本发明专利技术涉及涡轮增压器的可变喷嘴组件和涡轮机壳体之间的密封装置。涡轮增压器包括可变喷嘴组件，其包括插件，该插件具有接收在涡轮机壳体的台阶状圆孔内的筒形部并具有从该筒形部的一端径向向外延伸的喷嘴部；以及大体上环形的喷嘴环，其与喷嘴部轴向间隔开，并且叶片阵列可旋转地安装到喷嘴环。插件的筒形部和涡轮机壳体之间的交界面的密封由密封环提供，该密封环被形成为大体上环形的本体，该本体具有U形或V形的截面，该截面被取向为使得U形或V形截面的开口侧面向径向方向。U形或V形截面限定了两个相对的腿，其中一个腿接合抵靠该插件的筒形部的端部，而另一个腿接合抵靠涡轮机壳体的圆孔的面向上游的台阶表面。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有用于涡轮机的可变喷嘴组件的废气驱动的涡轮增压器，其中该组件包括筒形构件，该筒形构件被接收在涡轮机壳体的圆孔内，在该筒形构件和涡轮机壳体之间有用于密封的密封装置，从而基本上阻止废气泄漏和绕开可变喷嘴和涡轮机叶轮。
技术介绍
废气驱动的涡轮增压器是和内燃发动机联合使用以通过压缩被传送到发动机的空气进气门以与燃料混合并在发动机内燃烧的空气来增加发动机的功率输出的装置。涡轮增压器包括在压缩机壳体内安装在轴的一端上的压缩机叶轮和在涡轮机壳体内安装在该轴的另一端上的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体被独立于压缩机壳体地形成，并且在涡轮机壳体和压缩机壳体之间连接有中间壳体以容纳用于该轴的轴承。涡轮机壳体限定了大体上环形的腔或蜗壳，该腔或蜗壳围绕涡轮机叶轮并从发动机接收废气。涡轮机组件包括从该腔通向所述涡轮机叶轮的喷嘴。废气从该腔通过该喷嘴流到涡轮机叶轮并且涡轮机叶轮由该废气驱动。涡轮机因此从废气中提取能量并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体上的入口接收环境空气并且该空气被压缩机叶轮压缩且然后从该壳体被排放到发动机的空气进气门。在利用涡轮增压器提高发动机性能中的其中一个挑战是，在发动机的整个运行范围上实现期望量的发动机功率输出。已经发现，这个目标通常不容易利用固定几何形状的涡轮增压器获得，并且因此开发了可变几何形状的涡轮增压器，以期能提供对由涡轮增压器提供的升压量的更大程度的控制。一种类型的可变几何形状涡轮增压器是可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，其包括在涡轮机喷嘴中的可变叶片的阵列。叶片可枢转地安装在喷嘴中并且被连接到能使叶片的设置角度改变的机构。改变叶片的设置角度具有改变涡轮机喷嘴中的有效流动面积的效果，并且因此流向涡轮机叶轮的废气流可以通过控制叶片位置而调节。以这种方式，可以调节发动机的功率输出，这允许在比利用固定几何形状的涡轮增压器通常能实现的范围更大的范围上控制发动机的功率输出。可变叶片机构是相对复杂的，并且因此在涡轮增压器的组装方面提出了挑战。进而，该机构被定位在涡轮机壳体和中心壳体之间，涡轮机壳体由于接触废气而获得大量的热，中心壳体处于比涡轮机壳体低得多的温度。因此，可变叶片机构因为这种温度梯度而遭受热应力。本申请的受让人之前已经通过提供包括容纳可变叶片机构的盒的可变喷嘴涡轮增压器解决了这些问题。涡轮机限定了喷嘴以及中心圆孔，废气通过该喷嘴被传送到涡轮机叶轮，废气在其通过涡轮机叶轮后通过该中心圆孔被排放。所述盒被连接在中心壳体和涡轮机壳体之间并且包括大体上环形喷嘴环和叶片阵列的组件，这些叶片在周向上围绕该喷嘴环间隔开并且可旋转地安装到喷嘴环并连接到可旋转的致动环，从而致动环的旋转转动这些叶片以调节流向涡轮机叶轮的废气流。所述盒还包括插件，该插件具有被接收在涡轮机壳体的圆孔中的筒形部。该插件还包括喷嘴部，该喷嘴部从该筒形部的一端大致径向地向外延伸，并且与相对的喷嘴环一起限定了喷嘴，废气通过该喷嘴流到涡轮机叶轮。叶片在喷嘴环和喷嘴部之间延伸。在插件的筒形部和涡轮机壳体之间的密封通过一个或多个被承载在形成于该筒形部的径向外表面中的槽中的活塞环实现。涡轮机壳体圆孔的内表面与该活塞环接合，由此阻却废气通过存在于筒形部和涡轮机壳体之间的不可避免的间隙泄漏。这种废气泄漏削弱涡轮增压器的性能，因为泄漏的废气不会穿过涡轮机叶轮并且因此不会对发动机进气空气的升压有贡献。虽然以上描述的涡轮增压器工作良好，但是还要寻求改进。
技术实现思路
本专利技术涉及具有可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器。根据本专利技术的一个实施例，该涡轮增压器包括涡轮机、压缩机和连接在压缩机壳体和涡轮机壳体之间的中心壳体。涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并连接到可旋转的轴上以随之旋转，压缩机包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩机壳体内并连接到可旋转的轴上以随之旋转。涡轮增压器还包括可变喷嘴组件，其包括具有筒形部和喷嘴部的插件以及大体上环形的喷嘴环，所述筒形部被接收在所述涡轮机壳体的圆孔中，所述喷嘴部从所述筒形部的一端大体上径向向外延伸，所述喷嘴环在轴向上与喷嘴部间隔开并且叶片的阵列在周向上围绕着该喷嘴环间隔开且可旋转地安装到该喷嘴环，从而叶片在设置角度方面是可变的以调节流向涡轮机叶轮的废气流。在插件的筒形部和涡轮机壳体之间的交界面处的密封由如下进一步描述的密封环提供。具体地，涡轮机壳体的圆孔是台阶状的，使得对于从该圆孔的上游端轴向朝向该圆孔的相对下游端的预定距离上，该圆孔具有第一内径，并且此后该圆孔突然减小到更小的第二内径以限定具有面向轴向上游的表面的台阶。密封环被设置在该插件的筒形部的端面和该圆孔的面向上游的台阶表面之间。密封环是大体上环形的本体，其具有大体上U形或V形的截面，这些截面被取向成使得U形或V形截面的开口侧面向径向方向(有利地，径向向外)。U形或V形截面限定了两个相对的腿，其中一个腿被接合抵靠在插件的筒形部的端面上，而另一个腿被接合抵靠在该圆孔的面向上游的表面。附图说明因此在概括地描述了本公开之后，现在将参照附图，这些附图不一定是按比例绘制的，并且其中图I是根据本专利技术实施例的涡轮增压器的轴向截面图；图IA是图I的局部放大；图2是示出了测试本专利技术的实施例以及没有实施本专利技术的控制涡轮增压器的结果的曲线图；图3是示出了该测试的进一步结果的曲线图；和图4是示出了该测试的更进一步结果的曲线图。具体实施方式下面将参照附图更加全面地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的一些实施例而不是全部。事实上，这些专利技术可以以许多不同的形式被实施并且不应该被理解为受限于这里公开的实施例，提供这些实施例是为了本公开满足可实现的法律要求。所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器100示出在图I中。该涡轮增压器包括涡轮机，该涡轮机包括涡轮机壳体110和涡轮机叶轮112，涡轮机叶轮112安装在涡轮机壳体内并且连接到可旋转的轴114以随之旋转。涡轮机壳体限定了围绕涡轮机叶轮的腔116，以接收废气，并且喷嘴118从该腔大体上径向向内地通向涡轮机叶轮。涡轮机壳体还限定了轴向延伸的圆孔120，废气在穿过涡轮机叶轮之后通过该圆孔被排放。涡轮增压器还包括压缩机，该压缩机包括压缩机壳体130和压缩机叶轮132，压缩机叶轮132安装在该压缩机壳体内并连接到可旋转的轴114以随之旋转。中心壳体140被连接在压缩机壳体130和涡轮机壳体110之间。轴114穿过中心壳体，该中心壳体支撑用于该轴的轴承142。涡轮增压器还包括可变喷嘴组件150，其包括插件160，该插件具有筒形部162和大体上环形的喷嘴部164，筒形部162被接收在涡轮机壳体的圆孔120内，喷嘴部164从该筒形部的一端大体上径向向外延伸。可变喷嘴组件150还包括和喷嘴部164轴向上间隔开的大体上环形的喷嘴环170，以及叶片阵列180，叶片阵列在周向上围绕喷嘴环间隔开并且可旋转地安装到喷嘴环从而这些叶片在设置角度方面可改变以调节流向涡轮机叶轮的废气流。喷嘴环170被刚性地固定到喷嘴部164，例如通过刚性垫片182，这些垫片在这些部件之间延伸并维持它们之间的固定间隔。涡轮机壳体110包括大体上环形的凸缘111，其与中心壳体140的凸缘144相对。 涡轮机壳体的凸缘111和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器，包括：涡轮机，其包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体内并连接到可旋转的轴，所述涡轮机壳体限定围绕涡轮机叶轮的腔以用于从发动机接收废气，还限定了轴向延伸的圆孔，废气在穿过所述涡轮机叶轮之后通过该圆孔被排放，所述圆孔是台阶状的从而该圆孔在从所述圆孔的上游端轴向朝向所述圆孔的相对下游端的预定距离上具有第一内径，并且此后该圆孔突然缩小到更小的第二内径从而限定了具有面向轴向上游的台阶表面的台阶；压缩机，其包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩机壳体内并连接到所述可旋转的轴；中心壳体，其连接在所述压缩机壳体和所述涡轮机壳体之间；可变喷嘴组件，其包括插件，该插件具有接收在所述涡轮机壳体的所述圆孔内的筒形部并且具有从该筒形部的一端大体上径向向外延伸的喷嘴部，所述筒形部的相对端限定了面向轴向下游的端面，该端面靠近该圆孔的台阶表面但与其间隔开，可变喷嘴组件还包括与所述喷嘴部轴向间隔开的大体上环形的喷嘴环和叶片阵列，该叶片阵列围绕着该喷嘴环沿周向间隔开并且可旋转地安装到该喷嘴环，使得这些叶片在设置角度方面可变以调节流向涡轮机叶轮的废气流；和密封环，其设置在所述插件的筒形部的端面和所述圆孔的台阶表面之间，该密封环包括大体上环形的本体，该本体具有大体上U形或V形的截面，该截面被取向成使得该U形或V形截面的开口侧面向径向方向，所述U形或V形的截面限定两个相对的腿，其中一个腿接合抵靠所述插件的筒形部的端面，而另一个腿接合抵靠所述圆孔的台阶表面，其中所述密封环可弹性变形，并且被构造和布置成被轴向地压缩在插件的筒形部的端面和圆孔的台阶表面之间。...
【技术特征摘要】
2011.08.08 US 13/2053301.一种具有可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器，包括 涡轮机，其包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体内并连接到可旋转的轴，所述涡轮机壳体限定围绕涡轮机叶轮的腔以用于从发动机接收废气，还限定了轴向延伸的圆孔，废气在穿过所述涡轮机叶轮之后通过该圆孔被排放，所述圆孔是台阶状的从而该圆孔在从所述圆孔的上游端轴向朝向所述圆孔的相对下游端的预定距离上具有第一内径，并且此后该圆孔突然缩小到更小的第二内径从而限定了具有面向轴向上游的台阶表面的台阶； 压缩机，其包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩机壳体内并连接到所述可旋转的轴； 中心壳体，其连接在所述压缩机壳体和所述涡轮机壳体之间； 可变喷嘴组件，其包括插件，该插件具有接收在所述涡轮机壳体的所述圆孔内的筒形部并且具有从该筒形部的一端大体上径向向外延伸的喷嘴部，所述筒形部的相对端限定了面向轴向下游的端面，该端面靠近该圆孔的台阶表面但与其间隔开，可变喷嘴组件还包括与所述喷嘴部轴向间隔开的大体上环形的喷嘴环和叶片阵列，该叶片阵列围绕着该喷嘴环沿周向间隔开并且可旋转地安装到该喷嘴环，使得这些叶片在设置角度方面可变以调节流向涡轮机叶轮的废气流；和 密封环，其设置在所述插件的筒形部的端面和所述圆孔的台阶表面之间，该密封环包括大体上环形的本体，该本体具有大体上U形或V形的截面,该截面被取向成使得该U形或V形截面的开口侧面向径向方向，所述U形或V形的截面限定两个相对的腿，其中一...
【专利技术属性】
技术研发人员：E塞韦兰，P巴泰勒，L图森，O米洛特，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：
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