[发明专利]可变几何形状喷嘴及相关联的操作方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及喷嘴，并且更特别地涉及例如用于涡轮增压器中的涡轮的可变几何形状喷嘴。

背景技术

固定几何形状涡轮增压器通常设计用于内燃机的特定操作状态。因此，此类涡轮增压器可横跨宽范围的发动机操作点处于非设计状态。固定几何形状涡轮增压器的性能可在部分负载操作期间降低，并且因此可引入与满足排放和性能的空气处理要求相关联的挑战。可变几何形状涡轮增压器可用于解决与固定几何形状涡轮增压器相关联的问题。部分负载状态的最佳涡轮要求可非常不同于满负载下的最佳要求。可变几何形状涡轮增压器(VGT)通过允许涡轮喷嘴的有效尺寸从部分负载到满负载操作状态变化来解决此类限制。

有效涡轮尺寸主要由涡轮喷嘴喉部面积确定。可变喷嘴涡轮改变有效的喷嘴喉部面积和转角，以便实现涡轮操作特性的变化。喷嘴喉部面积取决于发动机负载变化。可变喷嘴涡轮在满负载和部分负载状态两者期间提供瞬变响应益处和比燃料消耗益处。可变喷嘴涡轮还允许对于不同操作状态定制空气处理系统。

常规可变几何形状涡轮增压器实施为具有可旋转/滑动喷嘴引导导叶。在一个常规实施中，各个喷嘴翼型件为围绕其自身轴线旋转的单独的件。各个喷嘴翼型件需要套管/轴承/密封件，并且需要机械上复杂的促动机构。大数量的构件、密封件和移动部分使常规VGT系统从成本和可靠性观点看是无吸引力的。

发明内容

根据一个示例性实施例，公开了一种方法。该方法包括移动第一支承件和第二支承件中的至少一个以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置，以控制横跨涡轮的一个或更多个流动特性。涡轮包括具有多个主叶片和串联叶片的喷嘴。多个主叶片联接于第一支承件，并且多个串联叶片联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件。

根据另一个示例性实施例，公开了一种喷嘴。喷嘴包括联接于第一支承件的多个主叶片，以及联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件的多个串联叶片。第一支承件和第二支承件中的至少一个能够移动以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置。

根据又一个示例性实施例，公开了一种系统。系统包括具有喷嘴的机器。喷嘴包括联接于第一支承件的多个主叶片，以及联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件的多个串联叶片。第一支承件和第二支承件中的至少一个能够移动以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置。

一种方法，包括：移动第一支承件和第二支承件中的至少一个以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置，以控制横跨涡轮的一个或更多个流动控制特性，其中涡轮包括具有多个主叶片和串联叶片的喷嘴；其中多个主叶片联接于第一支承件，并且多个串联叶片联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件。

优选地，该方法还包括使第一支承件和第二支承件中的至少一个关于彼此沿周向方向移动。

优选地，该方法还包括使第一支承件和第二支承件中的至少一个关于彼此沿轴向方向移动。

优选地，该方法还包括改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置以改变喷嘴的有效复合喉部面积。

优选地，该方法还包括取决于联接于涡轮的发动机的负载来改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置。

优选地，流动特性包括横跨涡轮的质量流、功率和压力比。

一种喷嘴，包括：联接于第一支承件的多个主叶片；以及联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件的多个串联叶片，其中第一支承件和第二支承件中的至少一个能够移动以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置。

优选地，喷嘴还包括联接于第一支承件的促动器连杆。

优选地，喷嘴还包括联接于第二支承件的促动器连杆。

优选地，第一支承件和第二支承件中的至少一个能够沿周向方向关于彼此移动。

优选地，第一支承件和第二支承件中的至少一个能够沿轴向方向关于彼此移动。

优选地，多个主叶片的一部分配置成与多个串联叶片的一部分重叠。

优选地，多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置能够变化以改变喷嘴的有效复合喉部面积。

一种系统，包括：具有喷嘴的机器，喷嘴包括：联接于第一支承件的多个主叶片；以及联接于配置成与第一支承件间隔开的第二支承件的多个串联叶片，其中第一支承件和第二支承件中的至少一个能够移动以改变多个主叶片和串联叶片关于彼此的位置。

优选地，喷嘴还包括联接于第一支承件的促动器连杆。

优选地，喷嘴还包括联接于第二支承件的促动器连杆。

优选地，第一支承件和第二支承件中的至少一个能够沿周向方向关于彼此移动。