[发明专利]具有用于径向定位可变喷嘴盒体的器件的可变喷嘴涡轮机

说明书

具有由喷嘴环支撑的可枢转静叶形成的可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器包括被置于中心壳体的径向面向外的表面和喷嘴环的相对的表面之间的弹性可变形定位器。在一个实施例中，定位器是金属环，该金属环具有绕定位器的圆周重复多次的径向起伏波形形状。在另一实施例中，定位器是在径向‑轴向平面中具有C形横截面的金属环。在又一实施例中，定位器是在径向‑轴向平面中具有S形横截面的金属环。在另外的实施例中，定位器是多个周向间隔开的径向定位器销，其被附连在中心壳体中并且被接收在喷嘴环中形成的径向槽中，该销周向且轴向地约束喷嘴环，但是允许喷嘴环的热膨胀。

技术领域

本公开涉及具有可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器，其中可动静叶（vane）被置于涡轮机的喷嘴中，用于调节流入涡轮机中的排气。

背景技术

排气驱动的涡轮增压器是与内燃发动机结合使用的装置，用于通过压缩被递送到发动机的空气进气部以与燃料混合并在发动机中燃烧的空气来增加发动机的功率输出。涡轮增压器包含被安装在压缩机壳体中的轴的一个端部上的压缩机轮和被安装在涡轮机壳体中的轴的另一端部上的涡轮机轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还存在被连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的另一中心壳体，用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体环形腔室，其围绕涡轮机轮并且其接收来自发动机的排气。涡轮机组件包括喷嘴，其从腔室通向涡轮机轮。排气从腔室通过喷嘴流至涡轮机轮并且涡轮机轮被排气驱动。涡轮机因此从排气抽取功率并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气并且空气被压缩机轮压缩且随后从壳体排放到发动机空气进气部。

使用涡轮增压器提高发动机性能中的一个挑战是贯穿发动机的整个操作范围实现发动机功率输出所期望的量。已经发现，这个目标通常不易于使用固定几何形状的涡轮增压器来获得，并且因此可变几何形状的涡轮增压器已经以下述目的被开发：提供对由涡轮增压器提供的提高的量的更大程度的控制。可变几何形状的涡轮增压器的一种类型是可变喷嘴涡轮增压器（VNT），其包括在涡轮机喷嘴中的可变静叶阵列。静叶被可枢转地安装在喷嘴中并且被连接到允许改变静叶的设定角度的机构。改变静叶的设定角度具有改变涡轮机喷嘴中的有效流动面积的效果，并且因此能够通过控制静叶位置来调节至涡轮机轮的排气流。以此方式，涡轮机的功率输出能够被调节，这允许以比通常使用固定几何形状的涡轮增压器可能实现的更大程度地控制发动机功率输出。

可变静叶机构相对复杂并且因此在涡轮增压器的组装方面存在挑战。此外，所述机构被定位在涡轮机壳体和中心壳体之间，由于所述涡轮机壳体暴露于排气，因而其非常热，而中心壳体处于比涡轮机壳体低得多的温度。因此，由于提到的温度梯度，可变静叶机构经历高温和热应力。所有这些因素对于可变静叶机构的径向居中（从而其与涡轮机轮基本同心）提出了挑战。

发明内容

本公开描述了上文提到的可变喷嘴涡轮机类型的涡轮增压器的实施例，其具有有利的定位器设置，用于相对于容纳涡轮增压器轴承的中心壳体径向定位喷嘴环。根据第一实施例，具有可变喷嘴涡轮机的涡轮增压器包括：

涡轮机，包含涡轮机壳体和涡轮机轮，所述涡轮机轮被安装在涡轮机壳体中且被连接到可旋转轴用于随其旋转，所述涡轮机壳体限定围绕涡轮机轮以用于接收排气的腔室和轴向延伸的孔，排气在通过涡轮机轮之后通过该孔被排放；和从腔室大体径向向内地通向涡轮机轮的喷嘴；

压缩机，包含压缩机壳体和压缩机轮，所述压缩机轮被安装在压缩机壳体中且被连接到所述可旋转轴用于随其旋转；

被连接在压缩机壳体和涡轮机壳体之间的中心壳体，且该中心壳体具有邻接涡轮机轮的鼻部分，限定大体径向面向外的第一表面和大体轴向面向涡轮机轮的第二表面；

大体环形喷嘴环，具有包含喷嘴的一个壁且与喷嘴的相对壁轴向间隔开的第一面以及绕喷嘴环周向间隔开且被置于喷嘴中的静叶阵列，所述静叶可旋转地安装到喷嘴环从而静叶设定角度可变，用于调节至涡轮机轮的排气流，邻接其内直径的喷嘴环限定与中心壳体的第一表面间隔开且相对的大体径向面向内的第三表面；和