[發(fā)明專利]具有可變噴嘴渦輪的渦輪增壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410332682.6
• 申請日: 2007-09-21
• 公開（公告）號: CN104196575A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設計）人: L.索斯;R.黑廷格;D.珀蒂讓;G.阿格紐;P.阿諾;E.塞韋林;M.迪芬
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D17/16;F02C6/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李濤;胡斌

本申請是原案申請日為2007年9月21日、申請?zhí)枮?00780034661.4(PCT/US2007/079106)、發(fā)明名稱為《用于渦輪增壓器的可變噴嘴筒》的發(fā)明專利申請的分案申請（申請?zhí)枺?01210135850.3；發(fā)明名稱：具有可變噴嘴渦輪的渦輪增壓器）的被動分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有可變噴嘴渦輪的渦輪增壓器，其中在渦輪的噴嘴中設置有可動葉片陣列，以用于調(diào)整流入渦輪中的排氣流量。

背景技術

排氣驅(qū)動的渦輪增壓器是一種結合內(nèi)燃機使用的裝置，其用于通過壓縮傳遞到發(fā)動機進氣口中的將與燃料相混合并在發(fā)動機中進行燃燒的空氣來增加發(fā)動機的功率輸出。渦輪增壓器包括在壓縮機殼體中安裝于軸的一端處的壓縮機葉輪以及在渦輪殼體中安裝于軸的另一端處的渦輪葉輪。通常渦輪殼體與壓縮機殼體單獨地形成，并且還存在連接在渦輪和壓縮機殼體之間以用于容納用于軸的軸承的另一中央殼體。渦輪殼體限定了大致環(huán)形的腔室，其包圍渦輪葉輪并且接收來自發(fā)動機的排氣。這種渦輪組件包括從腔室導向渦輪葉輪中的噴嘴。排氣從腔室穿過噴嘴而流向渦輪葉輪，并且通過排氣來驅(qū)動渦輪葉輪。渦輪因而從排氣中汲取功率，并驅(qū)動壓縮機。壓縮機通過壓縮機殼體入口來接收周圍空氣，且該空氣通過壓縮機葉輪進行壓縮，之后從殼體排放到發(fā)動機進氣口中。

利用渦輪增壓器提高發(fā)動機性能的其中一項挑戰(zhàn)是在發(fā)動機的整個運行范圍內(nèi)取得所需的發(fā)動機功率輸出量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種目的對于固定幾何形狀的渦輪增壓器而言通常并不能容易地實現(xiàn)，并因此已經(jīng)研究出可變幾何形狀的渦輪增壓器，其目的是對渦輪增壓器所提供的提升量提供更大的控制度。一種可變幾何形狀的渦輪增壓器是可變噴嘴渦輪增壓器(VNT)，其包括渦輪噴嘴中的可變?nèi)~片陣列。葉片以樞軸的方式安裝在噴嘴中，并連接到使得可改變?nèi)~片的設定角的機構上。改變?nèi)~片的設定角具有改變渦輪噴嘴中的有效流動面積的效果，并因而可通過控制葉片位置來調(diào)節(jié)流向渦輪葉輪的排氣流量。通過這種方式，可調(diào)節(jié)渦輪的功率輸出，其容許以比固定幾何形狀的渦輪增壓器通常可能達到的更大的程度來控制發(fā)動機的功率輸出。

可變?nèi)~片機構是相對較復雜的，并且因而存在有關渦輪增壓器的裝配的挑戰(zhàn)。此外，該機構定位在渦輪殼體和中央殼體之間，渦輪殼體由于其暴露于排氣下而變得相當熱，中央殼體處于比渦輪殼體低得多的溫度下。因此，可變?nèi)~片機構承受由于該溫度梯度而引起的熱應力。

如轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人的共同待決的申請PCT/US2005/37622中所述，本申請的受讓人之前已經(jīng)通過提供包括包含有可變?nèi)~片機構的筒體的可變噴嘴渦輪增壓器而解決了上面提到的問題。該渦輪限定了噴嘴和中心孔，排氣通過該噴嘴而傳送到渦輪葉輪，在排氣穿過渦輪葉輪之后其通過該中心孔而排出。筒體連接在中央殼體和渦輪殼體之間，并且包括大致環(huán)形的噴嘴環(huán)和圍繞該噴嘴環(huán)而沿周向間隔開的葉片陣列的組件，該葉片陣列可旋轉(zhuǎn)地安裝在噴嘴環(huán)上且連接在可旋轉(zhuǎn)的促動器環(huán)上，使得促動器環(huán)的旋轉(zhuǎn)使葉片進行旋轉(zhuǎn)，以便調(diào)整流向渦輪葉輪的排氣流量。筒體還包括插入件，其具有密封地接收于渦輪殼體孔中的管狀部分，并且具有從管狀部分的一端大體沿徑向延伸出來的噴嘴部分，該噴嘴部分沿軸向與噴嘴環(huán)間隔開，使得葉片延伸于噴嘴環(huán)和噴嘴部分之間。在插入件的噴嘴部分和噴嘴環(huán)之間連接有多個隔離件，用于將噴嘴環(huán)固定到插入件上，并保持插入件的噴嘴部分和噴嘴環(huán)之間的軸向間距。該筒體還包括以這種方式固定到中央殼體上的大致環(huán)狀的固定環(huán)，以便將噴嘴環(huán)卡在該固定環(huán)和中央殼體之間，固定環(huán)作為與插入件分開的部件而成形，并可機械地且熱學地與該插入件分開。

前述PCT申請中所描述的筒體對于提供可變?nèi)~片機構的應力解耦是很有效的。然而，需要在保留筒體設計的應力解耦優(yōu)勢的同時減小渦輪增壓器的整體尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供用于渦輪增壓器的包含可變?nèi)~片機構的可變噴嘴筒體而解決了上述需求，并獲得了其它優(yōu)勢。該渦輪限定了噴嘴和中心孔，排氣通過該噴嘴而傳送到渦輪葉輪，在排氣穿過渦輪葉輪之后其通過該中心孔而排出。筒體連接在中央殼體和渦輪殼體之間，并包括以下構件的組件：

大致環(huán)形的噴嘴環(huán)和圍繞該噴嘴環(huán)而沿周向間隔開的葉片陣列，所述葉片陣列可旋轉(zhuǎn)地安裝在噴嘴環(huán)上并連接在可旋轉(zhuǎn)的促動器環(huán)上，使得促動器環(huán)的旋轉(zhuǎn)使葉片進行旋轉(zhuǎn)，以便調(diào)整流向渦輪葉輪的排氣流量，其中噴嘴環(huán)包括面向渦輪殼體的徑向內(nèi)表面的徑向外表面，并且，其中，在噴嘴環(huán)的徑向外表面和渦輪殼體的徑向內(nèi)表面之間限定了徑向間隙，該徑向間隙容許噴嘴環(huán)的徑向外表面相對于渦輪殼體的徑向位移；