[发明专利]可变枢转中心VTG叶片以及叶片套件组件

说明书

一种用于可变涡轮几何形状涡轮增压器的叶片套件组件(14)是一个独立的组件并且可以与涡轮增压器分开组装和运输。该叶片套件组件(14)包括在圆周方向上间隔开的多个引导叶片(16)和多个枢转中心(38)。这些枢转中心(38)中的每个枢转中心对应于这些导向叶片(16)中的一个导向叶片。当这些导向叶片(16)的角位置调整时，这些枢转中心(38)相对于这些导向叶片(16)的位置随之而改变。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年1月4日提交的并且题为“可变枢转中心VTG叶片以及叶片套件组件(Variable Pivot Center VTG Vanes And Vane Pack Assembly)”的美国临时申请号61/748,921的优先权及所有权益。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于内燃发动机的可变涡轮几何形状涡轮增压器。更具体而言，本发明涉及一种具有可调导向叶片的可变涡轮几何形状涡轮增压器，这些可调导向叶片具有一个可变枢转中心。

2.相关技术的说明

涡轮增压器是一种与内燃发动机一起使用的强制进气系统。涡轮增压器将压缩的空气传送到发动机进气端从而允许燃烧更多的燃料，因此增加了发动机的功率密度而没有明显地增加发动机的重量。因此，涡轮增压器允许使用较小的发动机而形成与较大的、正常吸气的发动机相同量的功率。在车辆中使用较小发动机具有减小车辆质量、提高性能并且增强燃料经济性的所希望效果。此外，使用涡轮增压器允许被递送至发动机的燃料的完全燃烧，这有助于实现排放物减少这一高度希望的目标。

涡轮增压器包括：一个涡轮机，该涡轮机具有连接至发动机排气歧管上的一个涡轮机壳体；一个压缩机，该压缩机级具有连接至发动机进气歧管上的一个压缩机壳体；以及一个轴承壳体，该轴承壳体将该涡轮机壳体与压缩机壳体连接到一起。该涡轮机包括布置在该涡轮机壳体内的一个涡轮机叶轮，并且该压缩机包括布置在该压缩机壳体内的一个压缩机叶轮。该涡轮机叶轮是由从该排气歧管供应的排气流可旋转地驱动的。一个轴被可旋转地支撑在该轴承壳体内并且将该涡轮机叶轮联接至该压缩机叶轮上，这样使得该涡轮机叶轮的旋转造成该压缩机叶轮的旋转。将该涡轮机叶轮与该压缩机叶轮相连接的轴限定了一条旋转轴线。当该压缩机叶轮旋转时，它将进入该压缩机壳体中的周围空气压缩，由此增大经由发动机进气歧管被递送至发动机汽缸的空气质量流速、空气流密度和空气压力。

为了改善涡轮增压器的效率、响应性或工作范围，通常有利的是调节流向涡轮机叶轮的排气。调节流向涡轮机叶轮的排气的一种方法通常有若干名称，包括可变涡轮几何形状(VTG)、可变几何形状涡轮(VGT)、可变槽口涡轮(VNT)或简单地可变几何形状(VG)。VTG涡轮增压器包括多个可调导向叶片，这些可调导向叶片枢转地支撑在通向涡轮机叶轮的一个叶轮入口中。相邻的导向叶片之间的空间构成用于调节排气流动到涡轮机叶轮的流动通道。通过在预定的角位置范围内在打开位置与关闭位置之间枢转这些导向叶片，这些流动通道的几何形状是可调节的。在打开位置中，这些导向叶片总体上在相对于该轴的旋转轴线径向延伸的位置上取向以允许排气流动穿过叶轮入口而到达涡轮机叶轮。在关闭位置中，这些导向叶片总体上在相对于该轴的旋转轴线切向延伸的位置上取向以阻碍排气流动到涡轮机叶轮。

为了控制传递到发动机的增压压力，对这些导向叶片进行调节以便限制或打开相邻导向叶片之间的流动通道。限制这些流动通道增加了排气撞击涡轮机叶轮的速度，这致使涡轮机叶轮更快地旋转。涡轮机叶轮的旋转增加进而增加了压缩机叶轮的旋转，并且由此增加传递到发动机的增压压力。相反地，打开这些流动通道减小了排气撞击涡轮机叶轮的速度，这致使涡轮机叶轮更慢地旋转。涡轮机叶轮的旋转减少进而减少压缩机叶轮的旋转，并且由此减小传递到发动机的增压压力。这些导向叶片还提供了一种用于控制并且产生发动机中排气背压的方法，这利用排气再循环(EGR)来控制氮氧化物(NOx)的排放。