具有可變幾何渦輪的增壓器設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種具有可變幾何渦輪(2)的增壓器設(shè)備(1)，尤其用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣渦輪增壓器，具有導(dǎo)向葉片(4)，導(dǎo)向葉片(4)可旋轉(zhuǎn)地安裝在葉片軸承圈(3)中并且具有以凸形形式從輪廓鼻部(5)延伸至輪廓端部(6)的頂側(cè)(7)。此處，對(duì)本發(fā)明重要的是，凹形凹槽(9)布置在輪廓鼻部(5)處的導(dǎo)向葉片(4)的底側(cè)(8)。以該方式，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的響應(yīng)行為。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
具有可變幾何渦輪的増壓器設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有可變幾何渦輪的增壓器設(shè)備，尤其用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣渦輪增壓器，正如權(quán)利要求1的前序部分陳述的。本發(fā)明還涉及一種用于所述類(lèi)型的增壓器設(shè)備的導(dǎo)向葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]EP1797283B1已經(jīng)公開(kāi)了一種具有可變幾何渦輪的通用增壓器設(shè)備，其具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在葉片軸承圈中的導(dǎo)向葉片，其中所述導(dǎo)向葉片具有以凸形方式從輪廓鼻部延伸至輪廓端部的表面。
[0003]DE102009006209A1已經(jīng)公開(kāi)了具有可變幾何渦輪的另一增壓器設(shè)備，尤其用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣渦輪增壓器。依靠對(duì)應(yīng)的波浪形式的導(dǎo)向葉片以鳩尾型輪廓的方式，能夠用于許可氣體并聯(lián)進(jìn)入流動(dòng)導(dǎo)管中，在每個(gè)情況下流動(dòng)導(dǎo)管被兩個(gè)相鄰導(dǎo)向葉片劃界，導(dǎo)向葉片制成更統(tǒng)一的并且定向成，使得流入導(dǎo)管中的流入方向?qū)?yīng)于沿周向方向氣體的流動(dòng)方向。以該方式，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)降低調(diào)節(jié)裝置的磨損，從而延長(zhǎng)增壓器設(shè)備的服務(wù)壽命。
[0004]—般來(lái)說(shuō)，公知的排氣渦輪增壓器或者增壓器設(shè)備裝備有影響調(diào)節(jié)可變幾何渦輪的電氣或者氣動(dòng)設(shè)定元件。此處，設(shè)定元件依靠發(fā)動(dòng)機(jī)控制器被驅(qū)動(dòng)并且移動(dòng)調(diào)整桿，而調(diào)整桿又起作用并且旋轉(zhuǎn)致動(dòng)桿。致動(dòng)桿的旋轉(zhuǎn)通過(guò)調(diào)節(jié)軸傳遞至調(diào)節(jié)設(shè)備。為了使設(shè)定設(shè)備、設(shè)定元件以及可變幾何渦輪之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)布置順利地起作用，涉及的所有部件必須呈現(xiàn)最小作用量，此外必須可自由移動(dòng)。
[0005]為了調(diào)節(jié)或者調(diào)整質(zhì)量流量，包括在可變幾何渦輪中的導(dǎo)向葉片的輪廓起重要作用。由于流經(jīng)其周?chē)饔迷趯?dǎo)向葉片輪廓上的氣動(dòng)力生成關(guān)聯(lián)于軸承的開(kāi)口或者關(guān)閉特性(在的區(qū)域中導(dǎo)向葉片軸)。此處，開(kāi)口特性是有利的是，因?yàn)樵谠O(shè)定設(shè)備故障的情形下，盡管功率降低，導(dǎo)向葉片打開(kāi)并且車(chē)輛能夠驅(qū)動(dòng)至工廠，而沒(méi)有問(wèn)題。相反，在關(guān)閉特性的情形下，質(zhì)量流量降低至這種程度而使得發(fā)動(dòng)機(jī)被節(jié)流至出現(xiàn)服務(wù)故障的強(qiáng)度。除了調(diào)整特性，對(duì)輪廓的另一要求是，其呈現(xiàn)可能的最佳效率。尤其在關(guān)閉葉片位置效率是極其重要的特征，因?yàn)樵谠撐恢?，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)行為(動(dòng)力學(xué))。在關(guān)閉葉片位置，高效率水平對(duì)應(yīng)于良好的動(dòng)力學(xué)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明關(guān)注的問(wèn)題是，指明用于通用類(lèi)型的增壓器設(shè)備的改進(jìn)的或者至少可替換實(shí)施例，除了優(yōu)化調(diào)整，還呈現(xiàn)優(yōu)化的響應(yīng)行為。
[0007]根據(jù)本發(fā)明依靠獨(dú)立權(quán)利要求1的主題解決所述問(wèn)題。從屬權(quán)利要求涉及有利實(shí)施例。
[0008]本發(fā)明基于的總體構(gòu)思是，具有可變渦輪幾何的形狀的增壓器設(shè)備的導(dǎo)向葉片的輪廓在底側(cè)區(qū)域中在輪廓鼻部處裝備有凹形凹槽，其中，當(dāng)導(dǎo)向葉片關(guān)閉而且甚至在稍微打開(kāi)位置呈現(xiàn)開(kāi)口特性時(shí)，所述凹槽負(fù)責(zé)優(yōu)化密封的可變幾何渦輪，因而加快響應(yīng)行為。因而根據(jù)本發(fā)明的增壓器設(shè)備具有可變幾何渦輪，其具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在葉片軸承圈中的并且具有頂側(cè)以凸形方式從輪廓鼻部延伸至輪廓端部的導(dǎo)向葉片。此處，根據(jù)本發(fā)明，凹形凹槽在輪廓鼻部處布置在導(dǎo)向葉片的底側(cè)上。利用根據(jù)本發(fā)明具有導(dǎo)向葉片的根據(jù)本發(fā)明的增壓器設(shè)備，由于關(guān)聯(lián)于非常低的調(diào)節(jié)力的導(dǎo)向葉片輪廓的開(kāi)口特性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化調(diào)整。由于形成為凸形的導(dǎo)向葉片的頂側(cè)，此外能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化氣動(dòng)外形，這又關(guān)聯(lián)于高效率。依靠設(shè)置在底側(cè)區(qū)域中的輪廓鼻部處的凹槽，此外各個(gè)導(dǎo)向葉片能夠靠著彼此以相對(duì)密封方式支撐在關(guān)閉狀態(tài)。甚至在導(dǎo)向葉片的僅稍微打開(kāi)位置，也就是說(shuō)在所謂的“最小流量位置”，依靠在流動(dòng)影響區(qū)域，也就是說(shuō)在輪廓鼻部的底側(cè)的凹槽，能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪上的優(yōu)化影響流動(dòng)。
[0009]導(dǎo)向葉片的底側(cè)方便地以凹形方式從凹形凹槽在輪廓鼻部處延伸至輪廓端部，其中，底側(cè)的曲率半徑大于凹槽的曲率半徑。利用導(dǎo)向葉片輪廓的這種設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化渦輪上的流動(dòng)影響行為因而較高效率。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方案在有利的改進(jìn)中，凹槽的曲率半徑R限定為如下:L/2>R>L/12，其中，L代表導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。此處甚至優(yōu)選曲率半徑R落入L/4>R>L/8之間的范圍，特別優(yōu)選在L/5>R>L/7之間的范圍中。依靠這種凹槽的曲率半徑，能夠?qū)崿F(xiàn)特定優(yōu)化響應(yīng)行為，同時(shí)具有低調(diào)節(jié)力高效率水平。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明方案的另一有利實(shí)施例中，相應(yīng)的導(dǎo)向葉片的輪廓被曲率半徑R2圍繞，其中，滿(mǎn)足以下:R/15>R2>R/25。通過(guò)在導(dǎo)向葉片的輪廓端部處這樣選擇曲率半徑R2，能夠?qū)崿F(xiàn)的是，在導(dǎo)向葉片的最小流量位置，優(yōu)化轉(zhuǎn)向排氣流動(dòng)朝向渦輪。
[0012]導(dǎo)向葉片的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方便地位于輪廓中心線(xiàn)上，其中，旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)至輪廓鼻部的間距小于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)至輪廓端部的間距。導(dǎo)向葉片的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)相對(duì)于導(dǎo)向葉片輪廓的這種布置同樣改善了可調(diào)節(jié)性，此外確保各個(gè)導(dǎo)向葉片的開(kāi)口特性。
[0013]本發(fā)明還基于的總體構(gòu)思是，指明用于上述可變幾何渦輪和/或上述增壓器設(shè)備的導(dǎo)向葉片，該導(dǎo)向葉片具有頂側(cè)，該頂側(cè)以凸形方式從輪廓鼻部延伸至輪廓端部，并且在該導(dǎo)向葉片上凹形凹槽布置在輪廓鼻部處導(dǎo)向葉片的底側(cè)。所述類(lèi)型的導(dǎo)向葉片，使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的開(kāi)口特性，由于需要低調(diào)節(jié)力，還易于以及更精確的調(diào)整可變幾何渦輪。
[0014]在附圖的基礎(chǔ)上，從附圖以及從相關(guān)的【附圖說(shuō)明】，本發(fā)明的另一重要特征及優(yōu)勢(shì)將見(jiàn)于從屬權(quán)利要求。
[0015]顯而易見(jiàn)的是，上述特征以及下文將討論的特征不僅可以分別使用在指定組合中，而且可以使用在其他組合中或者各自使用，這并不超出本發(fā)明的范圍。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選示范實(shí)施例圖示于附圖，并且在以下描述中將更詳細(xì)地討論，其中，使用相同附圖標(biāo)記指代相同或者類(lèi)似或者功能相同的部件。
【附圖說(shuō)明】
[0017]在圖中，在每個(gè)情況下示意地:
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明導(dǎo)向葉片稍微打開(kāi)的增壓器設(shè)備的可變渦輪幾何的形狀的視圖，
[0019]圖2是圖1的視圖，但是是放大尺寸并且導(dǎo)向葉片關(guān)閉，
[0020]圖3是輪廓中導(dǎo)向葉片的細(xì)節(jié)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]對(duì)應(yīng)于圖1，根據(jù)本發(fā)明的增壓器設(shè)備I，例如在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中可以呈排氣渦輪增壓器的形式，該增壓器設(shè)備I具有可變幾何渦輪2，具有葉片軸承圈3，以及具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在葉片軸承圈3中的導(dǎo)向葉片4。所述導(dǎo)向葉片4額外地圖示于圖2，再次圖示于圖3的細(xì)節(jié)圖中。關(guān)于導(dǎo)向葉片4，可見(jiàn)的是，其具有以凸形形式從輪廓鼻部5延伸至輪廓端部6的頂側(cè)7。凹形凹槽9(尤其還參見(jiàn)圖2和圖3)布置在輪廓鼻部6處導(dǎo)向葉片4的底側(cè)8上。此處，底側(cè)8同樣以凹形形式從凹形凹槽9延伸至輪廓端部6，其中，底側(cè)8的曲率半徑大于凹槽9的曲率半徑R ο
[0022]此處，凹槽9的曲率半徑R優(yōu)選限定為如下:
[0023]L/2>R>L/12，其中L =導(dǎo)向葉片4的長(zhǎng)度。例如，導(dǎo)向葉片4的長(zhǎng)度可以為18.2mm。
[0024]此處，凹槽9的曲率半徑R特別優(yōu)選限定為如下:
[0025]L/4>R>L/8，其中L再次代表導(dǎo)向葉片4的長(zhǎng)度。在特定地優(yōu)化形式中，凹槽9的曲率半徑 R 為 L/5>R>L/7。
[0026]輪廓端部6是圓的，具體地優(yōu)選具有落入R/15>R2>R/25的范圍內(nèi)的曲率半徑R。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，該比率允許在最小流量位置朝向渦輪優(yōu)化轉(zhuǎn)向排氣流動(dòng)。
[0027]考慮到圖2更詳細(xì)示出凹槽9，可見(jiàn)的是，凹形凹槽9不是開(kāi)始于輪廓鼻部5的末端處，而是與后者隔開(kāi)間距LI，其中，間距LI可以約為0.5mm。凹形凹槽9在縱向方向上的總程度在該情況下由圖3中的L2指代，其中，L2可以約為2.5mm。
[0028]此外，在根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向葉片4和根據(jù)本發(fā)明的可變幾何渦輪2裝備有導(dǎo)向葉片的情形下，導(dǎo)向葉片4的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)10位于輪廓中心線(xiàn)L上，其中，旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)10至輪廓鼻部5的間距小于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)10至輪廓端部6的間距，這使得不僅更容易調(diào)節(jié)而且改善了開(kāi)口特性。
[0029]再次考慮圖2，可見(jiàn)的是，當(dāng)導(dǎo)向葉片4關(guān)閉時(shí)，一個(gè)導(dǎo)向葉片4的凹槽9支撐靠著相鄰導(dǎo)向葉片4的輪廓端部6的頂側(cè)7，由此能夠進(jìn)行相對(duì)密封關(guān)閉可變幾何渦輪。在導(dǎo)向葉片4的稍微打開(kāi)位置，如圖1圖示的，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的凹槽9使得改善了響應(yīng)行為，因?yàn)榘疾?支持各個(gè)導(dǎo)向葉片4的開(kāi)口移動(dòng)。但是，以該方式，不僅明確地影響導(dǎo)向葉片4的開(kāi)口特性或者可變幾何渦輪2的開(kāi)口特性，而且不言而喻地還影響效率。
[0030]如圖3所示的，人們將導(dǎo)向葉片4放置在具有X軸線(xiàn)(橫坐標(biāo))和Y軸線(xiàn)(坐標(biāo))的坐標(biāo)系統(tǒng)中，此處，放置前邊緣和后邊緣在X軸線(xiàn)上，輪廓中心線(xiàn)10在每個(gè)X位置具有用于Y的正值。
[0031]利用根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向葉片4以及根據(jù)本發(fā)明的可變幾何渦輪2或者增壓器設(shè)備I，由于關(guān)聯(lián)于非常低調(diào)節(jié)力的導(dǎo)向葉片4的開(kāi)口特性，能夠?qū)崿F(xiàn)增壓器設(shè)備I的優(yōu)化調(diào)整。由于優(yōu)化的氣動(dòng)外形，主要在凸形形式的頂側(cè)7，此外能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的效率。當(dāng)導(dǎo)向葉片4關(guān)閉時(shí)，它們彼此以?xún)?yōu)化密封行為彼此支撐，由此尤其能夠明確地支持發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)操作模式。但是，如圖1圖示的，在導(dǎo)向葉片4稍微打開(kāi)(最小流量位置)的情形下，凹槽9是特別有利的，因?yàn)樵谠撉闆r下，當(dāng)它們通過(guò)流動(dòng)被撞擊時(shí)凹槽9支持導(dǎo)向葉片4的開(kāi)口移動(dòng)，因而積極地影響響應(yīng)行為。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有可變幾何渦輪(2)的增壓器設(shè)備(I)，尤其用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣渦輪增壓器，其具有導(dǎo)向葉片(4)，所述導(dǎo)向葉片(4)可旋轉(zhuǎn)地安裝在葉片軸承圈(3)中并且具有以凸形形式從輪廓鼻部(5)延伸至輪廓端部(6)的頂側(cè)(7)，其特征在于， 凹形凹槽(9)布置在所述輪廓鼻部(5)處的所述導(dǎo)向葉片(4)的底側(cè)(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述底側(cè)(8)以凹形形式從所述凹形凹槽(9)延伸至所述輪廓端部(6)，其中，所述底側(cè)(8)的曲率半徑大于所述凹槽(9)的曲率半徑R。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下: L/2>R>L/12 其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下: L/4>R>L/8 其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下: L/5>R>L/7 其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中一項(xiàng)所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述輪廓端部(6)是圓的，具有曲率半徑R2，其中，符合以下: R/15>R2>R/2507.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的增壓器設(shè)備，其特征在于， 所述導(dǎo)向葉片(4)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(10)位于輪廓中心線(xiàn)(11)上，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(10)至所述輪廓鼻部(5)的間距小于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(10)至所述輪廓端部(6)的間距。8.—種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的增壓器設(shè)備(I)的導(dǎo)向葉片(4)，導(dǎo)向葉片(4)的所述輪廓鼻部(5)在底側(cè)(8)的區(qū)域中具有凹形凹槽(9)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于， 所述底側(cè)(8)以凹形形式從所述凹形凹槽(9)延伸至輪廓端部(6)，其中，所述底側(cè)(8)的曲率半徑大于所述凹槽(9)的曲率半徑R。10.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于， 所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下: L/2>R>L/12 其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于， 所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下: L/4>R>L/8 其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于，所述凹槽(9)的曲率半徑R限定為如下:L/5>R>L/7其中L =所述導(dǎo)向葉片的長(zhǎng)度。13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于，所述輪廓端部(6)是圓的，具有曲率半徑R2，其中，滿(mǎn)足以下:R/15>R2>R/250
【文檔編號(hào)】F01D17/14GK105986843SQ201610132933
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】M·Sc·羅曼·波爾托拉茨基, 弗洛里安·倫茨, 茵·魯?shù)细瘛な╉f格爾, 謝諾爾·瑟于特, 茵·迪克·瑙恩海姆, 海因茨·貝恩德·海塞爾, 約亨·勞本德?tīng)?
【申請(qǐng)人】博世馬勒渦輪系統(tǒng)有限兩合公司