可变几何涡轮机制造技术

本发明专利技术公开一种可变几何涡轮机，包括：涡轮机叶轮，被安装成用于围绕壳体内的涡轮轴旋转，壳体限定环绕涡轮机叶轮的且在第一和第二进气口侧壁之间限定的环形进气口；以及圆柱形套筒，其可轴向移动跨过环形进气口以便改变通过进气口的进气流动路径的尺寸；其中环形进气口由设置于第一和第二进气口侧壁之间的两个或者两个以上的进气通道壁分隔成至少三个轴向偏离的进气通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可变几何涡轮机。该可变几何涡轮机可以例如形成涡轮增压器的一部分。
技术介绍
涡轮增压器是众所周知的以高于大气压的压力(增加压力)向内燃机的进气口供给空气的装置。传统的涡轮增压器基本上包括安装在涡轮机壳体内旋转轴上的由废气驱动的涡轮机叶轮，所述涡轮机壳体被连接到发动机出口歧管的下游。涡轮机叶轮的旋转使安装在压缩机壳体内旋转轴另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮向发动机进气口歧管输送压缩空气。涡轮增压器轴一般被包括适当润滑系统的轴颈和推力轴承支撑，其位于连接涡轮机和压缩机叶轮壳体之间的中心轴承座内。典型的涡轮增压器中的涡轮机部分包括其中安装有涡轮机叶轮的涡轮机腔室； 限定于环绕涡轮机腔室设置的相对径向壁之间的环形进气口 ；环绕环形进气口设置的进气口涡壳；以及自涡轮机腔室延伸的出口通道。所述通道与涡轮机腔室连通，使得进入进气口涡壳的增压废气通过进气口经过涡轮机流到出口通道，同时使涡轮机叶轮旋转。此外已知的是，通过在进气口内设置叶片(称之为喷嘴叶片)来提高涡轮机的性能以便使流动通过进气口的气体偏转。也就是说，流动通过环形进气口的气体流动通过进气通道(其由相邻的叶片所限定)，上述进气通道可引起气流涡旋，使流动方向朝向涡轮机叶轮的旋转方向偏转。涡轮机可以具有固定或者可变几何类型。可变几何涡轮机与固定几何涡轮机的区别在于其进气口的尺寸可以改变以便在气体质量流率范围内优化气体流速，这样涡轮机的输出功率可以改变以便适应不同的发动机要求。例如，当传送到涡轮机的废气量相对低时，到达涡轮机叶轮的气体流速保持在一定的水平，其通过利用可变几何机构减小进气口的尺寸而确保涡轮机的高效运行。设有可变几何涡轮机的涡轮增压器被称为可变几何涡轮增压器。设置于可变几何涡轮机增压器内的喷嘴叶片可以具有不同的形式。在一种类型中，被称为“滑动喷嘴环”，所述叶片被固定到轴向可移动的壁上，该壁滑动穿过进气通道。所述轴向可移动壁向罩板移动以关闭进气通道，并且在这样做时，叶片通过罩板中的孔。另夕卜，喷嘴环固定于涡轮机的一个壁而罩板在叶片的上方移动以改变进气通道的尺寸。可变几何机构的可移动部件(无论是喷嘴环还是罩板)受到支撑以便在一部分涡轮增压器壳体(通常是涡轮机壳体或涡轮增压器轴承座)内的腔内进行轴向运动。上述壳体可相对腔壁密封以便减少或防止喷嘴环背面周围的流体泄漏。可变几何机构的可移动壁可通过由致动器和联动装置构成的合适致动器组件进行轴向位移。这种已知的致动器组件的一个实例例如在US5，868，552中披露。联动装置包括轭，其枢转支撑在轴承座内且具有两个臂，每个臂延伸与其上安装有可移动部件(在该实例中为喷嘴环)的相应推杆的端部接合。轭安装到一个轴上，该轴在轴承座内径向滑动且支撑处于轴承座外部的曲轴，其可以任何适当的方式连接到致动器。使得轭移动的致动器采取各种形式，包括气动，液压和电气的形式，且可以各种方式链接到轭。致动器通常在发动机控制单元(ECU)的控制下调节可移动壁的位置，以便改变通过涡轮机的气流，从而满足性能要求。在使用过程中，通过流动通过进气口的气体将轴向力施加到可移动壁上，该轴向力必须由致动器组件提供。此外，作为使得气流叶片通道朝向涡轮机叶轮的旋转方向偏转的结果，扭矩施加到喷嘴环上。如果喷嘴环是可变几何机构的可移动壁，则扭矩也必须由致动器组件(诸如联动装置的一部分)激发或另外提供。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是消除或减轻上述缺陷。本专利技术还有一个目的是提供改进或替代的可变几何机构和涡轮机。 根据本专利技术的一方面，提供一种可变几何涡轮机，包括涡轮机叶轮，其安装成用于围绕壳体内的涡轮轴旋转，壳体限定环绕涡轮机叶轮的且在第一和第二进气口侧壁之间限定的环形进气口 ；以及圆柱形套筒，其可轴向移动跨过环形进气口以便改变通过进气口的进气流动路径的尺寸；其中环形进气口由设置于第一和第二进气口侧壁之间的两个或者两个以上的进气通道壁分隔成至少三个轴向偏离的进气通道。应该意识到轴向偏离的进气通道包括具有不同轴向位置的进气通道和/或具有不同轴向延伸程度的进气通道。轴向偏离的进气通道可间隔开、相邻或轴向重叠。进气通道壁是轴向间隔的环形隔板，所述隔板将环形进气口分为轴向相邻的环形部分。隔板的数量是两个，三个，四个，五个或六个的其中之一。可变几何涡轮机可进一步包括进气叶片，其轴向延伸跨过至少两个所述轴向相邻的环形部分；其中圆柱形套筒可轴向移动跨过环形进气口以改变通过套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的气体流动路径的尺寸；以及其中延伸跨过进气口的第一环形部分的轴向宽度小于延伸跨过进气口的第二环形部分的轴向宽度，第一环形部分与第一进气口侧壁靠近的程度大于第二环形部分靠近第一进气口侧壁的程度。两个或两个以上的进气通道壁限定通常朝向涡轮机叶轮延伸的基本管形进气通道的环形阵列，其中进气通道的环形阵列包括至少三个轴向偏离的进气通道。套筒可在开放位置和封闭位置之间轴向移动，在开放位置存在通过在套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的气体流动路径，通过所述轴向偏离的至少三个进气通道的至少之一的气体流动路径，而在封闭位置，通过在套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的所述气体流动路径的尺寸与套筒处于开放位置时相比减小；以及其中当套筒在从开放位置朝向封闭位置移动时，套筒在朝向所述第一进气口侧壁的方向上移动。当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的至少两个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的每一相应轴向间距。当套筒处于封闭位置时，在套筒所有自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的至少两个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的每一相应轴向间距。其中当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的每一进气通道壁和第一进气口侧壁之间的每一相应轴向间距。其中当套筒处于封闭位置时，在套筒所有自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的每一进气通道壁和第一进气口侧壁之间的每一相应轴向间距。当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的所述一个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的轴向间距，以及其中两个或多个进气通道壁的所述一个进气通道壁定位成使得在两个或多个进气通道壁的所述一个进气通道壁和第一进气通道壁之间的轴向距离小于或等于第一和第二进气口侧壁之间的轴向间距的大约50 %。 当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个(两个以上)进气通道壁的一个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的轴向间距，以及其中当套筒处于封闭位置时，所述套筒大体上不接触两个或多个进气通道壁的所述一个进气通道壁。当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距可小于在两个或多个进气通道壁的一个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的轴向间距，以及其中套筒安装成当套筒处于封闭位置时使得气体可在两个或多个进气通道壁的所述一个进气通道壁和套筒之间通过，之后气体通过进气口。套筒安装成当套筒处于封闭位置时，套筒大体上不接触两个或多个进气通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.06 GB 0917513.4;2010.04.06 GB 1005680.2;201.一种可变几何涡轮机，包括 涡轮机叶轮，被安装成用于围绕壳体内的涡轮轴旋转，壳体限定环绕涡轮机叶轮的，且在第一和第二进气口侧壁之间限定的环形进气口；以及 圆柱形套筒，可轴向移动跨过环形进气口以便改变通过进气口的进气流动路径的尺寸； 其中环形进气口由设置于第一和第二进气口侧壁之间的两个或者两个以上的进气通道壁分隔成至少三个轴向偏离的进气通道。2.根据权利要求I所述的可变几何涡轮机，其中进气通道壁是轴向间隔的环形隔板，所述隔板将环形进气口分为轴向相邻的环形部分。3.根据权利要求2所述的可变几何涡轮机，其中隔板的数量是两个，三个，四个，五个或六个的其中之一。4.根据权利要求2或3所述的可变几何涡轮机，进一步包括进气叶片，其轴向延伸跨过至少两个所述轴向相邻的环形部分；其中圆柱形套筒可轴向移动跨过环形进气口以改变通过套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的气体流动路径的尺寸；以及其中延伸跨过进气口的第一环形部分的轴向宽度小于延伸跨过进气口的第二环形部分的轴向宽度，第一环形部分与第一进气口侧壁靠近的程度大于第二环形部分靠近第一进气口侧壁的程度。5.根据权利要求I所述的可变几何涡轮机，其中两个或两个以上的进气通道壁限定大体朝向涡轮机叶轮延伸的大体为管形的进气通道的环形阵列，其中进气通道的环形阵列包括至少三个轴向偏离的进气通道。6.根据任一前述权利要求所述的可变几何涡轮机，其中套筒可在开放位置和封闭位置之间轴向移动，在开放位置存在通过在套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的气体流动路径，通过所述轴向偏离的至少三个进气通道的至少之一的气体流动路径，而在封闭位置，通过在套筒自由端和第一进气口侧壁之间的进气口的所述气体流动路径的尺寸与套筒处于开放位置时相比减小；以及其中当套筒在从开放位置朝向封闭位置移动时，套筒在朝向所述第一进气口侧壁的方向上移动。7.根据权利要求6所述的可变几何涡轮机，其中，当套筒处于封闭位置时，在套筒的至少一部分自由端和第一进气口侧壁之间的轴向间距小于在两个或多个进气通道壁的至少两个进气通道壁和第一进气口侧壁之间的每一相应轴向间距。8.根据权利要求6或...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·L·霍洛德，汤姆·J·罗伯茨，约翰·F·帕克，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：