具有涡轮喷嘴叶片和环形旋转旁通阀的涡轮增压器制造技术

本发明专利技术涉及具有涡轮喷嘴叶片和环形旋转旁通阀的涡轮增压器。具体地，一种涡轮增压器包括环形旁通涡壳，以允许排气绕过涡轮机叶轮。环形旁通阀布置在旁通涡壳中。旁通阀包括固定的环形阀座和与该阀座同轴布置的旋转的环形阀构件。阀构件抵靠阀座布置并且能够围绕该轴线旋转，以选择性地改变阀座和阀构件中的各自孔口之间的对准度。阀构件被旋转致动器和传动联动机构可旋转地驱动，该传动联动机构围绕平行于且横向地偏离阀构件旋转所围绕的轴线的轴线旋转。

【技术实现步骤摘要】
具有涡轮喷嘴叶片和环形旋转旁通阀的涡轮增压器
本公开涉及排气驱动的涡轮增压器，并且具体地涉及涡轮机布置结构，其在某些发动机运转条件下允许排气绕过涡轮机。
技术介绍
在传统的涡轮增压器中，涡轮机壳体限定旁通管，该旁通管通常定位在穿过该壳体的主孔的一侧，并且该旁通管经由旁通阀连接到排气进口或壳体的涡壳。该旁通阀通常是回转或提升型阀，其包括圆形阀构件，该圆形阀构件被压靠围绕旁通涡壳开口的平坦阀座。该阀通常布置成使得排气压力沿着趋向于打开阀的方向作用于阀构件上。和这类布置结构相关联的一个缺陷是，难以在关闭位置使阀完全密封，因为气体压力趋向于打开阀。通过关闭的旁通阀的泄露是涡轮机性能下降从而涡轮增压器及其相关联的发动机性能下降的原因。泄漏问题的典型解决方案是预先加载旁通阀构件使其抵靠阀座，但是，这往往无法完全消除泄露，而且无论如何，它引起了附加的问题，例如用以打开阀所需的致动力的增大。 此外，回转或提升阀往往可控性很差,特别是在突变打开点(crack-open point)处，并且旁通流速普遍与阀位置常常是高度非线性的，这造成了非常难以适当地调节旁通流速。这导致例如涡轮增压器和发动机系统的不良瞬态响应之类的问题。
技术实现思路
本公开描述了涡轮增压器的各种实施例，该涡轮增压器具有新颖的旁通布置结构，其致力于解决例如上面提到的问题。在一个实施例中，一种涡轮增压器包括压缩机和涡轮机，该压缩机包括压缩机壳体，该涡轮机包括安装在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。该涡轮机壳体限定大致环形腔的至少一部分，该腔围绕涡轮机壳体的纵向轴线沿周向延伸，并且该涡轮机壳体限定沿着该纵向轴线延伸的孔。喷嘴通道沿径向从该腔向内通入涡轮机叶轮。该涡轮机壳体限定环形旁通涡壳，该涡壳包围该孔并且布置成允许排气绕过该涡轮机叶轮。该涡轮增压器还包括布置在该旁通涡壳中的环形旁通阀，该旁通阀包括固定的环形阀座和旋转的环形阀构件。该阀构件抵靠该阀座布置并且能够围绕该纵向轴线旋转，以选择性地改变穿过阀座和阀构件中的每一个限定的各自孔口之间的对准度，从限定旁通阀关闭状态的不对准到限定旁通阀打开状态的至少部分对准。 旋转驱动构件沿着驱动轴线穿过涡轮机壳体，该驱动轴线大致平行于且横向地偏离阀构件旋转所围绕的纵向轴线，并且驱动臂附接到旋转驱动构件的远端。驱动臂的远端接合阀构件使得旋转驱动构件围绕该驱动轴线的旋转导致驱动臂使阀构件围绕纵向轴线旋转。 该涡轮增压器还包括旋转致动器，该旋转致动器联接到该旋转驱动构件并且能够操作成围绕该驱动轴线可旋转地驱动该旋转驱动构件。 在一个实施例中，该旋转驱动构件包括纵向区段，该纵向区段具有比该旋转驱动构件的其余部分实质更大的弯曲柔韧性。优选地，该纵向区段绕具有绕不平行于该驱动轴线的多个轴线的实质更大的弯曲柔韧性。该弯曲柔韧性允许旋转致动器的旋转输出轴和驱动阀构件的驱动臂之间的某种程度的角度未对准。 在一个实施例中，旋转驱动构件的柔性纵向区段包括波纹管。本文描述的示范性实施例的特征在于，波纹管具有在波纹管的第一端的一体式第一中空圆柱形部分和在波纹管的相对第二端的一体式第二中空圆柱形部分。第一驱动轴刚性地固定到第一中空圆柱形部分(例如，通过把第一驱动轴插入第一中空圆柱形部分并且把这些部件焊接在一起)，并且第二驱动轴刚性地固定到第二中空圆柱形部分(例如，通过类似的焊接操作)。第一驱动轴连接到驱动臂，并且第二驱动轴连接到旋转致动器。 在一个实施例中，第一驱动轴和驱动臂共同组成单个一体式整体构造。 另外，第二驱动轴可以是旋转致动器的输出轴。 除了柔韧可弯曲之外，波纹管还能够适应沿着旋转驱动轴线的方向的热胀冷缩。此外，因为波纹管用作沿着驱动轴线的压缩弹簧，所以可以在组装期间沿轴向压缩波纹管(例如，在焊接波纹管到旋转致动器的输出轴之前)以在波纹管中建立轴向压缩预负载。该预负载将趋向于偏压驱动臂和致动器输出轴沿轴向彼此离开。这能够具有消除联动机构中不期望的轴向空隙或“间隙”的作用。 该涡轮增压器有利地包括安装在涡轮机壳体中的套筒。该套筒限定通道，第一驱动轴穿过该通道，该通道的内表面构成支承面，从而允许第一驱动轴围绕驱动轴线旋转。 如果在特定应用中有期望或要求，则套筒可限定用于驱动臂的第一机械止动部以限制驱动臂在第一方向中的旋转。另外，套筒可进一步限定用于驱动臂的第二机械止动部以限制驱动臂在第二方向中的旋转。 根据本文描述的另一个实施例，一种涡轮增压器包括:压缩机和涡轮机壳体，该压缩机包括压缩机壳体，该涡轮机壳体限定排气进口并且限定大致环形腔的至少一部分，该腔围绕涡轮机壳体的纵向轴线沿周向延伸，该排气进口通入该腔，该涡轮机壳体还限定沿着该纵向轴线延伸的孔；布置在该涡轮机壳体中的涡轮机叶轮；从该腔沿径向向内通入该涡轮机叶轮的喷嘴；该涡轮机壳体限定包围该孔的环形旁通涡壳和从排气进口通入旁通涡壳的通道，该旁通涡壳布置成允许排气绕过该涡轮机叶轮；和布置在该旁通涡壳中的环形旁通阀。该旁通涡壳具有围绕该旁通涡壳的圆周的非均匀的截面流动面积。 在一个实施例中，旁通涡壳的截面流动面积具有最大值,在该最大值处,该通道从排气进口通入旁通涡壳，并且截面流动面积随着离开通道的周向距离增大而从该最大值减小。 【附图说明】 已经如此概括地描述了本公开，现在将参照附图，这些图不是必然按比例绘制的，其中: 图1是根据本专利技术一个实施例的涡轮增压器的透视图； 图2是图1的涡轮增压器的分解透视图； 图3是图1的涡轮增压器的侧视图，局部剖开以示出涡轮机区域中的内部细节； 图4是用于图1的涡轮增压器的涡轮机壳体组件的轴向截面图，还示出了波纹管驱动构件，其固定到用于旁通阀构件的整体式驱动轴和驱动臂； 图5是根据一个实施例的套筒和整体式驱动轴和驱动臂的分解透视图；并且 图6是图1的涡轮增压器的透视图，涡轮机壳体的一部分被拆开以示出驱动臂和旋转阀构件之间的连接。 【具体实施方式】 现在将参照附图在下文更完整地描述本公开，附图中示出了本专利技术的一些但非所有实施例。实际上，这些专利技术可以具体化为许多不同的形式，并且不应当看做局限于本文陈述的实施例；相反地，所提供的这些实施例使本公开将会满足相关法律要求。从始至终，相同的数字指代相同的元件。 根据本专利技术一个实施例的涡轮增压器20在图1至3中示出。如所示，涡轮增压器20的主要子组件包括压缩机组件30和涡轮机组件50。压缩机组件30包括压缩机壳体32和压缩机叶轮(图中不可见)，压缩机叶轮安装在压缩机壳体中并且附接到旋转轴(不可见)的一端。中心壳体组件40包括中心壳体，该中心壳体固定到压缩机壳体32且容纳用于旋转轴的轴承。涡轮机组件50包括涡轮机壳体52和涡轮机叶轮54，涡轮机叶轮54安装在涡轮机壳体中并且附接到旋转轴的相对端。 特别参照图3和4，涡轮机壳体52限定排气进口 56和涡壳或环形腔58，通过该排气进口从内燃发动机接收排气，该涡壳或环形腔58从进口 56接收排气并且围绕着360度的腔分配气体用于供应到涡轮机叶轮54中。排气进口 56还经由连接通道59连接到涡轮机壳体52中限定的大致环形的旁通涡壳60。旁通涡壳60包围涡轮机壳体中限定的轴向孔62。已经流过涡轮机叶轮54本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器，包括：压缩机，所述压缩机包括压缩机壳体；涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定大致环形腔的至少一部分，所述腔围绕所述涡轮机壳体的纵向轴线沿周向延伸，所述涡轮机壳体限定沿着所述纵向轴线延伸的孔；涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮布置在所述涡轮机壳体中；喷嘴通道，所述喷嘴通道沿径向从所述腔向内通入所述涡轮机叶轮；所述涡轮机壳体限定环形旁通涡壳，所述涡壳包围所述孔并且布置成允许排气绕过所述涡轮机叶轮；环形旁通阀，所述环形旁通阀被布置在所述旁通涡壳中，所述旁通阀包括固定的环形阀座和旋转的环形阀构件，所述阀构件抵靠所述阀座布置并且能够围绕所述纵向轴线旋转，以选择性地改变穿过所述阀座和阀构件中的每一个限定的各自孔口之间的对准度，从限定所述旁通阀的关闭状态的不对准到限定所述旁通阀的打开状态的至少部分对准；旋转驱动构件和驱动臂，所述旋转驱动构件沿着驱动轴线穿过所述涡轮机壳体，所述驱动轴线大致平行于且横向地偏离所述阀构件旋转所围绕的所述纵向轴线，所述驱动臂附接到所述旋转驱动构件的远端，所述驱动臂的远端接合所述阀构件，使得所述旋转驱动构件围绕所述驱动轴线的旋转导致所述驱动臂使所述阀构件围绕所述纵向轴线旋转；和旋转致动器，所述旋转致动器联接到所述旋转驱动构件并且能够操作成能够围绕所述驱动轴线可旋转地驱动所述旋转驱动构件，以使所述阀构件旋转。...

【技术特征摘要】
2013.06.26 US 13/927,3991.一种涡轮增压器，包括: 压缩机，所述压缩机包括压缩机壳体； 涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定大致环形腔的至少一部分，所述腔围绕所述涡轮机壳体的纵向轴线沿周向延伸，所述涡轮机壳体限定沿着所述纵向轴线延伸的孔； 涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮布置在所述涡轮机壳体中； 喷嘴通道，所述喷嘴通道沿径向从所述腔向内通入所述涡轮机叶轮； 所述涡轮机壳体限定环形旁通涡壳，所述涡壳包围所述孔并且布置成允许排气绕过所述涡轮机叶轮； 环形旁通阀，所述环形旁通阀被布置在所述旁通涡壳中，所述旁通阀包括固定的环形阀座和旋转的环形阀构件，所述阀构件抵靠所述阀座布置并且能够围绕所述纵向轴线旋转，以选择性地改变穿过所述阀座和阀构件中的每一个限定的各自孔口之间的对准度，从限定所述旁通阀的关闭状态的不对准到限定所述旁通阀的打开状态的至少部分对准； 旋转驱动构件和驱动臂，所述旋转驱动构件沿着驱动轴线穿过所述涡轮机壳体，所述驱动轴线大致平行于且横向地偏离所述阀构件旋转所围绕的所述纵向轴线，所述驱动臂附接到所述旋转驱动构件的远端，所述驱动臂的远端接合所述阀构件，使得所述旋转驱动构件围绕所述驱动轴线的旋转导致所述驱动臂使所述阀构件围绕所述纵向轴线旋转；和 旋转致动器，所述旋转致动器联接到所述旋转驱动构件并且能够操作成能够围绕所述驱动轴线可旋转地驱动所述旋转驱动构件，以使所述阀构件旋转。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述旋转驱动构件包括纵向区段，所述纵向区段具有比所述旋转驱动构件的其余部分实质更大的弯曲柔韧性。3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述纵向区段绕不平行于所述驱动轴线的多个轴线具有实质更大的弯曲柔韧性。4.如权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述纵向区段包括波纹管。5.如权利要求4所述的涡轮增压器，其中，所述旋转驱动构件具有在所述波纹管的第一端的一体式第一中空圆柱形部分和在所述波纹管的相对第二端的一体式第二中空圆柱形部分，并且进一步包括刚性地固定到所述第一中空圆柱形部分的第一驱动轴和刚性地固定到所述第二中空圆柱形部分的第二驱动轴，其中，所述第一驱动轴连接到所述驱动臂，并且所述第二驱动轴连接到所述旋转致动器。6.如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述波纹管用作沿着所述驱动轴线的压缩弹簧，并且所述波纹管沿轴向被压缩以在所述波纹管中建立轴向压缩预负载。7.如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第一驱动轴和所述驱动臂共同组成单个一体式的整体结构。8.如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第二驱动轴是所述旋转致动器的输出轴。9.如权利要求5所述的涡轮增压器，进一步包括安装在所述涡轮机壳体中的套筒，所述套筒限...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·隆巴德，A·洛夫，A·科斯托瓦，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US