环形涡轮机喷嘴、及用于发动机的涡轮增压器制造技术

本实用新型专利技术提供一种环形涡轮机喷嘴及用于发动机的涡轮增压器?，环形涡轮机喷嘴包括中心轴线和喷嘴叶片，喷嘴叶片包括具有滑动表面的固定叶片和滑动叶片，滑动叶片包括与固定叶片的滑动表面接触的滑动表面，滑动叶片定位成沿与涡轮机喷嘴的内周相切的方向滑动。还提供一种用于发动机的涡轮增压器，包括具有旋转轴线的涡轮机叶轮；与涡轮机叶轮同心的环形喷嘴壁板，包括固定叶片和槽；滑动叶片，包括延伸穿过喷嘴壁板的槽的致动销；轴承，接收滑动叶片的致动销；与喷嘴壁板同轴的协调环，协调环包括槽，该槽接收轴承并沿与喷嘴壁板的内周基本相切的方向移动滑动叶片，滑动叶片在协调环和喷嘴壁板中的一个或两个旋转时与固定叶片滑动地接触。本实用新型专利技术可有效控制升压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及用于内燃发动机的涡轮增压器的可变几何形状涡轮机。
技术介绍
发动机可以使用涡轮增压器以提高发动机扭矩和/或功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括压缩机和由驱动轴连接的涡轮机，其中涡轮机接收排气并且压缩机接收进气。这样，由排气驱动的涡轮机向压缩机供给能量以升高进入发动机的空气的压力和流量。例如，可以通过增大涡轮机的转速来提高升压。期望的升压量可以在发动机的运转期间变化。例如，加速期间的期望升压可以比减速期间的期望升压要大。一种控制升压的解决方案是可变几何形状涡轮机。可变几何形状涡轮机通过改变经过涡轮机的排气的流量来控制升压。例如，排气可以从排气歧管流经涡轮机喷嘴然后到达涡轮机叶片。涡轮机喷嘴的几何形状可以变化以控制排气撞击涡轮机叶片的角度和/或改变涡轮机上游的槽道的横截面面积。与流经具有较小横截面面积的槽道相比，增大这些槽道的横截面面积可以允许更多的气体流经槽道，但是气体可以更缓慢地流动。流过涡轮机叶片的气体的入射角可以影响涡轮机的效率，例如，影响由转化为机械能的气流所捕获的热动力学能量的大小。因此，可以通过改变涡轮机喷嘴的几何形状来改变涡轮机速度和升压。一种类型的可变几何形状涡轮机包括在涡轮机喷嘴内枢转的摆动喷嘴。流经涡轮机喷嘴的排气流过形成在摆动喷嘴叶片之间的槽道。沿一个方向枢转这些叶片将增大涡轮机上游的槽道的横截面面积，并且减小流过涡轮机叶片的气体的入射角。沿另一个方向枢转这些叶片将减小涡轮机上游的槽道的横截面面积，并且增大流过涡轮机叶片的气体的入射角。因此，摆动喷嘴叶片在高排气流量或低排气流量下的涡轮机效率之间进行权衡，这是因为槽道的横截面面积和入射角不能够独立地变化。另一种类型的可变几何形状涡轮机使用环形滑环，该环形滑环在涡轮机壳体内沿轴向滑动以改变涡轮机喷嘴中的槽道的横截面。因此，能够在发动机运转范围内保持有效的入射角。然而，在涡轮机喷嘴出口与涡轮机叶片之间的界面处，涡轮机入口的尺寸设置为用于发动机的较大排气流量。在较小的排气流量下，涡轮机喷嘴具有减小的横截面，并且当排气从较小的涡轮机喷嘴槽道膨胀到较大的涡轮机入口时，损失了能量。
技术实现思路
这里，本技术的专利技术人认识到了上面的问题，并且已经想到了至少部分地解决这些问题的方法。本技术的目的在于提供一种环形涡轮机喷嘴、以及用于发动机的涡轮增压器，以有效地控制升压。在一个示例中，环形涡轮机喷嘴包括中心轴线和喷嘴叶片。喷嘴叶片包括固定叶片和滑动叶片。固定叶片包括与滑动叶片的滑动表面接触的滑动表面。滑动叶片定位成在与涡轮机喷嘴的内周基本相切的方向上滑动。因此，可以在一定范围的发动机运转工况下基本保持期望的入射角。另外，与具有环形滑环的涡轮机喷嘴相比，可以减小膨胀损失。根据本技术的一个实施例，滑动叶片在相对于所述内周的切线在0到60度之间的方向上行进，以改变气流通道的喉部面积。根据本技术的一个实施例，固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的外周的前边缘。根据本技术的一个实施例，固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的所述内周的逐渐变细的后边缘。根据本技术的一个实施例，喷嘴叶片包括在所述喷嘴叶片的前边缘与所述喷嘴叶片的后边缘之间延伸的弦，并且所述滑动叶片的行进距离在所述滑动叶片的滑动表面的0到50%之间。根据本技术的一个实施例，固定叶片的滑动表面与所述弦形成60度的角度。根据本技术的一个实施例，滑动叶片的滑动表面和所述固定叶片的滑动表面中的一个或两个是有纹理的。根据本技术的一个实施例，滑动叶片是第一材料而所述固定叶片是第二材料，所述第一材料不同于所述第二材料。根据本技术的一个实施例，第一材料和第二材料中的一个是陶瓷或涂覆有陶瓷。另一方面，本技术还提供一种用于包括涡轮机的涡轮增压器的方法，包括:弓丨导气体从排气通道经过涡轮机喷嘴到涡轮机叶轮；以及响应于发动机运转工况调节所述涡轮机喷嘴的喷嘴叶片的形状。根据本技术的一个实施例，调节喷嘴叶片的形状包括延长喷嘴叶片。根据本技术的一个实施例，延长喷嘴叶片包括使喷嘴叶片的滑动叶片背离喷嘴叶片的前边缘滑动。根据本技术的一个实施例，该方法还包括通过延长喷嘴叶片来增大涡轮机的转速。根据本技术的一个实施例，调节喷嘴叶片的形状包括缩短喷嘴叶片。根据本技术的一个实施例，缩短喷嘴叶片包括使喷嘴叶片的滑动叶片朝喷嘴叶片的前边缘滑动。根据本技术的一个实施例，该方法还包括通过缩短喷嘴叶片来减小涡轮机的转速。又一方面，本技术提供一种用于发动机的涡轮增压器，包括:具有旋转轴线的涡轮机叶轮；与所述涡轮机叶轮同心的环形喷嘴壁板，所述喷嘴壁板包括固定叶片和槽；滑动叶片，所述滑动叶片包括构造成延伸穿过所述喷嘴壁板的所述槽的致动销；轴承，轴承构造成接收滑动叶片的所述致动销；以及与所述喷嘴壁板同轴的协调环(unison ring)，所述协调环包括槽，该槽构造成接收所述轴承并且沿与所述喷嘴壁板的内周基本相切的方向移动所述滑动叶片，所述滑动叶片在所述协调环和所述喷嘴壁板中的一个或两个旋转时与所述固定叶片滑动地接触。根据本技术的一个实施例，喷嘴壁板的固定叶片是陶瓷的或者涂覆有陶瓷。根据本技术的一个实施例，滑动叶片包括与所述固定叶片的平面形的表面滑动接触的平面形的表面。根据本技术的一个实施例，固定叶片包括具有与滑动叶片的表面滑动接触的第一纹理的表面，滑动叶片的表面具有第二纹理。相比于现有技术，本技术的效果在于，通过改变喷嘴叶片的长度有效地控制升压。应当理解，提供上面的概述是为了引入将在下面的详细描述中进一步描述的一些构想的简化形式。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不局限于解决了在前面或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了涡轮增压发动机的示例性实施例。图2示出了包括涡轮机喷嘴的涡轮增压器涡轮机的示例性实施例的横截面。图3示出了涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮的示例性实施例的立体图。图4示出了涡轮机喷嘴的示例性实施例的分解图。图5示出了当滑动喷嘴叶片调节用于第一发动机运转工况时具有该滑动喷嘴叶片的涡轮机喷嘴的示例性实施例。图6示出了当滑动喷嘴叶片调节用于第二发动机运转工况时涡轮机喷嘴的示例性实施例。图7和图8示出了调节用于不同的发动机运转工况的喷嘴叶片的示例性实施例。图9示出了用于包括滑动喷嘴叶片的涡轮增压发动机的方法的示例性实施例。至少图3至图4是接近按规定比例绘制的。具体实施方式下面的描述涉及用于内燃发动机的可变几何形状涡轮增压器的系统。在图1中图示了具有涡轮增压器的发动机的示例性实施例。示例性涡轮增压器包括由涡轮机——如图2所示的涡轮机的示例性实施例一驱动的压缩机。该示例性涡轮机包括涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮，如在图3至图6中更详细示出的。图3示出了涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮的示例性实施例的立体图。图4示出了涡轮机喷嘴的示例性实施例的分解图。图5和图6示出了涡轮机喷嘴的滑动喷嘴叶片如何可以在不同的发动机运转工况下变化。例如，如图5所示，可以期望在发动机产生较大的排气流时减小滑动喷嘴叶片的长度。作为另一个示例，如图6所示，可以期望在发动机产生较小的排气流时增大滑动喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形涡轮机喷嘴，其特征在于，包括：中心轴线和喷嘴叶片，所述喷嘴叶片包括：具有滑动表面的固定叶片；和滑动叶片，所述滑动叶片包括与所述固定叶片的所述滑动表面接触的滑动表面，所述滑动叶片定位成沿与所述涡轮机喷嘴的内周相切的方向滑动。

【技术特征摘要】
2011.08.16 US 13/210,9071.一种环形涡轮机喷嘴，其特征在于，包括: 中心轴线和嗔嘴叶片，所述嗔嘴叶片包括: 具有滑动表面的固定叶片；和 滑动叶片，所述滑动叶片包括与所述固定叶片的所述滑动表面接触的滑动表面，所述滑动叶片定位成沿与所述涡轮机喷嘴的内周相切的方向滑动。2.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述滑动叶片相对于所述内周的切线在O到60度之间的方向上行进，以改变气流通道的喉部面积。3.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的外周的前边缘。4.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的所述内周的逐渐变细的后边缘。5.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述喷嘴叶片包括在所述喷嘴叶片的前边缘与所述喷嘴叶片的后边缘之间延伸的弦，并且所述滑动叶片的行进距离在所述滑动叶片的滑动表面的0到50 %之间。6.根据权利要求5所述的涡轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙惠民，张继忠，胡良军，戴夫·R·汉纳，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：