本发明专利技术涉及具有由液压和机械弹力致动的可变涡轮喷嘴的涡轮增压器，其包括叶片阵列，叶片的安装角可通过连接到使叶片枢转的调和环的曲轴的转动来调节。曲轴通过致动系统转动，该致动系统由容纳在形成在中心壳体中的孔中的活塞、以及用于有选择地在活塞一侧或相对侧向孔供给加压的液压流体使得活塞在一个方向或另一方向移动的液压系统组成。活塞通过将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动的机械连杆连接到曲轴。弹簧布置在活塞与孔的表面之间并且在活塞上连续地向活塞的完全打开位置施加弹力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有可变涡轮喷嘴的废气驱动的涡轮增压器，该可变涡轮喷嘴包 括通过与叶片相连的调和环的转动而可调节安装角的叶片阵列，调和环通过包括液压致动 器的致动系统而转动，该液压致动器包含在孔中往复可移动的活塞。
技术介绍
在美国专利No. 6，269，642中描述了上述类型的可变几何形状的涡轮增压器，该 专利与本申请被共同拥有，其全部内容在此结合作为参考。用于液压致动器活塞的孔形成 在中心壳体的整体部分中。加压的液压流体(机油)通过也布置在中心壳体中的四通液压 致动器控制阀供给至孔内。采用了螺线管以便移动四通控制阀的杆。，642专利中描述的可变几何形状涡轮增压器相对于具有其他可变叶片系统的现 有的涡轮增压器而言，减少了复杂性和部件数目，以及增加了可靠性并且减少制造成本。虽 然‘642专利的涡轮增压器在现有涡轮增压器的基础上表现出进步，但可以寻求进一步改 进。
技术实现思路
特别地，所需的改进的一个方面是在发动机起动期间与控制可变叶片相关。发动 机的曲轴由起动机转动而“接通”时，机油压力非常低，并且实际上实质上为零(0值)。由 于在接通时实质上没有油压，用于叶片的液压致动器不能操作控制叶片的位置。因此，没有 办法有效地确保叶片处在用于发动机起动的最佳位置。如果叶片在过度关闭的位置，可能 产生不合需要的后果(例如，涡轮超速)。本专利技术涉及一种在接通时可以有效地控制叶片位 置的改进。根据一方面，本专利技术公开了一种具有可变涡轮喷嘴的涡轮增压器，该可变涡轮喷 嘴包括布置在喷嘴中的叶片阵列，每个叶片都可以绕叶片的枢轴线枢转，叶片连接到可转 动的调和环从而调和环的转动使得叶片的安装角被调整。可转动的曲轴连接到调和环，从 而曲轴的转动运动使得调和环转动。曲柄由致动系统转动，包括容纳在形成在中心壳体中的孔中并且在孔中在完全闭合位置、完全打开位置、以 及完全闭合位置和完全打开位置之间的中间位置之间往复可移动的活塞，活塞包括活塞 杆；包括连接到孔的液压流体通道的液压系统，用于有选择地在活塞的一侧或相对侧 向所述孔供给加压的液压流体，这样分别使得活塞向完全打开位置或向完全闭合位置移 动，活塞向完全打开位置的移动对应于叶片在预定方向枢转；将活塞杆连接到曲轴并且可操作以将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动的 机械连杆；以及布置在活塞以及孔的表面之间的弹簧，弹簧被构造并且布置为在活塞上连续地向 活塞的完全打开位置施加弹力。在一个实施例中，弹簧的弹簧常数和结构被选择为在发动机起动期间当液压流体 实质上未加压从而作用在活塞上的液压流体力实质上为零时确保弹力足够将活塞保持在 与叶片的预定位置相对应的预定位置。根据本专利技术的致动系统能够在发动机起动期间保持预定的叶片位置(在可接受 的公差内)，从而可以避免诸如涡轮超速的不合希望的后果。更特别地，弹力足以将活塞向 完全打开位置移动，从而在发动机起动时叶片将不会在过度闭合的位置。在一个实施例中，机械连杆包括布置在活塞杆上的齿条以及紧固到曲轴的小齿 轮。小齿轮与齿条啮合从而将活塞的往复运动转换为小齿轮的转动运动，并且因此转换为 曲轴的转动运动。在一个实施例中，活塞的预定位置处于完全打开和完全闭合位置的中间。这是通 过选择弹簧使得在活塞的预定位置弹力实质上与必须克服以便从预定位置进一步向完全 打开位置移动活塞的总传动机构力大小相等方向相反而完成的。弹力和传动机构力因此在 活塞的中间位置相互抵消。除了在发动机起动时叶片位于更佳位置的优点外，根据本改进的涡轮增压器也可 以通过使得活塞直径减小而有益于整个涡轮增压器封装。活塞直径的尺寸趋向于由防止叶 片在过度闭合位置变得“粘附”的需要而决定。在现有的涡轮增压器中，通过使得活塞直径 较大而避免了叶片粘附从而用于给定油压的液压力将会变得更大并且将克服趋向于将叶 片保持在一个位置的叶片传动机构力。有时，也设计叶片使得叶片上的气体负载在趋向于 关闭叶片的方向上。因此，为了将叶片向打开位置移动，液压致动器必须克服气体负载和由 其他原因引起的传动机构力。然而，根据当前的改进，在打开叶片时弹力帮助液压力并且因 此特大尺寸的活塞不是必须的。附图说明因此总体上描述了本专利技术，现在将对附图作出参考，附图并不是必须按比例描绘 的，并且其中图1是根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器的分解图；图2是组装状态的图1的涡轮增压器的侧视图；图3是图1的涡轮增压器的轴向横截面视图；图4是涡轮增压器的一部分的分解图；图5是通过图2的涡轮增压器的中心壳体的横向剖视图，示出了活塞在完全打开 位置；图6类似于图5，示出了在完全闭合位置的活塞；以及图7类似于图5和图6，示出了在预定的中间位置的活塞，其中弹力和叶片传动机 构力彼此平衡。具体实施例方式参照附图，现在将在下文中更全面地描述本专利技术，其中示出了本专利技术的一些而不 是全部的实施例。实际上，这些专利技术可以以许多不同形式实施并且将不会认为对在此阐明 的实施例构成限制；相反地，提供了这些实施例从而本专利技术将满足适当的法律要求。全文中相同的附图标记表示相同的元件。在图1-6中描述了根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器100。如图1的分解图 和图3的剖视图中最佳示出，涡轮增压器包括容纳压缩机叶轮112的压缩机壳体110。压缩 机叶轮转动从而压缩通过压缩机进口轴向地进入的空气，并且压缩空气通常径向地向外排 出到蜗壳114中，从此处压缩空气通过用于供给至内燃机(未示出)进口的排出管116排 出。涡轮增压器还包括容纳涡轮叶轮122的涡轮壳体120。涡轮壳体120限定了围绕涡轮 叶轮用于接收来自内燃机的废气的大致环状的腔124。废气从腔124大致径向向内地通过 喷嘴126流到涡轮叶轮122，由此转动涡轮叶轮。涡轮叶轮122和压缩机叶轮112固定到可 转动的轴130的相对端。轴由容纳在涡轮增压器的中心壳体140中的轴承132支撑，中心 壳体140布置在压缩机壳体110与涡轮壳体120之间并且连接到压缩机壳体110与涡轮壳 体 120。涡轮增压器的压缩机部分包括通过诸如V形带状夹具119等的适当的紧固装置紧 固到压缩机壳体110的凸缘的后板118。后板118通过诸如螺栓117的适当的紧固件紧固 到中心壳体140。涡轮壳体120由中心壳体140通过诸如V形带状夹具119等适当的紧固装置紧固。应当注意，图1所示的许多部件的细节，以及它们的布置和功能实质上与之前并 入的美国专利No. 6，269，642中描述的相应部件一致。因此，由于它们并不与本专利技术特别相 关，本说明书将不会重复它们的说明。本专利技术主要涉及对提供了用于调整涡轮喷嘴叶片150的安装角的致动力的液压 致动器的改进。如在具有可变叶片的其它类似的涡轮增压器中，叶片150具有通过喷嘴环 160中的轴承孔接收的叶片轴或轴152。叶片轴152的端部从喷嘴环160的相对侧突出并 且固定到叶片臂154，从而各个叶片臂154围绕由喷嘴环160中的轴承孔限定的枢轴线枢转 使得叶片轴152枢转，并且因此叶片150也枢转。每个叶片臂154与调和环170接合，调和 环170可围绕与涡轮增压器轴130的转动轴线实质上相重合的轴线转动。因此，调和环在 一个方向或另一方向的转动使得叶片150在一个方向或另一方向枢转，由此改变了叶片的 安装角。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涡轮增压器，包括： 连接到轴的一端并且布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮； 连接到轴的相对端并且布置在涡轮壳体中的涡轮叶轮，涡轮壳体具有用于接收来自发动机的废气的腔，以及从腔通向涡轮叶轮的喷嘴； 连接在压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体； 布置在喷嘴中的叶片阵列，每个叶片都能绕叶片的枢轴线枢转，叶片连接到可转动的调和环从而调和环的转动使得叶片的安装角被调整； 连接到调和环的可转动的曲轴，从而曲轴的转动运动使得调和环转动；和 连接到曲轴并且可操作从而转动曲轴并且因此转动用于调整叶片的安装角的调和环的致动系统，该致动系统包括： 容纳在形成在中心壳体中的孔中并且在孔中在完全闭合位置、完全打开位置、以及完全闭合位置和完全打开位置间的中间位置之间往复可移动的活塞，活塞包括活塞杆； 包括连接到孔的液压流体通道的液压系统，用于有选择地在活塞的一侧或相对侧向孔供给加压的液压流体，分别使得活塞向完全打开位置或向完全闭合位置移动，活塞向完全打开位置的运动对应于叶片在预定方向的枢转； 将活塞杆连接到曲轴并且可操作以将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动的机械连杆；以及 布置在活塞以及孔的表面之间的弹簧，弹簧被构造并且布置为连续地在活塞上向活塞的完全打开位置施加弹力。...
【技术特征摘要】
US 2008-11-24 12/276701一种涡轮增压器，包括连接到轴的一端并且布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮；连接到轴的相对端并且布置在涡轮壳体中的涡轮叶轮，涡轮壳体具有用于接收来自发动机的废气的腔，以及从腔通向涡轮叶轮的喷嘴；连接在压缩机壳体和涡轮壳体之间的中心壳体；布置在喷嘴中的叶片阵列，每个叶片都能绕叶片的枢轴线枢转，叶片连接到可转动的调和环从而调和环的转动使得叶片的安装角被调整；连接到调和环的可转动的曲轴，从而曲轴的转动运动使得调和环转动；和连接到曲轴并且可操作从而转动曲轴并且因此转动用于调整叶片的安装角的调和环的致动系统，该致动系统包括容纳在形成在中心壳体中的孔中并且在孔中在完全闭合位置、完全打开位置、以及完全闭合位置和完全打开位置间的中间位置之间往复可移动的活塞，活塞包括活塞杆；包括连接到孔的液压流体通道的液压系统，用于有选择地在活塞的一侧或相对侧向孔供给加压的液压流体，分别使得活塞向完全打开位置或向完全闭合位置移动，活塞向完全打开位置的运动对应于叶片在预定方向的枢转；将活塞杆连接到曲轴并且可操作以将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动的机械连杆；以及布置在活塞以及孔的表面之间的弹簧，弹簧被构造并且布置为连续地在活塞上向活塞的完全打开位置施加弹力。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其中弹簧的弹簧常数和结构被选择为在发动机起 动期间当液压流体实质上未加压从而作用在活塞上的液压流体力实质上为零时确保弹力 足够将活塞保持在与叶片的预定位置相对应的预定位置。3.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：L李，C李，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US
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