[发明专利]具有由液压和机械弹力致动的可变涡轮喷嘴的涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可变涡轮喷嘴的废气驱动的涡轮增压器，该可变涡轮喷嘴包括通过与叶片相连的调和环的转动而可调节安装角的叶片阵列，调和环通过包括液压致动器的致动系统而转动，该液压致动器包含在孔中往复可移动的活塞。

背景技术

在美国专利No.6,269,642中描述了上述类型的可变几何形状的涡轮增压器，该专利与本申请被共同拥有，其全部内容在此结合作为参考。用于液压致动器活塞的孔形成在中心壳体的整体部分中。加压的液压流体(机油)通过也布置在中心壳体中的四通液压致动器控制阀供给至孔内。采用了螺线管以便移动四通控制阀的杆。

’642专利中描述的可变几何形状涡轮增压器相对于具有其他可变叶片系统的现有的涡轮增压器而言，减少了复杂性和部件数目，以及增加了可靠性并且减少制造成本。虽然‘642专利的涡轮增压器在现有涡轮增压器的基础上表现出进步，但可以寻求进一步改进。

发明内容

特别地，所需的改进的一个方面是在发动机起动期间与控制可变叶片相关。发动机的曲轴由起动机转动而“接通”时，机油压力非常低，并且实际上实质上为零(0值)。由于在接通时实质上没有油压，用于叶片的液压致动器不能操作控制叶片的位置。因此，没有办法有效地确保叶片处在用于发动机起动的最佳位置。如果叶片在过度关闭的位置，可能产生不合需要的后果(例如，涡轮超速)。本发明涉及一种在接通时可以有效地控制叶片位置的改进。

根据一方面，本发明公开了一种具有可变涡轮喷嘴的涡轮增压器，该可变涡轮喷嘴包括布置在喷嘴中的叶片阵列，每个叶片都可以绕叶片的枢轴线枢转，叶片连接到可转动的调和环从而调和环的转动使得叶片的安装角被调整。可转动的曲轴连接到调和环，从而曲轴的转动运动使得调和环转动。曲柄由致动系统转动，包括：

容纳在形成在中心壳体中的孔中并且在孔中在完全闭合位置、完全打开位置、以及完全闭合位置和完全打开位置之间的中间位置之间往复可移动的活塞，活塞包括活塞杆；

包括连接到孔的液压流体通道的液压系统，用于有选择地在活塞的一侧或相对侧向所述孔供给加压的液压流体，这样分别使得活塞向完全打开位置或向完全闭合位置移动，活塞向完全打开位置的移动对应于叶片在预定方向枢转；

将活塞杆连接到曲轴并且可操作以将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动的机械连杆；以及

布置在活塞以及孔的表面之间的弹簧，弹簧被构造并且布置为在活塞上连续地向活塞的完全打开位置施加弹力。

在一个实施例中，弹簧的弹簧常数和结构被选择为在发动机起动期间当液压流体实质上未加压从而作用在活塞上的液压流体力实质上为零时确保弹力足够将活塞保持在与叶片的预定位置相对应的预定位置。

根据本发明的致动系统能够在发动机起动期间保持预定的叶片位置(在可接受的公差内)，从而可以避免诸如涡轮超速的不合希望的后果。更特别地，弹力足以将活塞向完全打开位置移动，从而在发动机起动时叶片将不会在过度闭合的位置。

在一个实施例中，机械连杆包括布置在活塞杆上的齿条以及紧固到曲轴的小齿轮。小齿轮与齿条啮合从而将活塞的往复运动转换为小齿轮的转动运动，并且因此转换为曲轴的转动运动。

在一个实施例中，活塞的预定位置处于完全打开和完全闭合位置的中间。这是通过选择弹簧使得在活塞的预定位置弹力实质上与必须克服以便从预定位置进一步向完全打开位置移动活塞的总传动机构力大小相等方向相反而完成的。弹力和传动机构力因此在活塞的中间位置相互抵消。

除了在发动机起动时叶片位于更佳位置的优点外，根据本改进的涡轮增压器也可以通过使得活塞直径减小而有益于整个涡轮增压器封装。活塞直径的尺寸趋向于由防止叶片在过度闭合位置变得“粘附”的需要而决定。在现有的涡轮增压器中，通过使得活塞直径较大而避免了叶片粘附从而用于给定油压的液压力将会变得更大并且将克服趋向于将叶片保持在一个位置的叶片传动机构力。有时，也设计叶片使得叶片上的气体负载在趋向于关闭叶片的方向上。因此，为了将叶片向打开位置移动，液压致动器必须克服气体负载和由其他原因引起的传动机构力。然而，根据当前的改进，在打开叶片时弹力帮助液压力并且因此特大尺寸的活塞不是必须的。

附图说明

因此总体上描述了本发明，现在将对附图作出参考，附图并不是必须按比例描绘的，并且其中：

图1是根据本发明的一个实施例的涡轮增压器的分解图；

图2是组装状态的图1的涡轮增压器的侧视图；

图3是图1的涡轮增压器的轴向横截面视图；

图4是涡轮增压器的一部分的分解图；