[发明专利]具有可变喷嘴模块的涡轮增压器，包括用以轴向地定位该模块的弹性热屏蔽组件

说明书

本发明涉及具有可变喷嘴模块的涡轮增压器，包括用以轴向地定位该模块的弹性热屏蔽组件。一种涡轮增压器包括可变喷嘴模块，该可变喷嘴模块具有支撑涡轮机喷嘴中的一排可变叶片的喷嘴环。隔热罩和弹簧组件安置于在涡轮增压器的涡轮机轮、喷嘴环和中心轴承壳体之间界定的空间中。隔热罩和弹簧组件包括分立地形成的隔热罩部件和弹簧部件，这两个部件被配置为环形非平坦的盘状件。隔热罩和弹簧在它们的径向内周边区域和径向外周边区域处彼此接触，但在那些周边区域之间被间隔开，由此在它们之间产生封闭的死空间。相对于具有单个罩或具有双罩且它们之间没有死空间的布置，死空间可以显著地降低弹簧的最大温度。

技术领域

本申请总体涉及用于内燃发动机的涡轮增压器，且更特定地涉及具有可变涡轮机喷嘴的排气驱动的涡轮增压器，该可变涡轮机喷嘴包括用于调节至涡轮机轮的排气流的可变叶片。

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进气口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。涡轮增压器包括在压缩机壳体中安装在轴的一个端部上的压缩机轮和在涡轮机壳体中安装在该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，并且存在连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的中心壳体，用于容纳用于轴的轴承。涡轮机壳体限定大致环形的腔室，该腔室包围涡轮机轮并从发动机接收排气。涡轮机组件包括从腔室通向涡轮机轮中的喷嘴。排气从腔室通过喷嘴流到涡轮机轮，并且涡轮机轮由排气驱动。因此，涡轮机从排气提取功率并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气，并且该空气被压缩机轮压缩且然后从壳体排放到发动机进气口。

使用涡轮增压器提高发动机性能中的挑战之一是贯穿发动机的整个发动机操作范围实现发动机功率输出的期望量。已发现，这个目的常常不易于使用固定几何形状的涡轮增压器来获得，且因此已开发了可变几何形状的涡轮增压器，其目的是：提供对由涡轮增压器提供的增压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一排可变叶片。叶片可枢转地安装在喷嘴中，并且连接到使叶片的设定角度能够改变的机构。改变叶片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，且因此可以通过控制叶片位置来调节至涡轮机轮的排气的流动。以这种方式，可以调节涡轮机的功率输出，这允许在比使用固定几何形状的涡轮增压器一般可能达到的程度更大的程度上控制发动机功率输出。

申请人是涉及涡轮增压器的许多专利的所有者，该涡轮增压器具有呈模块（cartridge）形式的可变喷嘴机构，该模块包括安装到涡轮增压器中、在涡轮机壳体和中心壳体之间的预组装单元。模块包括：喷嘴环，其形成喷嘴的一个壁并支撑喷嘴内的一排可变叶片；以及插入件，其通过间隔件连接到喷嘴环并形成喷嘴的相对壁，叶片在喷嘴环和插入件之间延伸。

此类模块型可变喷嘴的挑战在于：相对于涡轮机轮既径向地又轴向地来适当定位模块，以及确保模块在涡轮增压器的使用寿命内保持适当定位。可变喷嘴模块必须在其中操作的高温环境引起涡轮机和可变喷嘴的各种部件的热变形，并且还会引起暴露于最高温度的一些部件的蠕变和/或塑化。特别地，将模块轴向地偏压成以便保持在正确的轴向位置中的部件，诸如，涡轮机轮和中心壳体之间的盘簧，会易受由极端温度引起的此类有害效应的影响。特别地，弹簧会失去它的将适当的轴向偏压力施加到模块的能力，从而使模块从其正确的位置移动。

本申请涉及减轻诸如在具有可变喷嘴组件的涡轮增压器内的弹簧和其他部件的蠕变和/或塑化之类的问题的方法。

发明内容