一种可变几何形状涡轮增压器被简化但仍能以鲁棒的、成本有效的方式可靠地操作。该调节环组件在该叶片调节组件中具有减少的零件数目但是仍然像在常规的组件中带有这些零件一样运行，却具有较少的零件和资金成本。这种调节环在轴向和径向上是通过一个内部直径与提供在该叶片组的上部叶片环中的一个对接部的相互作用来限制的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术着手解决对于一种降低成本的可变几何形状涡轮增压器的需要，并且这是通过使用一个冲压的调节环组件来实现的。
技术介绍
涡轮增压器是一种强制性进气系统。它们将空气以与在正常吸气布置中将有可能的情况相比更大的密度传送到发动机进气系统、从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增压发动机重量的情况下提升了发动机的马力。这使得能够使用一台较小的涡轮增压的发动机来替代一个较大物理尺寸的正常吸气的发动机，因此减少了车辆的质量以及空气动力学的前端面积。 涡轮增压器(图I)使用来自发动机排气歧管的排气流100 (该排气流在涡轮机壳体2的涡轮机入口 5处进入涡轮机壳体)来驱动一个涡轮机叶轮70，该涡轮机叶轮位于涡轮机壳体内。该涡轮机叶轮被稳固地附着到一个轴的一端上，该轴的另一端包括一个压缩机叶轮20，该压缩机叶轮被安装到该轴上并且通过来自一个压缩机螺母的夹紧负载而保持在适当的位置中。该涡轮机叶轮的主要功能是提供用来驱动该压缩机的旋转能量。一旦排气已经通过涡轮机叶轮70并且涡轮机叶轮已经从该排气中提取了能量，用过的排气101通过出口导流器6从涡轮机壳体2排出并且被输送到车辆下行管并且通常到一些后处理装置上，如催化转化器、微粒收集器和NOx收集器。由涡轮级产生的动力是穿过涡轮级的膨胀比的一个函数，该膨胀比是从涡轮机入口 5到涡轮机出口导流器6的膨胀比。除其他参数外，涡轮机动力的范围是通过该涡轮级的气流的一个函数。压缩级包括一个叶轮以及其壳体。过滤的空气通过压缩机叶轮20的旋转被轴向地抽取到压缩机盖件10的入口 11中。由涡轮级产生的到达轴和叶轮上的动力驱动压缩机叶轮20以产生静态压力与一些剩余动能和热量的一种组合。被加压的气体穿过压缩机排放口 12从压缩机盖件10排出并且通常经由一个中冷器被传送到发动机进气中。涡轮级的设计是以下各项的一种折衷在发动机运行包络线中在不同流动状况下用来驱动压缩机所要求的动力；该阶段的空气动力学设计；旋转组件的惯量，其中，涡轮机的惯量是一个大的部分，因为涡轮机叶轮典型地由铬镍铁合金(它具有的密度是压缩机叶轮的铝的密度3倍)制造的；影响该设计的结构以及材料方面的涡轮增压器的运行周期；以及相对于叶片激励而言该涡轮机叶轮的上游以及下游的近场作用(near field)。基本涡轮增压器构形是一个固定的涡轮机壳体的构形。在这种构形中，涡轮机壳体蜗壳的形状和容积是在设计阶段确定的以及铸造在位的。这种基本固定的涡轮机壳体是以下这些选项中最为成本有效的，这简单地是因为它是最简单的并且具有最少的零件。复杂度的下一个层级是有废气门的涡轮机壳体。在这个构形中，蜗壳被铸造在位，如在以上固定的构形中。蜗壳21是通过一个管道而被流体地连接到出口导流器6上。通过该管道的流动是由一个废气门阀来控制的。因为这个废气门管道的出口是在蜗壳的出口导流器侧上，在涡轮机叶轮的下游，通过废气门管道的流动在旁通模式时旁路通过涡轮机叶轮70，因而不会有助于动力传送到涡轮机叶轮上。在标准的低成本固定式涡轮级中增加一个废气门就使得这种固定式涡轮增压器增加了一个大致16%的成本因素。在涡轮增压器的增压控制中下一个复杂度层级是VTG (对于可变涡轮几何形状的统称)。这些涡轮增压器中的一些具有旋转的叶片并且一些具有滑动段或环。用于这些装置的一些名称是可变涡轮几何形状(VTG)、可变几何形状涡轮机(VGT)、可变喷嘴涡轮机(VNT )、或者简单的可变几何形状(VG )。VTG涡轮增压器利用所安装的可调整的导向叶片来在一对叶片环和/或一个叶片环与一个喷嘴壁之间旋转。对这些叶片进行调整以便通过调节到涡轮机叶轮的排气流动来控制排气背压以及涡轮增压器速度。在许多构形中，该叶片在其上旋转的这个轴是机械地连接到一个处于上部叶片环上方的叶片臂上的。这些叶片可以由接合在一个调节环中的多 个拨叉来可旋转地驱动。在许多构形中，在叶片臂的末端上的这些拨叉独立地驱动多个可旋转的“滑块”以便使得系统中的摩擦最小化并且应对涡轮机壳体以及由此的多个连杆中的不可避免的变形和腐蚀。这种调节环必须被允许以最小的摩擦来环圆周地旋转，并且必须径向地对准从而使得它与这些上部和下部的叶片环同心(这些叶片环支撑这些叶片；“上部”是指更靠近该中央壳体，“下部”是指更靠近涡轮机壳体)，并且轴向地对准从而使得这些安装到该叶片环上的块与这些叶片臂保持接触。图3A和图3B示出了一种构形，在这种构形中调节环33是由在这些叶片臂34上的多个凸轮件35来支撑的。一个大的块37被一个轴连接到调节环33上。这种单一的大的块37的围绕涡轮增压器中心线I的环圆周运动致使调节环33围绕该涡轮增压器中心线I而旋转。调节环33围绕涡轮增压器中心线I的旋转致使这些小块38围绕涡轮增压器中心线I而旋转，同时这些块中的每一个也围绕着这些叶片轴36的中心线27而旋转。这些小块的这种运动致使这些叶片臂34围绕叶片轴36的中心线27旋转并且改变这些叶片对于排气流的攻角。这些旋转的块被设计成使得在这些块面与这些拨叉面之间的界面在该旋转的块的一个面的整个面积上占主导的是滑动摩擦。这种设计提供了均匀的载荷分配，这就减少了磨损并且提供了比线接触更长的使用期限，但是相反地与线接触设计相比提高了摩擦。在图3A和图3B描绘的并且以上讨论的这个实例中，调节环33是由制造在这些叶片臂34的凸轮件35上的这些轴向与径向的形状来限制和支撑的。在图4A和图4B描绘的另一个实例中，该调节环是由一组滚子28来径向地支撑和限制的，这组滚子自身是由该涡轮机壳体或上部叶片环来限制的。在这种构形中，这些叶片臂39是平坦的并且并不包括先前实例的这些凸轮件。涡轮机壳体会经受很大的温度通量。涡轮机壳体的外侧是以环境温度来与空气相接触的，同时这些蜗壳表面取决于在发动机中所使用的燃料而被范围在740°C至1050°C的排放气体“润湿”(处于流动接触中)。涡轮机壳体也经受从入口 5到出口 6的大的温度通量，这种通量使得蜗牛形状的蜗壳倾向于解开缠绕。如果蜗壳形状是以任何形式而受限制的，那么涡轮机壳体就试图发生扭绞。在这些强大的热力使涡轮机壳体扭曲的界限内，叶片套件(从下部叶片环30到大的旋转块37的这种组件)就必须在多个方向上被支撑和限制。这种叶片套件中的物件是相对准确的，所以叶片套件在物件之间的公差是相对紧密的。这种紧公差设计经常致使叶片套件的这些部件在这些大的热改变的过程中发生阻滞。结合了对于使用能够容忍这些温度并且可以被高温的腐蚀性排放气体润湿的在获得方面是昂贵的机器和焊接(在要求时)外来材料的需求，VTG就变成了在激烈的成本竞争的市场中的一种昂贵的选项。如果将一种有废气门的涡轮增压器作为成本的一个基础线来考虑的的话，那么典型的VTG的成本在相同的生产量下是相同的尺寸、固定的、涡轮增压器的成本的270%到300%。这种不均匀性是由于几个相关的因素，即部件数目、部件的材料、这些部件的生产和机加工中对于速度与准确度所要求的准确度、以及致动器的可重复性。图2中的图表示出了对于从固定式到VTG的涡轮增压器范围的比较成本。柱“A”代表对于一个给定的应用的一个固定涡轮增压器的基准成本。柱“B”代表对于相同应用的一个有废气门的涡轮增压器的成本，并且柱“D”代表对于相同尺寸和应用的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.03 US 61/310,0191.一种可变几何形状涡轮增压器，具有一个涡轮机末端以及一个压缩机末端，并且包括 至少一个叶片环(32)，该叶片环具有一个叶片侧以及一个叶片臂侧， 多个叶片轴(36),这些叶片轴可转动地安装穿过所述叶片环,每个轴具有一个叶片末端以及一个臂末端， 一个叶片(31)，该叶片被安装到该叶片轴的叶片末端上， 一个叶片臂(40，41，42)，该叶片臂被无转矩地连接到该叶片轴的臂末端上，每个叶片臂具有一个轴末端以及一个致动末端， 一个调节环(53，54)，该调节环具有一个面向叶片环的表面，并且包括一个内部凸缘(55)，该内部凸缘从该面向叶片环的表面上延伸，接触所述调节环并且使得所述调节环相对于所述叶片环在径向与轴向上定位，以及 一个径向外部边缘，该径向外部边缘包括一个槽缝(50),该槽缝对应地可操作地与在多个相对的接触壁之间的每个杠杆臂的致动末端相接合， 其中所述调节环(53，54)的转动致使所述叶片(31) —致地转动。2.如权利要求I所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，该调节环(53)的外部半径是平坦的，并且所述叶片臂(41)具有朝向该涡轮增压器与该调节环中的这些槽缝相接合的该压缩机末端而弯曲的一个末端。3.如权利要求2所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，该叶片臂(41)朝向该涡轮增压器的压缩机末端弯曲的末端具有与这些槽缝的接触壁相接触的一个修圆的砧部头部表面。4.如权利要求I所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，所述调节环(54)包括从所述叶片侧上延伸的一个外部凸缘(58)。5.如权利要求4所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，每个叶片臂(40)的致动末端径向地向外延伸。6.如权利要求4所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，每个叶片臂(41)的致动末端是弯曲的，延伸在该调节环的方向上的。7.如权利要求4所述的可变几何形状涡轮增压器，其中，每个叶片臂(42)的致动末端是弯曲的，延伸在远离该调节环的...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·梅耶尼克，R·瓦米拉，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：
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