[发明专利]用于制造涡轮增压器所用的可变叶片机构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压器，所述涡轮增压器在涡流喷嘴中具 有一列可变叶片以调节进入涡轮的排气流。

背景技术

排气驱动式涡轮增压器是结合内燃机使用的装置，用于通 过对输送至发动机进气口以与燃料混合并在发动机中燃烧的空气进行压 缩，而提高发动机的动力输出。涡轮增压器包括在压缩机壳体中安装在 轴的一端上的压缩机叶轮、以及在涡轮壳体中安装在该轴的另一端上的 涡轮叶轮。通常，涡轮壳体与压缩机壳体分开形成，并且具有连接在涡 轮壳体与压缩机壳体之间的中央壳体以容纳所述轴的轴承。涡轮壳体限 定大致环形的腔，该腔环绕涡轮叶轮并从发动机接收排气。涡轮组件包 括从所述腔通到涡轮叶轮的喷嘴。排气从所述腔经过喷嘴流到涡轮叶轮， 从而由排气驱动涡轮叶轮。这样，涡轮从排气汲取动力并驱动压缩机。 压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气并且空气由压缩机叶轮压 缩，然后从壳体排放到发动机进气口。

利用涡轮增压器提升发动机性能所面临的挑战之一在于在 发动机的整个运转范围内获得期望的发动机动力输出量。已经发现这一 目标往往不容易利用固定几何涡轮增压器来实现，因此研发了可变几何 涡轮增压器，其目的在于对由涡轮增压器提供的增压量提供更大程度的 控制。一种可变几何涡轮增压器为可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，其包括 在涡轮喷嘴中的一列可变叶片。这些叶片枢转安装在喷嘴中，并连接至 能使叶片的设定角度变化的机构。改变叶片的设定角度具有改变涡轮喷 嘴中的有效流动面积的效果，因而可通过控制叶片位置来调节流向涡轮 叶轮的排气流。这样，可调节涡轮的动力输出，这允许发动机动力输出 受到比固定几何涡轮增压器通常可能的程度更高的控制。

可变叶片机构相对复杂，因而在涡轮增压器的组装方面提 出了挑战。而且，该机构位于涡轮壳体与中央壳体之间，涡轮壳体因暴 露于排气而变得很热，而中央壳体处于与涡轮壳体相比低得多的温度下。 因此，可变叶片机构因该温度梯度而受到热应力。

为了解决这些问题，如转让的共同未决国际专利申请 PCT/US05/37622中所述，本申请的受让人研发了一种可变喷嘴“盒”设 计，其简化了可变叶片机构的制造和组装。该盒连接在中央壳体与涡轮 壳体之间，并包括大致环形的喷嘴环与一列叶片的组件，这些叶片绕喷 嘴环周向间隔并布置在喷嘴中，使得排气在叶片之间流向涡轮叶轮，各 叶片均可旋转地安装至喷嘴环并连接至可旋转的致动器环，使得致动器 环的旋转转动叶片，以调节流向涡轮叶轮的排气流。该盒包括插入件， 该插入件具有管状部分和喷嘴部分，所述管状部分密封地接收到涡轮壳 体的孔洞中，所述喷嘴部分从该管状部分的一端大致沿径向向外延伸， 该喷嘴部分与喷嘴环轴向隔开，使得叶片在喷嘴环与喷嘴部分之间延伸。 在插入件的喷嘴部分与喷嘴环之间连接有多个间隔件，以将喷嘴环固定 至插入件并保持插入件的喷嘴部分与喷嘴环之间的轴向间距。

尽管所述盒设计基本上实现了简化可变叶片机构的制造和 组装的目标，但是它具有自身特有的挑战性。具体地说，对于插入件和 喷嘴环来说重要的是基本上相互同轴或同心，但是在实践中实现这样的 同心可能会有困难。虽然可以通过以非常小的尺寸公差制造盒的所有组 成部件来实现该目标，但这会显著增加制造成本。

发明内容