[发明专利]带可变叶片涡轮喷嘴的涡轮增压器

说明书

本发明涉及带可变叶片涡轮喷嘴的涡轮增压器。一种涡轮增压器包括形成在第一和第二壁之间的可变涡轮机喷嘴。可变叶片组件具有固定喷嘴环和布置在喷嘴中且可旋转地安装在该喷嘴环上的多个周向隔开的叶片，从而这些叶片是可枢转的。该喷嘴环限定涡轮机喷嘴的第一壁，每个叶片都具有邻近第一壁的第一端和邻近第二壁的第二端。该涡轮机喷嘴的第二壁由气体压力响应构件形成，其布置成相对于这些叶片沿轴向可移动。第一止动件安置成使得气体压力响应构件由施加在气体压力响应构件上的气体压差而被推靠在第一止动件上，使得在这些叶片的第二端与涡轮机喷嘴的第二壁之间的间隙具有为非零的第一值。

技术领域

本申请总体上涉及用于内燃机的涡轮增压器，并且更具体地涉及废气驱动的涡轮增压器，在涡轮机的喷嘴中具有可变叶片组件以便调节进入涡轮机的废气流。

背景技术

废气驱动的涡轮增压器采用涡轮机从来自内燃机的废气流中提取能量并且使用这个能量驱动压缩机以便提高供应给气缸的空气的压力。因为往往期望能控制增压的程度，惯常的是在涡轮机中采用某些类型的可变几何形状机构，用于调节废气向涡轮机叶轮的流动。一种类型的可变几何形状机构采用布置在涡轮机喷嘴中的一排可动叶片，通过它们，废气被供应给涡轮机叶轮。这些叶片能够围绕各自的枢转轴线进行枢转从而改变废气流进入涡轮机叶轮的有效流动面积和流动方向。

在一些这样的可变叶片组件中，这些叶片枢转性地安装到形成涡轮机喷嘴的一个壁的喷嘴环上。喷嘴的对立壁有时由涡轮机壳体自身形成，或者可替代的，能够由独立于涡轮机壳体形成且安装在涡轮机壳体中的管或插件形成。本发明主要涉及后一类型的可变叶片组件。

叶片端部与相邻的由喷嘴环和管或插件形成的喷嘴壁之间的间隙是影响涡轮机总效率的重要参数。叶片端部与相邻壁之间的废气泄露（即，通过叶片间隙的泄露）通常引起涡轮机效率降低。另外，管或插件与涡轮机壳体之间的泄漏进一步地降低效率，因为，泄露流不会经过涡轮机叶轮，因此不可用于叶轮的能量提取。与这些泄露流相关的性能损失特别是在废气能量已经相对较低的低发动机转速时很麻烦。

发明内容

本发明描述涡轮增压器可变叶片组件，在一些实施例中，其具有用于控制叶片间隙的特征，目的是缓解一些间隙相关性能损失。其它实施例附加地或替换地包括用于缓解管或插件与涡轮机壳体之间的泄漏流的特征，从而尽量缓和一些泄露流相关性能损失。

按照本文公开的一个实施例，一种涡轮增压器包括：压缩机，该压缩机包括压缩机壳体和布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮；涡轮机壳体，该涡轮机壳体限定出沿轴向延伸通过涡轮机壳体的孔并且限定出废气进口和通过废气进口接收废气的环形腔，该腔围绕该孔沿圆周延伸；以及涡轮机叶轮，布置在该涡轮机壳体中且布置成从该腔接收废气并且使废气膨胀且把废气排入该孔中，该压缩机叶轮和该涡轮机叶轮固定在轴的对立端上。

该涡轮机包括：大致沿径向从该腔向内伸向该涡轮机叶轮的涡轮机喷嘴，该涡轮机喷嘴限定在第一壁与第二壁之间，该第二壁是沿轴向与第一壁隔开的壁，以及一轮廓，邻近涡轮机叶轮的径向外圆周并且从该涡轮机喷嘴过渡到该孔。

该涡轮增压器进一步地包括可变叶片组件，该可变叶片组件包括固定喷嘴环和可旋转地安装在该喷嘴环上的多个周向隔开的叶片，从而，这些叶片都围绕各自的叶片枢转轴线可旋转，该喷嘴环限定出该涡轮机喷嘴的第一壁，这些叶片布置在该涡轮机喷嘴中，每个叶片具有邻近第一壁的第一端和邻近第二壁的第二端。

该涡轮机喷嘴的第二壁由气体压力响应构件形成，其布置成相对于这些叶片沿轴向可移动。有第一止动件，安置成使得气体压力响应构件由气体压力响应构件的邻近这些叶片的这侧与气体压力响应构件的另一侧之间的气体压差被推动抵靠在第一止动件上，从而，在这些叶片的第二端与涡轮机喷嘴的第二壁之间存在为非零第一值的间隙。