[發明專利]具有帶槽導向葉片的可變渦輪幾何形狀的渦輪增壓器

有效

• 申請號: 201380004490.6
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN104011345B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: R·瓦米拉;R·洛茨;G·E·海蒂三世
• 申請（專利權）人: 博格華納公司
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22;F02B37/24;F01D17/16;F02B39/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 曾祥生

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年1月13日提交的并且名稱為“具有帶槽導向葉片的可變渦輪幾何形狀的渦輪增壓器(Turbocharger With Variable Turbine Geometry Having Grooved Guide Vanes)”美國臨時申請號61/586,266的優先權及所有權益。

技術領域

本發明涉及用于內燃發動機的渦輪增壓器。更具體地說，本發明涉及具有的導向葉片具有用于控制排氣流的特征的可變渦輪幾何形狀渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓器是一種與內燃發動機一起使用的強制進氣系統。渦輪增壓器將壓縮的空氣傳送到發動機進氣端從而允許燃燒更多的燃料，因此增加了發動機的馬力而沒有明顯地增加發動機的重量。因此，渦輪增壓器允許使用較小的發動機而形成與較大的、正常吸氣的發動機相同量的馬力。在車輛中使用較小發動機具有減小車輛質量、提高性能并且增強燃料經濟性的所希望效果。此外，使用渦輪增壓器允許被遞送至發動機的燃料的完全燃燒，這有助于實現更清潔環境的這一高度希望的目標。

渦輪增壓器典型地包括連接至發動機的排氣歧管上的一個渦輪機殼體、一個中央軸承殼體、以及連接至發動機的進氣歧管上的一個壓縮機殼體。渦輪機殼體內的一個渦輪機葉輪是由從該排氣歧管供應的排氣進氣流可旋轉地驅動的。可旋轉地支撐在該中央軸承殼體內的一個軸將該渦輪機葉輪連接至該壓縮機殼體內的一個壓縮機葉輪上，這樣使得該渦輪機葉輪的旋轉造成了該壓縮機葉輪的旋轉。當壓縮機葉輪旋轉時，它增大了經由發動機進氣歧管被遞送至發動機汽缸的空氣質量流速、空氣流密度和空氣壓力。

通常有利的是調節流向渦輪機葉輪的排氣以便提高該渦輪增壓器的效率、響應性或工作范圍。調節流向渦輪機葉輪的排氣的一種方法通常有若干名稱，包括可變渦輪幾何形狀(VTG)、可變幾何形狀渦輪(VGT)、可變噴嘴渦輪(VNT)或簡單地可變幾何形狀(VG)。VTG渦輪增壓器包括多個可調導向葉片，這些可調導向葉片由一個葉片支撐環樞轉地支撐在通向渦輪葉輪的一個葉輪入口中。相鄰導向葉片之間的空間構成了流向渦輪機葉輪的排氣的流動通道，并且這些流動通道的幾何形狀是通過在一個打開位置與一個閉合位置之間的預定角位置范圍內調節這些導向葉片而可調節的。為了在低發動機速度下提供高的增壓壓力，對這些導向葉片進行調節以便限制相鄰導向葉片之間的流動通道。這使得排氣以高速度移動穿過這些流動通道。排氣的增大的動能被傳遞給渦輪機葉輪，從而增大了增壓壓力。在高發動機速度下，這些導向葉片被調節而將相鄰導向葉片之間的流動通道張開。這導致排氣以較低速度撞擊渦輪機葉輪，從而降低了增壓壓力。

葉片支撐環與該渦輪機殼體的一個環形壁之間的間距以及這些導向葉片的寬度對于防止這些導向葉片的邊緣周圍的排氣泄漏是關鍵的。在這些導向葉片的邊緣與該葉片支撐環和環形壁之間提供了間隙，以便允許這些導向葉片的樞轉運動并且以便允許由于熱排氣導致的熱膨脹。當這些導向葉片處于閉合位置中時，此間隙將導致這些導向葉片的邊緣周圍的排氣泄漏問題。類似地，當這些導向葉片打開時，此間隙也導致這些導向葉片的邊緣周圍的排氣泄漏，而不是將所有排氣直接引導穿過這些流動通道，由此降低了該渦輪增壓器的效率。

此外，當這些導向葉片被調節至打開位置或該打開位置與閉合位置之間的一個角位置時，排氣被相鄰導向葉片的相對表面引導穿過這些流動通道而朝向渦輪機葉輪。當排氣在相鄰導向葉片之間流動時，高壓力區域和低壓力區域將導致排氣的渦旋和橫向流動，而不是排氣沿著這些導向葉片的長度的順暢流動。

因此希望的是提供一種具有防止或最小化排氣泄漏的導向葉片的渦輪增壓器。還希望的是提供防止排氣在相鄰導向葉片之間的流動通道中的渦旋和橫向流動或使該渦旋和橫向流動最小化的導向葉片。

發明內容