所述腔通到渦輪中的噴嘴。排氣從所述腔通過該噴嘴流到渦輪，并且由排氣來驅(qū)動渦輪。渦輪機(jī)因此從排氣提取能量并驅(qū)動壓縮機(jī)。壓縮機(jī)通過壓縮機(jī)殼體的入口來接收大氣(ambient?air)，空氣經(jīng)過壓縮機(jī)葉輪被壓縮，然后從殼體排放到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口。

在利用渦輪增壓器來助推發(fā)動機(jī)性能方面的一個挑戰(zhàn)是在發(fā)動機(jī)的整個工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)期望大小的發(fā)動機(jī)功率輸出。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用固定尺寸的渦輪增壓器通常不容易達(dá)到該目的，因此在對渦輪增壓器提供的助推量提供更大程度的控制這一目的的驅(qū)使下，已經(jīng)研發(fā)出了可變尺寸的渦輪增壓器。一種類型的可變尺寸渦輪增壓器是可變噴嘴渦輪增壓器(VNT)，其包括渦輪機(jī)噴嘴中的一組可變?nèi)~片。這些葉片樞轉(zhuǎn)地安裝在噴嘴中并連接于使得葉片的設(shè)定角能夠改變的機(jī)構(gòu)。改變?nèi)~片的設(shè)定角對改變渦輪機(jī)噴嘴中的有效流動面積具有影響，因此能夠通過控制葉片位置來調(diào)節(jié)流向渦輪的排氣流動。通過這種方式，能夠調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的功率輸出，這使得與利用固定尺寸的渦輪增壓器所通常能夠?qū)崿F(xiàn)的相比，能夠在更大的程度上控制發(fā)動機(jī)的功率輸出。

一般地，可變?nèi)~片組件包括噴嘴環(huán)，該噴嘴環(huán)以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐與噴嘴環(huán)的一個面鄰近的葉片。葉片具有延伸穿過噴嘴環(huán)中的軸承孔的軸體，并且葉片臂剛性地固定于該軸體的伸出超過(beyond)噴嘴環(huán)的相反面的端部。因此，能夠通過使葉片臂樞轉(zhuǎn)而使葉片繞由所述軸體限定的軸線樞轉(zhuǎn)，從而改變?nèi)~片的設(shè)定角。為了使葉片步調(diào)一致地(in?unison)樞轉(zhuǎn)，在噴嘴環(huán)的相反面附近設(shè)有致動器環(huán)或“協(xié)調(diào)環(huán)(unison?ring)”，該致動器環(huán)或“協(xié)調(diào)環(huán)”在其徑向內(nèi)邊緣中包括凹部，用于容納葉片臂的自由端。因此，協(xié)調(diào)環(huán)繞噴嘴環(huán)的軸線的旋轉(zhuǎn)使得葉片臂樞轉(zhuǎn)，并因此使得葉片改變設(shè)定角。

可變?nèi)~片組件因此是相對復(fù)雜的，并在渦輪增壓器的組裝方面帶來了挑戰(zhàn)。在如何將協(xié)調(diào)環(huán)支撐在該組件中以使得協(xié)調(diào)環(huán)被限制發(fā)生過度的徑向和軸向運(yùn)動、同時能夠自由地旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)葉片設(shè)定角這一方面同樣存在挑戰(zhàn)。已經(jīng)嘗試了多種方案來支撐協(xié)調(diào)環(huán)，包括使用由噴嘴環(huán)支撐的可旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)滾動件。這種引導(dǎo)滾動件使可變?nèi)~片組件的組裝變得復(fù)雜，因為由于這些滾動件的固有性質(zhì)其會自然地易于從噴嘴環(huán)落下或以其它方式分離。之所以會這樣，是因為這些滾動件通常都是松散地配合在噴嘴環(huán)的孔中。

發(fā)明內(nèi)容

本隔開涉及一種用于可變噴嘴渦輪機(jī)的可變?nèi)~片組件，例如使用在渦輪增壓器中，其中協(xié)調(diào)環(huán)沿徑向和軸向設(shè)置，并且非轉(zhuǎn)動引導(dǎo)銷剛性地固定于噴嘴環(huán)。在一個實(shí)施方式中，該可變?nèi)~片組件包括環(huán)繞軸線的噴嘴環(huán)，該噴嘴環(huán)具有在噴嘴環(huán)的相反的第一和第二面之間限定的軸向厚度，該噴嘴環(huán)具有多個周向間隔開的第一孔和多個周向間隔開的第二孔，每個所述第一孔沿軸向延伸到所述第一面中，所述第二孔與所述第一孔周向間隔開，并且每個第二孔從所述第一面沿軸向延伸到所述第二面。該組件還包括多個葉片，每個葉片具有從其一端延伸的軸體，所述軸體分別從噴嘴環(huán)的第二面容納到所述第二孔中，并且能夠在所述第二孔中旋轉(zhuǎn)，使得葉片能夠繞由所述軸體限定的相應(yīng)軸線旋轉(zhuǎn)，每個所述軸體的遠(yuǎn)端從相應(yīng)的第二孔延伸出并超過第一面。多個葉片臂分別剛性地固定于所述軸體的遠(yuǎn)端，每個葉片臂具有自由端。

葉片的設(shè)定角通過具有徑向內(nèi)邊緣的協(xié)調(diào)環(huán)一致地進(jìn)行改變，所述徑向內(nèi)邊緣中限定有多個凹部，用于分別容納葉片臂的自由端。協(xié)調(diào)環(huán)與噴嘴環(huán)同軸地定位，并且協(xié)調(diào)環(huán)的一個面與噴嘴環(huán)的第一面相對。協(xié)調(diào)環(huán)能夠繞噴嘴環(huán)的軸線旋轉(zhuǎn)，以使葉片臂樞轉(zhuǎn)，從而使葉片一致地樞轉(zhuǎn)。

噴嘴環(huán)和協(xié)調(diào)環(huán)中的一個限定有突起，該突起朝噴嘴環(huán)和協(xié)調(diào)環(huán)中的另一個延伸并與其接觸，從而將噴嘴環(huán)的第一面與協(xié)調(diào)環(huán)的相對的面軸向隔開第一軸向距離。