專利名稱：可變幾何形狀的渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變幾何形狀的渦輪并涉及一種渦輪機(jī)，例如，裝入 這種渦輪的渦輪增壓器。本發(fā)明還涉及一種用于操作裝入這種渦輪的渦輪 增壓器的方法和裝入具有這種渦輪的渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器為用于在超過大氣壓的壓力(升壓)下將空氣供應(yīng)到內(nèi)燃 機(jī)的入口的公知裝置。傳統(tǒng)的渦輪增壓器主要包括安裝在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的 可旋轉(zhuǎn)軸上的廢氣從動(dòng)渦輪。渦輪的旋轉(zhuǎn)使安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的軸的另 一端上的壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪將壓縮空氣傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)入口歧 管。通常，渦輪增壓器的軸由包括適當(dāng)?shù)臐櫥到y(tǒng)的軸頸和止推軸承支撐， 所述軸頸和止推軸承位于連接在渦輪機(jī)和壓縮機(jī)葉輪殼體之間的中心軸 承套內(nèi)。
在已知的渦輪增壓器中，渦輪級(jí)包括由渦輪機(jī)殼體限定且在其中裝有 渦輪的渦輪室、繞渦輪室布置的環(huán)形入口通道、繞入口通道布置的入口、 以及從渦輪室延伸的出口通道。通道和室連通，使得進(jìn)入入口室的增壓廢 氣流過入口通道，通過渦輪室流動(dòng)到出口通道，并使渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。
渦輪機(jī)可以是固定或可變幾何形狀型。可變幾何形狀的渦輪機(jī)不同于 固定幾何形狀的渦輪機(jī)的地方在于可以改變?nèi)肟谕ǖ赖某叽缫栽谫|(zhì)量流 量范圍內(nèi)優(yōu)化氣流速度，使得可以改變渦輪機(jī)的功率輸出以適應(yīng)變化的發(fā) 動(dòng)機(jī)需求。
在一種常見類型的可變幾何形狀的渦輪機(jī)中，入口通道的一個(gè)壁由可 移動(dòng)壁構(gòu)件限定。壁構(gòu)件相對(duì)于所面向的入口通道的固定壁的位置是可調(diào) 節(jié)的，以控制入口通道的寬度。例如，當(dāng)流過渦輪機(jī)的氣體減少時(shí)，入口 通道的寬度也可以減小以保持氣體速度并優(yōu)化渦輪機(jī)輸出。通常，不管哪 一個(gè)可移動(dòng)壁構(gòu)件和所面對(duì)的固定壁設(shè)置有葉片，并且在這中情況下被稱 6為"噴嘴環(huán)"，而固定壁通常被稱為"罩"。葉片延伸到入口通道內(nèi)并穿過設(shè) 置在罩板內(nèi)的槽。可移動(dòng)壁通常支撐在平行于渦輪的旋轉(zhuǎn)軸延伸的桿上， 并且通過致動(dòng)器移動(dòng)，該致動(dòng)器可操作以沿軸向方向移動(dòng)桿。
各種類型的致動(dòng)器都可以用來移動(dòng)可變幾何形狀的渦輪機(jī)的可移動(dòng) 壁，所述致動(dòng)器包括例如通常安裝在殼體外側(cè)并用于操作連接到可移動(dòng)壁 并容納在渦輪增壓器內(nèi)的連桿機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)和電機(jī)或氣動(dòng)致動(dòng)器。
工作時(shí)，通過渦輪機(jī)入口的廢氣的氣動(dòng)流在可變幾何形狀的渦輪機(jī)的 可移動(dòng)壁上施加相當(dāng)大的載荷，并且所述載荷被傳遞給致動(dòng)器。如果此"后
-驅(qū)動(dòng)(back-drive)"沒有被限制，則迫使噴嘴環(huán)到達(dá)環(huán)形入口通道完全打
開的位置。同時(shí)，通常需要設(shè)置具有足夠功率容量的致動(dòng)器來操作可移動(dòng) 壁，這必須與可用于將有效致動(dòng)器容納在渦輪機(jī)和/或渦輪增壓器內(nèi)的有限 空間以及其它成本需要相平衡。入口通道內(nèi)的氣體壓力通常在內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn) 火頻率下發(fā)生脈動(dòng)。噴嘴環(huán)上的這種振蕩載荷對(duì)致動(dòng)器和連接機(jī)構(gòu)提出了 嚴(yán)格的要求。
從致動(dòng)器向可移動(dòng)壁構(gòu)件傳遞動(dòng)力的連接機(jī)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成可耐受極 端的運(yùn)行工況，包括振動(dòng)，可能由于機(jī)構(gòu)的熱膨脹而導(dǎo)致堵塞或磨損的高 溫以及可變溫度，和在沒有潤滑的情況下操作至少一部分零件的需求。

發(fā)明內(nèi)容
除其它目地外，本發(fā)明的一個(gè)目的在于消除或緩解上述缺陷。本發(fā)明 的另一個(gè)目的是提供一種可選或改進(jìn)的可變幾何形狀的渦輪機(jī)以及操作 該渦輪機(jī)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種可變幾何形狀的渦輪機(jī)，所述可
變幾何形狀的渦輪機(jī)包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，用于繞著渦輪
機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)；氣體入口室；在入口室下游和所述渦輪上游的氣流入口通道， 氣流入口通道限定在可移動(dòng)的第一壁和第二壁之間；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器 可操作以控制第一壁的位移，從而改變氣流入口通道的尺寸；活塞構(gòu)件， 所述活塞構(gòu)件與第一壁相關(guān)聯(lián)，并且容納在由活塞室壁限定的活塞室中， 第一壁由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位移可移動(dòng)；和旁路通道，所述旁路通 道限定在殼體中并從入口通道上游的渦輪機(jī)內(nèi)的位置延伸到活塞室，在所
7述活塞室處，旁路通道穿過活塞室壁，使得旁路通道內(nèi)的氣體通過活塞室 壁被引導(dǎo)到活塞室內(nèi)，從而繞過入口通道，旁路通道被設(shè)置成使得通過旁 路通道引入的氣體對(duì)室增壓，以施加在使第一壁朝向第二壁移動(dòng)的方向上 推動(dòng)所述活塞構(gòu)件的力。
因此，此布置使得流動(dòng)通過入口通道的氣體的壓力在遠(yuǎn)離第二壁的第 一方向上推動(dòng)第一壁，且流動(dòng)通過旁路通道的氣體可被引導(dǎo)到室內(nèi)，以對(duì) 室增壓并在第二方向推動(dòng)活塞，所述第二方向基本上與第一方向相反，艮P， 所述氣體推動(dòng)第一壁朝向第二壁移動(dòng)，以減小入口通道的尺寸。因此，此 力可以用于緩解致動(dòng)器所需的用于移動(dòng)第一壁或克服由在入口通道內(nèi)流 動(dòng)的氣體施加的力而將所述第一壁保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫牟糠至?。旁路通?穿過活塞室壁，而不是限定在室壁和活塞構(gòu)件之間。
因此，不管活塞構(gòu)件相對(duì)于活塞室的位置，旁路通道都允許氣體進(jìn)入 活塞室。
因此，所述布置允許使用渦輪機(jī)入口氣體壓力協(xié)助致動(dòng)器在移動(dòng)第一 壁期間的操作。
在一個(gè)實(shí)施例中，旁路通道可以從入口室延伸至到活塞室。氣體入口 室可以是蝸殼。
活塞構(gòu)件基本上與活塞室密封或者在活塞構(gòu)件和活塞室之間可以有 泄漏通道。
活塞室可以限定在殼體內(nèi)或以其它方式設(shè)置。殼體可以包括一個(gè)或多 個(gè)殼體部件。例如，所述殼體可以由渦輪機(jī)殼體體和與渦輪機(jī)連接的渦輪 機(jī)軸承套來提供。
控制閥可以被設(shè)置以控制旁路通道中的氣體的流動(dòng)。所述控制閥可以 位于旁路通道內(nèi)或鄰近旁路通道，或者可以位于活塞室下游的出口通道或 鄰近所述活塞室下游的出口通道?？刂崎y還可以控制排廢門通道的打開和 閉合，并且可以被構(gòu)造成接受來自控制系統(tǒng)或致動(dòng)器的控制信號(hào)?？刂菩?號(hào)可以表示例如由致動(dòng)器施加的力、由所述致動(dòng)器消耗的功率或所做的 功、或移動(dòng)的距離。
活塞構(gòu)件可以限定所述第一壁或可以是與第一壁直接或間接連接的 分離構(gòu)件。可以具有多于一個(gè)的活塞構(gòu)件并且可以具有合并以形成活塞構(gòu)件的多于一個(gè)的活塞元件。
在活塞構(gòu)件為分離構(gòu)件的實(shí)施例中，活塞室可以被活塞分成兩個(gè)室部 分，入口室可選擇地連接到每一個(gè)室部分。可選擇的連接部分可以由控制 閥來提供。每個(gè)室部分還可以可選擇地連接到殼體的排放部，氣體通過所 述排放部可以被輸送到大氣。控制閥在第一位置和第二位置之間可被操 作，在所述第一位置中，室部分中的第一室部分與氣體入口室流體連通， 而室部分中的第二室部分與排放部流體連通，在所述第二位置中，室部分 中的第一室部分與排放部流體連通，而室部分中的第二室部分與氣體入口 室流體連通。
活塞構(gòu)件可以安裝在至少一個(gè)導(dǎo)向構(gòu)件上，所述導(dǎo)向構(gòu)件響應(yīng)于致動(dòng) 器的操作在大致平行于渦輪機(jī)軸線的方向上可平移。
第二壁可以被固定并且可以由殼體限定。所述第二壁的形式可以是在
殼體內(nèi)具有端口的罩。
第一壁可以是大致環(huán)形壁構(gòu)件，所述大致環(huán)形壁構(gòu)件具有基本上與渦 輪機(jī)的軸線同軸的中心軸線。所述第一壁可以相對(duì)于所述軸線在大致徑向 方向上延伸。可以具有軸向延伸壁部，所述軸向延伸壁部連接到第一壁并 容納在活塞室中。軸向延伸壁可以與室的壁密封。
大致環(huán)形壁構(gòu)件可以支撐葉片陣列，所述葉片沿大致平行于渦輪機(jī)的 軸線平行的方向在朝向第二壁的方向上延伸。
可變幾何形狀的渦輪機(jī)的殼體可以是多于一個(gè)部件，并且這些部件中 的一個(gè)可以為軸提供軸承套，渦輪連接或安裝到所述軸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種諸如渦輪增壓器的渦輪機(jī)組， 所述渦輪機(jī)組包括如上所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)和由所述渦輪機(jī)驅(qū) 動(dòng)的壓縮機(jī)。渦輪增壓器可以連接到內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)管 理單元的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制下運(yùn)行，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以發(fā)出指 令以控制控制閥的操作，從而控制第一壁或活塞的位置。可以通過響應(yīng)表 示第一壁或活塞的位置的接收數(shù)據(jù)、或響應(yīng)于表示活塞室中的壓力的數(shù) 據(jù)、或表示致動(dòng)器施加的力或消耗的功率的數(shù)據(jù)來完成所述控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面， 一種用于操作具有可變幾何形狀的渦輪機(jī)的 渦輪增壓器的方法，所述可變幾何形狀的渦輪機(jī)包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，用于繞著渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)；和在所述渦輪上游的下游的廢氣 流入口通道，所述入口通道限定在可移動(dòng)的第一壁和第二壁之間，第一壁 由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位移而可移動(dòng)，活塞構(gòu)件與第一壁相關(guān)聯(lián)，使 得第一壁由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位移可移動(dòng)，所述方法包括以下步 驟將在第一流動(dòng)通路中的內(nèi)燃機(jī)廢氣通過氣流入口通道朝向渦輪機(jī)輸 送；以及在第二流動(dòng)通路中引導(dǎo)廢氣，所述第二流動(dòng)通路繞過氣流入口通 道，通過活塞室的壁并進(jìn)入活塞室，藉此，氣體在活塞的一側(cè)對(duì)活塞室增 壓，以推動(dòng)第一壁朝向第二壁移動(dòng)。
因此，廢氣的第二流動(dòng)通路用于在將第一壁朝向第二壁移動(dòng)期間協(xié)助 氣流控制機(jī)構(gòu)以閉合入口通道。這可以用于減小操作控制機(jī)構(gòu)所需的力。
廢氣可以從入口通道上游的任何位置(例如，從渦輪機(jī)的入口室)被 引導(dǎo)到第二流動(dòng)通路內(nèi)。
第二流動(dòng)通路中的廢氣的流動(dòng)可以通過諸如閥的控制裝置來控制。所 述控制閥可以響應(yīng)于增壓器或連接到所述增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)而 被控制?？蛇x地，所述控制閥可以響應(yīng)于與致動(dòng)器的操作有關(guān)的數(shù)據(jù)(例 如，表示由致動(dòng)器施加的力的信號(hào)，被致動(dòng)器消耗的功率或移動(dòng)的距離) 而被控制?？刂蒲b置或閥的操作可以通過表示上述參數(shù)中的任一個(gè)的閉環(huán) 或開環(huán)信號(hào)來控制。
廢氣可以被引導(dǎo)到由殼體限定的活塞室中，第一壁由于活塞在活塞室 中的位移而可移動(dòng)。
廢氣可以被引導(dǎo)到導(dǎo)管內(nèi)，所述導(dǎo)管連接到室，用于輸送氣體以對(duì)室 增加，從而作用在所述活塞上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)具有空氣入 口流動(dòng)通路、廢氣出口流動(dòng)通路和渦輪增壓器，所述渦輪增壓器包括在所 述入口流動(dòng)通路中的壓縮機(jī)和在所述廢氣流動(dòng)通路中的可變幾何形狀的 渦輪機(jī)，所述可變幾何形狀的渦輪機(jī)包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，
用于繞著渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)；入口室；在入口室的下游和所述渦輪的上游的 氣流入口通道，入口通道限定在可移動(dòng)的第一壁和第二壁之間；致動(dòng)器， 所述致動(dòng)器可操作以控制第一壁的位移，從而改變氣流入口通道的尺寸； 氣流控制機(jī)構(gòu)，所述氣流控制機(jī)構(gòu)包括活塞構(gòu)件，所述活塞構(gòu)件容納在由殼體內(nèi)的活塞室壁限定的活塞室中，第一壁由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位 移可移動(dòng)；和旁路通道，所述旁路通道限定在殼體中并從入口通道上游的 渦輪機(jī)內(nèi)的位置延伸到活塞室，在所述活塞室中，旁路通道穿過活塞室壁， 使得旁路通道內(nèi)的氣體通過活塞室壁被引導(dǎo)到活塞室內(nèi)，從而繞過入口通 道，旁路通道被設(shè)置成使得通過旁路通道引入的廢氣對(duì)室增壓，以施加在 使第一壁朝向第二壁移動(dòng)的方向上推動(dòng)活塞構(gòu)件的力。


以下僅以示例的方式參照

本發(fā)明具體的實(shí)施例，其中 圖l是通過裝配有根據(jù)本發(fā)明的可變幾何形狀的渦輪機(jī)并被顯示為連 接到示意性表示的內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器的縱剖面圖2是圖1渦輪增壓器的可變幾何形狀的渦輪機(jī)的第一可選實(shí)施例的
部件示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的可變幾何形狀的渦輪機(jī)的第二可選實(shí)施例的部件 的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的可變幾何形狀的渦輪機(jī)的第三可選實(shí)施例的部件 的示意圖5是根據(jù)本發(fā)明的可變幾何形狀的渦輪機(jī)的第四可選實(shí)施例的部件 的示意圖6是根據(jù)本發(fā)明的可變幾何形狀的渦輪機(jī)的第五可選實(shí)施例的部件 的示意圖6a是用于圖l-6的可變幾何形狀的渦輪機(jī)實(shí)施例中的任一個(gè)的噴嘴 環(huán)的可選實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，圖示的渦輪增壓器包括通過中央軸承套3連接到壓縮機(jī)2 的渦輪機(jī)1。渦輪機(jī)1包括在渦輪機(jī)殼體5內(nèi)旋轉(zhuǎn)的渦輪4。類似地，壓 縮機(jī)2包括在壓縮機(jī)殼體7內(nèi)旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪6。渦輪4和壓縮機(jī)葉輪 6安裝在在共用渦輪增壓器軸8的相對(duì)端部上，所述軸延伸通過中央軸承 套3。
ii通常，軸承套3具有中央部分，所述中央部分容納分別朝向軸承套的
壓縮機(jī)端和渦輪機(jī)端定向的滑動(dòng)軸承組件9。
使用時(shí)，通過使來自內(nèi)燃機(jī)n的廢氣歧管io的廢氣穿過廢氣通道而使
得渦輪4圍繞軸線8a旋轉(zhuǎn)。這又使壓縮機(jī)葉輪6旋轉(zhuǎn)，所述壓縮機(jī)葉輪通過 壓縮機(jī)入口12吸入進(jìn)口空氣并經(jīng)出口蝸殼14將增壓空氣輸送至內(nèi)燃機(jī)入 口歧管13。
渦輪機(jī)殼體5限定了入口室15 (典型的蝸殼)，來自內(nèi)燃機(jī)ll的廢氣歧 管10的廢氣輸送到所述入口室15。廢氣從入口室15通過環(huán)形入口通道17和 渦輪4流動(dòng)到軸向延伸的出口通道16。入口通道17限定在與可移動(dòng)環(huán)形壁 構(gòu)件19的徑向延伸部18面對(duì)的一側(cè)和環(huán)形罩板20的相對(duì)側(cè)，所述可移動(dòng)環(huán) 形壁構(gòu)件通常被稱為"噴嘴環(huán)"。罩板20遮蓋渦輪機(jī)殼體5內(nèi)環(huán)形凹部21的 開口。
噴嘴環(huán)19支撐圓周且等距間隔的入口葉片22的陣列，所述葉片中的每 一個(gè)都從可移動(dòng)壁19的徑向延伸壁部18軸向延伸通過入口通道17。葉片22 被定向?yàn)閷⒘鬟^入口通道的氣體朝向渦輪4的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)。葉片22通過 罩板20內(nèi)被適當(dāng)構(gòu)造的槽突出到凹部21內(nèi)。當(dāng)噴嘴環(huán)19接近罩板20時(shí)，葉 片22的外表面接近槽的邊緣，從而防止任何大量氣體流進(jìn)入凹部21內(nèi)。
渦輪4的旋轉(zhuǎn)速度取決于通過環(huán)形入口通道17的氣體的速度。對(duì)于流 入到入口通道內(nèi)的固定氣體質(zhì)量流量來說，氣體速度是噴嘴環(huán)19的徑向部 分18和罩板20之間的間隙的函數(shù)，該間隙限定通道17并且可通過控制噴嘴 環(huán)的軸向位置來調(diào)節(jié)(當(dāng)入口通道17間隙減小時(shí)，通過所述入口通道的氣 體的速度增加)。
噴嘴環(huán)19通過致動(dòng)器(未示出)在室25內(nèi)沿軸向方向可移動(dòng)，所述室 在軸承套3內(nèi)限定在一對(duì)直徑相對(duì)的導(dǎo)向桿24上。導(dǎo)向桿24沿基本上平行 于渦輪增壓器軸8的方向在軸承套3內(nèi)延伸，并被布置成在所述方向上平 移。和徑向延伸壁部18—樣，噴嘴環(huán)19具有兩個(gè)軸向間隔的延伸壁26、 27， 所述壁通過密封件28、 29與室25的壁密封。因此，可以理解的是噴嘴環(huán)19 以非常近似于可滑動(dòng)地設(shè)置在活塞室(室25)中的活塞的方式操作。
用于驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向桿24的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括致動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其 在這種情 況下，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采取軛狀物(yoke)的形式，所述軛狀物連接到導(dǎo)向桿，使得致動(dòng)器使軛狀物產(chǎn)生樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成導(dǎo)向桿24以及因此為噴嘴環(huán)19的平移。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采取用于實(shí)現(xiàn)噴
嘴環(huán)19的平移的任何合適的形式。致動(dòng)器可以是例如液壓致動(dòng)器或具有齒
輪的電動(dòng)機(jī)。
旁路通道30在渦輪機(jī)殼體5內(nèi)限定在入口室15和噴嘴室25之間，并用來在噴嘴環(huán)19的徑向壁部分18的后面將一些廢氣引導(dǎo)到室25中。術(shù)語"后面"用來表示廢氣被引入到室25內(nèi)，以在與通過入口通道17到達(dá)渦輪4的氣體的相對(duì)側(cè)作用在徑向壁部分18上。旁路通道30用于通過室的壁開口到室內(nèi)而將廢氣引導(dǎo)到噴嘴環(huán)19的后面，而不是允許廢氣通過噴嘴環(huán)19內(nèi)或在噴嘴環(huán)和室25的壁之間的孔口。由于室25通過作用在軸向延伸壁26、 27的密封件28、 29與噴嘴環(huán)19密封，廢氣對(duì)噴嘴環(huán)19后面的室增壓，并用于在朝向罩板20的方向并克服由于廢氣通過入口通道17而施加給噴嘴環(huán)的力而推動(dòng)環(huán)。這用于減小致動(dòng)器必需施加的以相對(duì)于罩板20將噴嘴環(huán)19移動(dòng)到期望的位置的力。
應(yīng)該理解的是廢氣可以從入口室的上游位置引導(dǎo)到室內(nèi)，包括從廢氣歧管10至渦輪機(jī)的入口室15的廢氣流動(dòng)通路中的任何位置引導(dǎo)到室內(nèi)。
還要理解的是噴嘴環(huán)19和罩板20的位置可以互換。g卩，噴嘴環(huán)19可以被布置成所述噴嘴環(huán)容納在限定在渦輪機(jī)殼體5內(nèi)的室中，而罩板20設(shè)置在軸承套3中或鄰近于軸承套3設(shè)置，使得噴嘴環(huán)19在與圖1中所示的相反的方向上移動(dòng)，以減小入口通道的尺寸。在另一個(gè)變型中，噴嘴環(huán)可以固定，而罩板20在葉片22上相對(duì)于環(huán)19移動(dòng)，且板連接到可在密封活塞室中移動(dòng)的活塞。
在圖2的實(shí)施例中，入口室15和噴嘴環(huán)25之間的旁路通道30被閥40中斷，所述閥被操作以控制廢氣向室25的輸送并由此控制廢氣施加到噴嘴環(huán)19的后部的力。此力與由于廢氣通過入口通道17而施加的力相反作用，并作用在噴嘴環(huán)19的徑向壁18上，并且用于減小致動(dòng)器必須施加的以移動(dòng)噴嘴環(huán)19的力，從而減小入口通道17尺寸。
致動(dòng)器可以包括例如具有用于將馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)向桿上的噴嘴環(huán)的平移的適當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，齒輪、導(dǎo)桿和連桿)的電機(jī)，或具有適當(dāng)連桿的氣壓缸。
13圖2中示出的閥40是二位三通閥。如圖所示，在第一位置，所述閥有效打開，使得廢氣通過旁路通道30從入口室15被引導(dǎo)到室25內(nèi)。在第二位置，在距離入口室15的旁路通道30被阻塞并且活塞室開口向渦輪4的情況下，閥40被有效地關(guān)閉。
閥40的操作可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)或增壓器的某些運(yùn)行參數(shù)(例如，增壓壓力、渦輪機(jī)入口壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)速度或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載)而被主動(dòng)控制，使得室25中的廢氣的壓力被控制。例如，閥40可以響應(yīng)于由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元(或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)或任何或其它通過使用閉環(huán)或開環(huán)反饋而與渦輪增壓器相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號(hào)來操作。在另一個(gè)控制程序中，當(dāng)控制系統(tǒng)確定致動(dòng)器需要一定閾值以上的力來移動(dòng)或保持噴嘴環(huán)19時(shí)，閥40打開旁路通道30以將廢氣引導(dǎo)到室25。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，電動(dòng)致動(dòng)器可以設(shè)置有適當(dāng)?shù)膫鞲衅饕源_定由致動(dòng)器施加的力。例如，可以通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器裝置容易地確定由電動(dòng)馬達(dá)施加的轉(zhuǎn)矩或消耗的功率。
噴嘴環(huán)19在徑向延伸壁18上可以或可以不設(shè)置有壓力平衡孔。通過或環(huán)繞噴嘴環(huán)的壓力平衡孔或其它泄漏通路的存在能夠使得單個(gè)噴嘴環(huán)設(shè)計(jì)成用于渦輪增壓器，而不需要設(shè)計(jì)平衡孔或泄漏通路以用于特殊應(yīng)用。在一些情況下，少量平衡孔的存在可以是期望的，以平衡通過噴嘴環(huán)的廢氣流的壓力脈沖的影響。在沒有孔的情況下，控制系統(tǒng)可以被操作以在噴嘴環(huán)19上的壓力脈沖的頻率下打開旁路通道30。
操作控制系統(tǒng)可以被操作以調(diào)節(jié)施加到室25的壓力，使得有效地控制噴嘴環(huán)19上產(chǎn)生的力，以允許在力界限的范圍內(nèi)操作致動(dòng)器。由致動(dòng)器施加的確定的力(例如，由電動(dòng)機(jī)致動(dòng)器施加的扭矩)用來產(chǎn)生閉環(huán)反饋信號(hào)，所述閉環(huán)反饋信號(hào)用于控制閥，以相應(yīng)地改變噴嘴環(huán)19后面的室25中的壓力。在這種情況下，可以電控制閥40。在此布置中，在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行工況下，可以將致動(dòng)器所需的用于操作噴嘴環(huán)19的力可保持在預(yù)定界限內(nèi)。
在開環(huán)控制系統(tǒng)中，除了有效地監(jiān)測(cè)由致動(dòng)器施加的力之外，系統(tǒng)專門為對(duì)每個(gè)增壓器應(yīng)用設(shè)置有預(yù)定運(yùn)行圖表或"圖"，藉此，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)或與致動(dòng)器的性能有關(guān)的參數(shù)(例如，所述致動(dòng)器施加的力、所述致動(dòng)器消耗的功率或所述致動(dòng)器的位置，)或與噴嘴環(huán)的位置或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的任何部件有關(guān)的參數(shù)。
施加到噴嘴環(huán)19背面的廢氣壓力以與入口通道17內(nèi)的前表面相同的
頻率脈動(dòng)，從而消除施加到致動(dòng)器和相關(guān)聯(lián)的機(jī)構(gòu)上的脈動(dòng)載荷。
在圖1或圖2所示噴嘴環(huán)19的微小變型中，至少一個(gè)孔口或槽可以在當(dāng)致動(dòng)器到達(dá)與噴嘴環(huán)19承受強(qiáng)較大力重合的預(yù)定位置時(shí)允許廢氣流動(dòng)通過噴嘴環(huán)19以朝向渦輪4排出的位置處設(shè)置在一個(gè)或兩個(gè)徑向延伸壁26、27內(nèi)。
在圖3所示的實(shí)施例中，閥50設(shè)置在旁路通道30中并用于以可選擇的方式將廢氣從入口室15引導(dǎo)到噴嘴環(huán)19后面的室25。在這種情況下，噴嘴環(huán)19被示出為位于渦輪機(jī)殼體5的室25中，而不是位于入口通道17的相對(duì)側(cè)的軸承套3和罩板20內(nèi)。閥50是回轉(zhuǎn)型閥(rotary barrel type valve)。在這個(gè)具體的實(shí)施例中，如本領(lǐng)域所公知的，噴嘴環(huán)19的徑向延伸壁18被多個(gè)小直徑的泄漏孔口51穿孔，以確保噴嘴環(huán)19的每側(cè)的靜壓力基本上相等。要理解的是，可以通過在噴嘴環(huán)19的一個(gè)或兩個(gè)徑向延伸壁26、 27和室25的壁之間設(shè)置泄漏通道來實(shí)現(xiàn)相同的效果。倘若旁路通道30的橫截面面積基本上大于孔口51的結(jié)合面積，那么可以將腔25中的壓力控制在由蝸殼15中的壓力設(shè)定的上限和由孔51處的氣體通路中靜壓力之間。通過入口通道17的主要廢氣流的靜壓力在朝著渦輪軸線8a的方向上大致減小。具體地，葉片22之間的通路通常在此方向上收斂，使得壓力急劇下降。
圖4示出了本發(fā)明的布置的變型例，其中，閥40設(shè)置在從噴嘴環(huán)室25延伸的出口通道45內(nèi)，而不是設(shè)置在距離入口室15的旁路通道30內(nèi)。要認(rèn)識(shí)的是出口通道45和閥40的設(shè)置可以用在噴嘴環(huán)19設(shè)置在軸承套3的室中而罩板20設(shè)置在渦輪機(jī)殼體5中這樣的實(shí)施例中。閥40可通過桿件L或在渦輪機(jī)殼體5外易拆卸的類似部件操作。當(dāng)閥40被操作以關(guān)閉出口通道45時(shí)，廢氣通過旁路通道30對(duì)室25增壓。由于在噴嘴環(huán)另一側(cè)的廢氣通過葉片加速，因此室25的靜壓力大致會(huì)更高，并由此凈力使噴嘴環(huán)19移動(dòng)出室25，從而減小入口通道17的尺寸。當(dāng)閥40如圖4所示打開時(shí)，旁通的廢氣流過室25并通過出口通道45流出到達(dá)渦輪機(jī)出口16。在入口通道內(nèi)的廢氣施加的力的影響下，室25中的產(chǎn)生的壓降允許噴嘴環(huán)19向右移動(dòng)。這用于增加入口通道17的尺寸。閥40可以被控制，使得即使在噴嘴環(huán)19已經(jīng)達(dá)到所述
噴嘴環(huán)移動(dòng)的極限以使入口通道17完全打開之后，閥40保持在打開狀態(tài)下以用作排廢門。在一些應(yīng)用中，與當(dāng)前使用的渦輪機(jī)尺寸相比，這會(huì)減小渦輪機(jī)尺寸。
圖5的實(shí)施例示出了一種可選的閥結(jié)構(gòu)，所述可選的閥結(jié)構(gòu)可以被選擇地操作以打開或關(guān)閉旁路通道30和出口通道45。再次示出回轉(zhuǎn)閥48，但也可以使用其它類型的閥。在所示的定向上，旁路通道30和出口通道45都關(guān)閉。在第二位置中，旁路通道30與室25流體連通，使得廢氣用于為室25增壓。在另一個(gè)位置中，旁路通道關(guān)閉，并且室25與出口通道45流體連通，使得室25可以進(jìn)行排放，以及在又一個(gè)位置中，旁路通道30可以直接與出口通道45相連接，從而繞過室25并用作直接的排廢門。
在圖6的實(shí)施例中，第二環(huán)形活塞60通過噴嘴環(huán)19的導(dǎo)向桿24連接至噴嘴環(huán)19。第二環(huán)形活塞60往復(fù)地設(shè)置在活塞室61中，該活塞室在與室25軸向間隔開的位置處設(shè)置在渦輪機(jī)殼體5中，噴嘴環(huán)19容納在所述室中。如下所述，第二活塞60用來控制噴嘴環(huán)19的位移。
如上述的實(shí)施例，圖6的實(shí)施例中的噴嘴環(huán)19在室25中可移動(dòng)，通過旁路通道30從渦輪機(jī)殼體的入口室15為所述室提供廢氣。在本實(shí)施例中，以此方式到噴嘴環(huán)19背部的廢氣壓力的供應(yīng)簡(jiǎn)單地確保由廢氣中的壓力脈沖施加到噴嘴環(huán)的力與徑向壁部18的前面和后面平衡。可以通過去除密封件28、 29中的一個(gè)或通過在噴嘴環(huán)19自身的徑向延伸壁內(nèi)設(shè)置平衡孔(未示出)來實(shí)現(xiàn)相同的效果。
活塞室61通過第二活塞60被有效地分成兩個(gè)室部分61a和61b，每個(gè)室都連接到各自的通道62、 63，所述通道可選擇地被設(shè)置成通過第二旁路通道30'與渦輪機(jī)殼體的入口室15流體連通，或與朝向渦輪機(jī)出口16的排出通道64流體連通。在所示的具體實(shí)施例中，第二活塞60采用與噴嘴環(huán)19 (所述噴嘴環(huán)為第一活塞)相同的形式，具有徑向延伸壁65和一對(duì)軸向間隔開的延伸壁66，所述壁中的每一個(gè)都通過密封件67與室61相應(yīng)的壁密封。將要認(rèn)識(shí)的是第二活塞60可以采用任何其它合適的形式，并且具體地可以包括多個(gè)不連續(xù)的活塞元件，并且所述第二活塞無需具有與噴嘴環(huán)19相同的環(huán)形區(qū)域。在所示的具體實(shí)施例中，由諸如車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元的控制系統(tǒng)操
作的三通電控滑闊形式的控制閥68控制流進(jìn)或流出室部分61a或61b的方向。將要認(rèn)識(shí)的是可以使用其它類型的閥。在圖6中，所示的閥處在閉合構(gòu)造中，由此沒有廢氣經(jīng)此路線從入口室15引入。當(dāng)控制閥68移動(dòng)到第二位置時(shí)，氣體通過旁路通道30'和第一通道62被引入到室部分61a內(nèi)，并且允許氣體經(jīng)第二通道63離開活塞相對(duì)側(cè)的另一個(gè)室61b而到達(dá)出口通道64。在第三位置，控制閥68通過旁路通道30'和第二通道63從入口室15將氣體從入口室15引導(dǎo)到活塞室部分61b，并且允許氣體離開室部分61a而達(dá)到出口通道64。
當(dāng)控制閥68位于第二位置時(shí)，室部分61a通過廢氣增壓，而室部分61b進(jìn)行排放，從而第二活塞60并由此噴嘴環(huán)19向右移動(dòng)，使得渦輪機(jī)入口通道17的尺寸增加。另一方面，當(dāng)控制閥處于第三位置時(shí)，室部分61a進(jìn)行排放而室部分61b通過廢氣增壓，從而第二活塞60和噴嘴環(huán)19向左移動(dòng)，由此減小了渦輪機(jī)入口通道17的尺寸。在此布置中，無需連續(xù)的廢氣流進(jìn)入室25內(nèi)以移動(dòng)噴嘴環(huán)19。
活塞室61還具有任選的排廢門端口69，所述排廢門通常被第二活塞關(guān)閉，但是當(dāng)?shù)诙钊竭_(dá)一定位置并且閥68在第二位置時(shí)，所述排廢門端口打開，從而允許氣體進(jìn)入室部分61a。在圖6所示的位置中，如果活塞65進(jìn)一步向右移動(dòng)，排廢門端口69將被密封件67的通道暴露，且廢氣將從旁路通道30'流動(dòng)通過閥68、室部分61a并流出排廢門端口69。
圖6a中示出了可選的噴嘴環(huán)19的結(jié)構(gòu)，其中具有單個(gè)徑向延伸壁70和以活塞室中的活塞的方式容納在室25內(nèi)的單個(gè)軸向延伸壁71。此布置允許通過選擇合適的暴露于徑向延伸壁的每一側(cè)的氣體的表面面積而允許由廢氣壓力脈沖施加給噴嘴環(huán)的力相等，并消除對(duì)旁路通道30的需要。
在上述所有實(shí)施例中，可以測(cè)量或估計(jì)廢氣歧管處或噴嘴環(huán)后面的室內(nèi)的廢氣壓力，使得可以通過控制系統(tǒng)在任何點(diǎn)處確定或預(yù)測(cè)噴嘴環(huán)的位置?？蛇x擇地，與噴嘴環(huán)或所述噴嘴環(huán)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的位置傳感器可以用來向控制系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)。
要認(rèn)識(shí)的是在不背離如獨(dú)立權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改或變化。例如，噴嘴環(huán)可以采
17取任何適當(dāng)?shù)男问健＞唧w地，所述噴嘴環(huán)可以通過諸如彈簧的偏壓部件沿 特定方向偏壓。
雖然在附圖和前述說明書中己經(jīng)圖示和說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明被 認(rèn)為是對(duì)特征的解釋而非限制，要理解的是僅僅示出和說明了優(yōu)選實(shí)施 例，并且所有落入由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)的修改和變形 都希望得到保護(hù)。應(yīng)該理解的是雖然在以上說明中使用諸如優(yōu)選、優(yōu)選地、 優(yōu)選的或更加優(yōu)選的的詞語來表示所述特征可能是更加期望的，但是這樣 的詞語并不是必需的，并且沒有所述詞語的實(shí)施例也可以被認(rèn)為是落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，且所述保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求限定。在理解權(quán)利要 求時(shí)，當(dāng)使用諸如"一"、"至少一個(gè)"、"至少一部分"的詞語時(shí)，其目的是 把權(quán)利要求限制到僅僅一個(gè)部件，除非在權(quán)利要求中相反地予以特別聲 明。當(dāng)使用了"至少一部分"和/或"一部分"這樣的語言時(shí)，部件可以包括一 部分和/或整個(gè)部件，除非特別地指出相反的含義。
權(quán)利要求
1.一種可變幾何形狀的渦輪機(jī)，包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，用于繞著渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)；氣體入口室；在所述入口室下游和所述渦輪上游的氣流入口通道，所述氣流入口通道限定在能夠移動(dòng)的第一壁和第二壁之間；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器能夠操作以控制所述第一壁的位移，從而改變所述氣流入口通道的尺寸；活塞構(gòu)件，所述活塞構(gòu)件與所述第一壁相關(guān)聯(lián)，并且容納在由活塞室壁限定的活塞室中，所述第一壁由于所述活塞構(gòu)件在所述活塞室中的位移而能夠移動(dòng)；和旁路通道，所述旁路通道限定在所述殼體中并從所述氣流入口通道上游的所述渦輪機(jī)內(nèi)的位置延伸到所述活塞室，在所述活塞室處，所述旁路通道穿過所述活塞室壁，使得所述旁路通道內(nèi)的氣體通過所述活塞室壁被引導(dǎo)到所述活塞室內(nèi)，從而繞過所述氣流入口通道，所述旁路通道被設(shè)置成使得通過所述旁路通道引入的氣體對(duì)所述活塞室增壓，以施加在使所述第一壁朝向所述第二壁移動(dòng)的方向上推動(dòng)所述活塞構(gòu)件的力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述旁路通 道從所述氣體入口室延伸到所述活塞室。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，設(shè)置控制閥以控制所述旁路通道內(nèi)的氣體的流動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述控制閥位于所述旁路通道內(nèi)或鄰近所述旁路通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述控制閥 位于所述活塞室下游的出口通道內(nèi)或鄰近所述活塞室下游的出口通道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述控制閥還控制排廢門通道的打開和閉合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述控制閥被構(gòu)造成能夠響應(yīng)于從所述渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)接收的控制信號(hào)而被操作。
8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中， 所述活塞構(gòu)件限定所述第一壁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述活塞構(gòu)件直接或間接地連接到所述第一壁。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述活塞室被所述活塞構(gòu)件分成兩個(gè)室部分，所述旁路通道被選擇性地連接，用于 與每一個(gè)室部分流體連通。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，當(dāng)從屬于權(quán)利要 求3-7中的任一項(xiàng)權(quán)利要求時(shí)，其中，選擇性連接由所述控制閥提供。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，每一個(gè)室 部分都能夠選擇地連接到所述殼體內(nèi)的排放部，氣體能夠通過所述排放部 輸送到大氣。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中，所述控制 閥能夠在第一位置和第二位置之間操作，在所述第一位置中，所述室部分 中的第一室部分與所述氣體入口室流體連通，而所述室部分中的第二室部 分與所述排放部流體連通，在所述第二位置中，所述室部分中的所述第一 室部分與所述排放部流體連通，而所述室部分中的所述第二室部分與所述 氣體入口室流體連通。
14. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中， 所述活塞構(gòu)件安裝在至少一個(gè)導(dǎo)向構(gòu)件上，所述導(dǎo)向構(gòu)件響應(yīng)于所述致動(dòng) 器的操作在大致平行于所述渦輪機(jī)軸線的方向上能夠平移。
15. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，其中， 所述第一壁支撐葉片陣列，所述葉片朝向所述第二壁延伸。
16. —種渦輪增壓器，包括前述任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的可變幾何形 狀的渦輪機(jī)和能夠由所述可變幾何形狀的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。
17. —種用于操作具有可變幾何形狀的渦輪機(jī)的渦輪增壓器的方法， 所述可變幾何形狀的渦輪機(jī)包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，用于繞 著渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)；和在所述渦輪上游的下游的廢氣流入口通道，所述廢 氣流入口通道限定在能夠移動(dòng)的第一壁和第二壁之間，所述第一壁由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位移而能夠移動(dòng)，所述活塞構(gòu)件與所述第一壁相關(guān) 聯(lián)，使得所述第一壁由于所述活塞構(gòu)件在所述活塞室中的位移而能夠移 動(dòng)，所述方法包括以下步驟將在第一流動(dòng)通路中的內(nèi)燃機(jī)廢氣通過所述廢氣流入口通道朝向所 述渦輪機(jī)輸送；以及在第二流動(dòng)通路中引導(dǎo)廢氣，所述第二流動(dòng)通路繞過所述廢氣流入口 通道，通過所述活塞室的壁并進(jìn)入所述活塞室，藉此，所述廢氣在所述活 塞構(gòu)件一側(cè)對(duì)所述活塞室增壓，以推動(dòng)所述第一壁朝向所述第二壁移動(dòng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述廢氣通過所述第二流動(dòng)通路中被引導(dǎo)到所述渦輪機(jī)的入口室內(nèi)。 、
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，所述第二流動(dòng)通路中的廢氣的流動(dòng)由控制裝置控制。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述控制裝置響應(yīng)于增壓器 或連接到所述增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)而被控制。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述控制裝置響應(yīng)于所述第一壁的感測(cè)位置而被控制。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述控制裝置響應(yīng)于表示由 所述活塞構(gòu)件的致動(dòng)器施加的力、所述致動(dòng)器消耗的功率或所述致動(dòng)器或 所述活塞構(gòu)件移動(dòng)的距離中的至少一個(gè)的信號(hào)而被控制。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第二流動(dòng)通路由在所述入口室和所述活塞室之間延伸的旁路通道限定。
24. —種內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)具有空氣入口流動(dòng)通路、廢氣出口流動(dòng) 通路和渦輪增壓器，所述渦輪增壓器包括在所述空氣入口流動(dòng)通路中的壓 縮機(jī)和在所述廢氣出口流動(dòng)通路中的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，所述可變幾 何形狀的渦輪機(jī)包括渦輪，所述渦輪安裝在殼體內(nèi)，用于繞著渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)； 入口室；在所述入口室下游和所述渦輪上游的氣流入口通道，所述氣流入口通 道限定在能夠移動(dòng)的第一壁和第二壁之間；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器能夠操作以控制所述第一壁的位移，從而改變所述氣流入口通道的尺寸；氣流控制機(jī)構(gòu)，所述氣流控制機(jī)構(gòu)包括活塞構(gòu)件，所述活塞構(gòu)件容納 在由所述殼體內(nèi)的活塞室壁限定的活塞室中，所述第一壁由于所述活塞構(gòu) 件在所述活塞室中的位移而能夠移動(dòng)；和旁路通道，所述旁路通道限定在所述殼體中并從所述入口通道上游的 渦輪機(jī)內(nèi)的位置延伸到所述活塞室，在所述活塞室處，所述旁路通道穿過 所述活塞室壁，使得所述旁路通道內(nèi)的氣體通過所述活塞室壁被引導(dǎo)到所 述活塞室內(nèi)，從而繞過所述入口通道，所述旁路通道被設(shè)置成使得通過所 述旁路通道引入的廢氣對(duì)所述活塞室增壓，以施加在使所述第一壁朝向所 述第二壁移動(dòng)的方向上推動(dòng)所述活塞構(gòu)件的力。
全文摘要
本發(fā)明公開一種的可變幾何形狀的渦輪機(jī)，所述可變幾何形狀的渦輪機(jī)具有氣體入口室和在入口室的下游和所述渦輪上游的氣流入口通道。入口通道限定在可移動(dòng)的第一壁和第二壁之間，并且致動(dòng)器可操作以控制第一壁的位移，從而改變氣流入口通道的尺寸。限定第一壁或與所述第一壁連接的活塞構(gòu)件容納在活塞室內(nèi)，并且用于由于活塞構(gòu)件在活塞室中的位移而移動(dòng)第一壁。旁路通道限定在殼體內(nèi)，并且在活塞室和入口通道的渦輪機(jī)上游的位置之間延伸，用于將氣體輸送到活塞室。旁路通道被設(shè)置成使得通過旁路通道引入的氣體對(duì)所述室增壓，并施加用于在使第一壁朝向第二壁移動(dòng)的方向上移動(dòng)活塞室的力。因此，可以是來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的氣體用于協(xié)助致動(dòng)器的操作。
文檔編號(hào)F01D17/14GK101666245SQ200910205758
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者史蒂文·愛德華·加勒特, 約翰·弗雷德里克·帕克 申請(qǐng)人:康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司