[发明专利]具有集成执行器的涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种涡轮增压器，具体来说，本发明涉及一种具有集成的、空气冷却的、电动排废门执行器的涡轮增压器。

背景技术

对内燃机涡轮增压器而言更严格的排放要求和提高的性能要求，持续不断地推动涡轮增压器设计的技术进步。一个潜在的改进领域是在排废门设计上。排废门的执行系统设计为提供更快或更强的执行以允许更精确地对排废门的控制，从而使涡轮增压器更高效地运行。排废门执行系统的设计提供了改进的执行强度(对于大小或重量给定的执行器而言)，允许使用的执行器更小和更轻，以及可能在极端运行条件下提供更准确地操作作业。

采用电动执行器(例如，直流马达)的执行系统可以提供快速和强大的执行，但电动执行器有许多弊端。在这些弊端中，与可比的气动系统相对比，其具有更大的封装尺寸和更低的最高工作温度。例如，典型的电动执行器的工作温度被限于160摄氏度，而典型的气动执行器的连续工作温度高达180摄氏度。此外，直流马达在其最高工作温度时必须要降额(降低额定值)，即必须降低马达的负载(例如，降低50％)，以避免定子绕组超过其额定极限。

因此，所需要的是一种快速、强大、结构紧凑的排废门执行系统，其可以在涡轮增压器的热环境中有效地运行而无需降额。本发明的优选实施例满足这些和其他方面的需求，并提供进一步的相关优点。

发明内容

在不同的实施例中，本发明解决了其中一些或所有的上述问题需求，典型地提供一种快速、强大、结构紧凑的排废门执行系统，其可以在涡轮增压器的热环境中有效地运行而无需将降额。

在典型的实施例中，本发明是包括具有排废门的涡轮机，包括压缩机壳体，压缩机轮，和涡轮排废门的执行器的涡轮增压器。涡轮机叶轮可旋转安装于压缩机壳体内，其包括轮毂和多个叶片。每个叶片从轮毂延伸出并且限定出前缘和外缘。旋转的叶片前缘形成压缩机的进口。压缩机外壳上形成进口壁，其限定出导向压缩机进口的进口通道，和导流罩壁，其较密合地符合叶片外缘。

执行器包括如电动马达的执行机构，和形成执行器室的执行器外壳。有利的是，导流罩壁形成直接与所述执行器室流体连通的第一端口，所述进口壁形成直接与所述执行器室流体连通的第二端口。这种端口组合提供部分加压空气通过第一端口喷射入执行器室内，穿过执行机构的热量显著部分，并从第二端口退出并进入进口。空气流对流式冷却执行器的工作部件，使执行器(尤其是电马达)可以在全部或绝大部分运行状况下以全负荷运行。

本发明的另一特点是，执行器外壳包含电动马达，该电动马达热耦合到构成进口壁的压缩机外壳部分的马达表面。电马达通过使用在马达和马达表面之间提供显著的减振效果的机械弹性热偶材料热耦合到进口壁上。有利的是，进口壁热连接允许进气道壁起到散热片的作用，并提供传导冷却马达的作用，以此允许马达可以在全部或绝大部分运行状况下以全负荷运行，而进口壁和马达之间的阻尼结构连接可以降低马达轴承的结构应变，以提高可靠性。

结合着附随的附图，本发明的另一些特点和优势可以从以下对优选实施例的详细说明中变得明显，其示例性地展示出本发明的原理。正如如下所述的优选实施例的详细说明，可以建立和使用本发明实施例，而不旨在限制列举的权利要求，但相反，它们的目的是作为要求保护的发明的特定实施例。

附图说明

图1是体现本发明的涡轮增压内燃机的示意图；

图2是作为在图1中所示实施例中的涡轮增压器一部分的一部分压缩机的前截面图；

图3是图1中所示实施例中的涡轮增压器的示意图；

图4是本发明的第二实施例中的压缩机的一部分的左侧截面图；

图5是图4中所示压缩机的一部分的底部截面图；

图6是图4中所示压缩机的一部分的顶部截面图。

具体实施方式

本发明的上述概括和由例举的权利要求的限定可能会通过下面的详细得到更好的理解，这应结合所附随的附图来理解。本发明的优选实施例的详细说明，载列如下以使人能够建立和使用本发明的特定实施例，不旨在限制所列举的权利要求，但相反，它的目的是提供其中特别的实施例。

本发明的典型实施例在于提供一种快速、强大、结构紧凑的排废门执行系统，其可以在涡轮增压器的热环境中有效地运作，而无需降额。