[發(fā)明專利]具有用于徑向定位可變噴嘴盒體的器件的可變噴嘴渦輪機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710679922.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107725118B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.穆西爾;N.莫蘭德;V.米卡內(nèi)克;J.克萊門特;F.阿貝爾
• 申請（專利權(quán)）人: 蓋瑞特交通一公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D17/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;譚祐祥

具有由噴嘴環(huán)支撐的可樞轉(zhuǎn)靜葉形成的可變噴嘴渦輪機的渦輪增壓器包括被置于中心殼體的徑向面向外的表面和噴嘴環(huán)的相對的表面之間的彈性可變形定位器。在一個實施例中，定位器是金屬環(huán)，該金屬環(huán)具有繞定位器的圓周重復(fù)多次的徑向起伏波形形狀。在另一實施例中，定位器是在徑向?軸向平面中具有C形橫截面的金屬環(huán)。在又一實施例中，定位器是在徑向?軸向平面中具有S形橫截面的金屬環(huán)。在另外的實施例中，定位器是多個周向間隔開的徑向定位器銷，其被附連在中心殼體中并且被接收在噴嘴環(huán)中形成的徑向槽中，該銷周向且軸向地約束噴嘴環(huán)，但是允許噴嘴環(huán)的熱膨脹。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及具有可變噴嘴渦輪機的渦輪增壓器，其中可動靜葉（vane）被置于渦輪機的噴嘴中，用于調(diào)節(jié)流入渦輪機中的排氣。

背景技術(shù)

排氣驅(qū)動的渦輪增壓器是與內(nèi)燃發(fā)動機結(jié)合使用的裝置，用于通過壓縮被遞送到發(fā)動機的空氣進氣部以與燃料混合并在發(fā)動機中燃燒的空氣來增加發(fā)動機的功率輸出。渦輪增壓器包含被安裝在壓縮機殼體中的軸的一個端部上的壓縮機輪和被安裝在渦輪機殼體中的軸的另一端部上的渦輪機輪。通常，渦輪機殼體與壓縮機殼體分開形成，并且還存在被連接在渦輪機殼體和壓縮機殼體之間的另一中心殼體，用于容納軸的軸承。渦輪機殼體限定大體環(huán)形腔室，其圍繞渦輪機輪并且其接收來自發(fā)動機的排氣。渦輪機組件包括噴嘴，其從腔室通向渦輪機輪。排氣從腔室通過噴嘴流至渦輪機輪并且渦輪機輪被排氣驅(qū)動。渦輪機因此從排氣抽取功率并且驅(qū)動壓縮機。壓縮機通過壓縮機殼體的入口接收環(huán)境空氣并且空氣被壓縮機輪壓縮且隨后從殼體排放到發(fā)動機空氣進氣部。

使用渦輪增壓器提高發(fā)動機性能中的一個挑戰(zhàn)是貫穿發(fā)動機的整個操作范圍實現(xiàn)發(fā)動機功率輸出所期望的量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這個目標(biāo)通常不易于使用固定幾何形狀的渦輪增壓器來獲得，并且因此可變幾何形狀的渦輪增壓器已經(jīng)以下述目的被開發(fā)：提供對由渦輪增壓器提供的提高的量的更大程度的控制。可變幾何形狀的渦輪增壓器的一種類型是可變噴嘴渦輪增壓器（VNT），其包括在渦輪機噴嘴中的可變靜葉陣列。靜葉被可樞轉(zhuǎn)地安裝在噴嘴中并且被連接到允許改變靜葉的設(shè)定角度的機構(gòu)。改變靜葉的設(shè)定角度具有改變渦輪機噴嘴中的有效流動面積的效果，并且因此能夠通過控制靜葉位置來調(diào)節(jié)至渦輪機輪的排氣流。以此方式，渦輪機的功率輸出能夠被調(diào)節(jié)，這允許以比通常使用固定幾何形狀的渦輪增壓器可能實現(xiàn)的更大程度地控制發(fā)動機功率輸出。

可變靜葉機構(gòu)相對復(fù)雜并且因此在渦輪增壓器的組裝方面存在挑戰(zhàn)。此外，所述機構(gòu)被定位在渦輪機殼體和中心殼體之間，由于所述渦輪機殼體暴露于排氣，因而其非常熱，而中心殼體處于比渦輪機殼體低得多的溫度。因此，由于提到的溫度梯度，可變靜葉機構(gòu)經(jīng)歷高溫和熱應(yīng)力。所有這些因素對于可變靜葉機構(gòu)的徑向居中（從而其與渦輪機輪基本同心）提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開描述了上文提到的可變噴嘴渦輪機類型的渦輪增壓器的實施例，其具有有利的定位器設(shè)置，用于相對于容納渦輪增壓器軸承的中心殼體徑向定位噴嘴環(huán)。根據(jù)第一實施例，具有可變噴嘴渦輪機的渦輪增壓器包括：

渦輪機，包含渦輪機殼體和渦輪機輪，所述渦輪機輪被安裝在渦輪機殼體中且被連接到可旋轉(zhuǎn)軸用于隨其旋轉(zhuǎn)，所述渦輪機殼體限定圍繞渦輪機輪以用于接收排氣的腔室和軸向延伸的孔，排氣在通過渦輪機輪之后通過該孔被排放；和從腔室大體徑向向內(nèi)地通向渦輪機輪的噴嘴；

壓縮機，包含壓縮機殼體和壓縮機輪，所述壓縮機輪被安裝在壓縮機殼體中且被連接到所述可旋轉(zhuǎn)軸用于隨其旋轉(zhuǎn)；

被連接在壓縮機殼體和渦輪機殼體之間的中心殼體，且該中心殼體具有鄰接渦輪機輪的鼻部分，限定大體徑向面向外的第一表面和大體軸向面向渦輪機輪的第二表面；

大體環(huán)形噴嘴環(huán)，具有包含噴嘴的一個壁且與噴嘴的相對壁軸向間隔開的第一面以及繞噴嘴環(huán)周向間隔開且被置于噴嘴中的靜葉陣列，所述靜葉可旋轉(zhuǎn)地安裝到噴嘴環(huán)從而靜葉設(shè)定角度可變，用于調(diào)節(jié)至渦輪機輪的排氣流，鄰接其內(nèi)直徑的噴嘴環(huán)限定與中心殼體的第一表面間隔開且相對的大體徑向面向內(nèi)的第三表面；和