專利名稱：內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣口，所述內(nèi)燃機(jī)例如為一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
進(jìn)氣口具有下述功能過濾空氣、在空氣到達(dá)渦輪增壓器壓縮機(jī)的葉輪前引導(dǎo)空氣、削弱渦輪增壓器產(chǎn)生的由空氣入口向進(jìn)氣口發(fā)射的噪聲。
通過使用擋板結(jié)構(gòu)(baffle structures)和進(jìn)氣口的聲學(xué)吸收襯里(acoustically absorbent lining)，可以達(dá)到削弱噪聲的目的。
這就出現(xiàn)了一個(gè)問題，擋板結(jié)構(gòu)的幾何形狀并不是完美地跨越渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)工作范圍。擋板結(jié)構(gòu)對(duì)于空氣的引導(dǎo)方式為，空氣以一確定方向進(jìn)入葉輪。所述的確定方向在渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍的邊界處并不理想。這會(huì)導(dǎo)致渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)效率的降低以及在這些邊界處噪聲的增加。
現(xiàn)有技術(shù)已知，在進(jìn)氣口增加一個(gè)可變導(dǎo)向葉片陣列來依靠渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來引導(dǎo)空氣，使得空氣以一最適于渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向進(jìn)入葉輪。但是，在進(jìn)氣口附加一額外的構(gòu)件會(huì)帶來增加進(jìn)氣口中總空氣動(dòng)力損失的負(fù)面效果，因?yàn)轭~外的構(gòu)件會(huì)帶來它所附帶的空氣動(dòng)力損失。此外，使用可變導(dǎo)向葉片陣列非常復(fù)雜而且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明所提供的一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口包括一系列可變位導(dǎo)向葉片(variable position guide vane)，用于引導(dǎo)空氣使得空氣在到達(dá)渦輪增壓器壓縮機(jī)葉輪時(shí)沿一旋轉(zhuǎn)方向渦旋，其特征在于可變位導(dǎo)向葉片由吸聲材料構(gòu)成，使得在進(jìn)氣口中渦輪增壓器噪聲被實(shí)質(zhì)性減少。
優(yōu)選地，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包含多于一個(gè)的葉片部分，所述葉片部分相對(duì)于彼此可移動(dòng)，可變位導(dǎo)向葉片的葉片部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以引起由可變位導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的渦旋的幅度和/或旋轉(zhuǎn)方向的變化。
構(gòu)成每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片的葉片部分可包括一固定葉片部分。
優(yōu)選的，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包含兩個(gè)葉片部分。
在如下所述的作為示例的進(jìn)氣口中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包括一固定葉片部分和一可移動(dòng)葉片部分，可變位導(dǎo)向葉片的可移動(dòng)葉片部分的運(yùn)動(dòng)可以引起由可變位導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的渦旋的幅度和/或旋轉(zhuǎn)方向的變化。
進(jìn)一步的說，在如下所述的進(jìn)氣口中，所述的一系列可變位導(dǎo)向葉片排列在一個(gè)圓圈上，并且可變位導(dǎo)向葉片的固定葉片部分徑向地排布在導(dǎo)向葉片的可移動(dòng)葉片部分外側(cè)。
進(jìn)一步地，在如下所述的進(jìn)氣口中，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定葉片部分和可移動(dòng)葉片部分首尾相接地固定，并且可移動(dòng)葉片部分可圍繞一垂直于所述圓圈所在平面的軸旋轉(zhuǎn)，該軸位于固定和可移動(dòng)葉片部分首尾相接的固定處。
在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定和可移動(dòng)葉片部分優(yōu)選地以鉸鏈的形式首尾相接地固定，鉸鏈的軸構(gòu)成上述垂直于圓圈所在平面的軸。
在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定和可移動(dòng)葉片部分優(yōu)選的均包含一帶孔的金屬片，其中該套中含有吸聲材料。


以下將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1為本發(fā)明的進(jìn)氣口的一部分的分解透視圖，其中該部分包括一系列可變位導(dǎo)向葉片；圖2為本發(fā)明的進(jìn)氣口的剖視圖，該剖視圖中沒有顯示進(jìn)氣口的空氣過濾器；圖3為圖2中沿III-III方向上的剖視圖；圖4為圖3中沿箭頭IV方向上的視圖，其中進(jìn)氣口的端蓋被移去；圖5為一系列導(dǎo)向葉片中一個(gè)可變位導(dǎo)向葉片的透視圖；以及圖6和圖7為對(duì)應(yīng)圖2的半剖圖，圖示了運(yùn)轉(zhuǎn)中的一系列可變位導(dǎo)向葉片。
具體實(shí)施例方式
在圖1至圖4中，進(jìn)氣口1包含一系列可變位導(dǎo)向葉片3，一端蓋5、一出口法蘭(flange)7，一海綿式空氣過濾器(foam air filter)9，一定位環(huán)11和一驅(qū)動(dòng)器(actuator)13，其中，所述的可變位導(dǎo)向葉片3以A為軸排布在一個(gè)圓圈上，且固定在端蓋與出口法蘭之間，所述海綿式空氣過濾器在導(dǎo)向葉片3的圓圈周圍呈圓周狀延伸。
每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3包含一固定葉片部分15和一可移動(dòng)葉片部分17。每個(gè)固定葉片部分15包括一位于該固定葉片部分徑向外端的第一柱體19。此外，每個(gè)葉片部分15包括一位于該葉片部分徑向內(nèi)端的第二柱體21。第一和第二柱體19、21將葉片部分15固定在端蓋5和出口法蘭7之間。每個(gè)可移動(dòng)葉片部分17在該可移動(dòng)葉片部分的徑向外端，與第二柱體21所連接的固定葉片部分15共用一個(gè)第二柱體21。每個(gè)可移動(dòng)葉片部分17可以繞它自己的第二柱體21旋轉(zhuǎn)。每個(gè)葉片部分17包括一位于該葉片部分的徑向內(nèi)端的第三柱體23，其中所述第三柱體23包括一個(gè)栓25。
第三柱體23的栓25位于各自的槽27中，其中所述槽位于定位環(huán)11中。定位環(huán)11包括一突出部分29，其中該突出部分穿過一端蓋5中的孔延伸。驅(qū)動(dòng)器13連接到突出部分29上。驅(qū)動(dòng)器13可以在順時(shí)針或逆時(shí)針方向上圍繞軸A旋轉(zhuǎn)定位環(huán)11。這將依次使栓25和第三柱體23圍繞軸A圓周運(yùn)動(dòng)，從而可使每個(gè)可移動(dòng)葉片部分17以相同幅度以及相同的順時(shí)針/逆時(shí)針方向圍繞其各自的第二柱體21旋轉(zhuǎn)。
在圖5中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3的固定葉片部分15包含一彎曲的帶孔的鋼片套31和一包含在套內(nèi)的吸聲海綿塊，其中所述套在第一和第二柱體19、21之間延伸。相似地，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3的可移動(dòng)葉片部分17包含一彎曲的帶孔的鋼片套35和包含在套內(nèi)的另一吸聲海綿體37，其中所述套在第二和第三柱體21、23之間延伸。固定和可移動(dòng)葉片部分15、17通過形成一鉸鏈以共用第二柱體21。
在進(jìn)氣口的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，渦輪增壓器壓縮機(jī)的葉輪(該葉輪被放置于圖3中的右側(cè)并繞軸A旋轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致空氣在圖2和3中箭頭39的方向上，被徑向吸向葉輪內(nèi)部。空氣行進(jìn)通過海綿式空氣過濾器9和導(dǎo)向葉片3，并且在端蓋5和出口法蘭7之間。導(dǎo)向葉片3引導(dǎo)空氣以引起空氣圍繞軸A以順時(shí)針或逆時(shí)針方向渦旋，或者在空氣被吸向葉輪時(shí)完全不渦旋。渦旋的幅度與方向由導(dǎo)向葉片3的可移動(dòng)葉片部分17的設(shè)定狀態(tài)(setting)決定。圖2中的箭頭41表示圖2中可移動(dòng)葉片部分17的設(shè)定狀態(tài)，在這個(gè)設(shè)定狀態(tài)上導(dǎo)向葉片3不產(chǎn)生渦旋。圖3中箭頭43表示空氣被吸向葉輪。一在端蓋5中的錐狀突出45有益于進(jìn)氣口的空氣動(dòng)力。
在圖2中，可移動(dòng)葉片部分17位于中間部分。在這個(gè)位置上，導(dǎo)向葉片3并不產(chǎn)生渦旋。圖6和圖7顯示了可移動(dòng)葉片部分17的設(shè)定狀態(tài)，在這個(gè)設(shè)定狀態(tài)上，導(dǎo)向葉片3會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的如箭頭47和49所表示的順時(shí)針和逆時(shí)針的渦旋。因此，為了得到順時(shí)針的渦旋，可移動(dòng)葉片部分17圍繞第二柱體21以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。同樣的，為了得到逆時(shí)針的渦旋，葉片部分17圍繞柱體21以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。順時(shí)針/逆時(shí)針渦旋的幅度由葉片部分17旋轉(zhuǎn)的角度決定。
可移動(dòng)葉片部分17的設(shè)定狀態(tài)由渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)決定。這一設(shè)定狀態(tài)可通過驅(qū)動(dòng)器13的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。選定一個(gè)設(shè)定狀態(tài)，以使得由導(dǎo)向葉片3產(chǎn)生的渦旋為，空氣以特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所需要的方向進(jìn)入葉輪。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于具有產(chǎn)生順時(shí)針和逆時(shí)針渦旋的能力，可變位導(dǎo)向葉片3可以產(chǎn)生與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同或相反的渦旋。因此，導(dǎo)向葉片3可以在到達(dá)葉輪前產(chǎn)生根據(jù)渦輪增壓器/發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)所要求的、所謂的正(相同方向)或反(相反方向)渦旋的可變的幅度。
依照本發(fā)明，導(dǎo)向葉片3除了可以產(chǎn)生順時(shí)針/逆時(shí)針渦旋的可變的幅度，也可以用于削弱渦輪增壓器的噪聲，其中所述噪聲由空氣入口向進(jìn)氣口發(fā)射。導(dǎo)向葉片3具有這種特性是由于其由吸聲材料構(gòu)成所帶來的優(yōu)點(diǎn)。
可以設(shè)想，如上所述的進(jìn)氣口將產(chǎn)生順時(shí)針/逆時(shí)針渦旋可變幅度的操作和吸收聲音的操作合并為通過一個(gè)且相同的構(gòu)件(也就是說一系列可變位導(dǎo)向葉片3)實(shí)現(xiàn)。因此，相比于這兩種操作都由分離的專用構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的進(jìn)氣口，本發(fā)明的進(jìn)氣口的總空氣動(dòng)力損失可以減少。
在如上所述的進(jìn)氣口中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3包含兩個(gè)葉片部分15、17，其中一個(gè)是可移動(dòng)的而另一個(gè)不能移動(dòng)，并且兩者均由吸聲材料構(gòu)成。可以得知，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片可以僅包含一個(gè)葉片部分，其中該葉片部分為可移動(dòng)的并且由吸聲材料構(gòu)成，因此可以具有產(chǎn)生順時(shí)針/逆時(shí)針渦旋可變幅度和吸收聲音的兩個(gè)特性。
在如上所述的進(jìn)氣口中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3包含兩個(gè)葉片部分15、17，其中一個(gè)是可以移動(dòng)的而另一個(gè)不能移動(dòng)。可以得知，這兩個(gè)葉片部分可以是兩個(gè)都可移動(dòng)的并且為同步移動(dòng)以便產(chǎn)生所需的順時(shí)針/逆時(shí)針渦旋的幅度。
在如上所述的進(jìn)氣口中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3包含兩個(gè)葉片部分15、17?？梢缘弥?，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片可以包含三個(gè)或更多的葉片部分。
在如上所述的進(jìn)氣口中，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3中，固定和可移動(dòng)葉片部分15、17鉸連在一起?？梢缘弥?，這個(gè)鉸連可以被省略，可以為葉片部分15、17獨(dú)立分布但是彼此緊鄰。因此，固定葉片部分15可以如前所述的從第一柱體19向第二柱體21延伸，但是可移動(dòng)葉片部分17不再共用第二柱體21?？梢苿?dòng)葉片部分17繞另一柱體轉(zhuǎn)動(dòng)，該柱體緊鄰第二柱體21。
在如上所述的進(jìn)氣口中，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3中，固定和可移動(dòng)葉片部分15、17為同樣的結(jié)構(gòu)。可以得知，如果最終的一系列可變位導(dǎo)向葉片可以達(dá)到所需的渦輪增壓器噪聲的減少，那么固定和可移動(dòng)葉片部分的結(jié)構(gòu)可以是不同的。例如，可移動(dòng)葉片部分17可能不由吸聲材料構(gòu)成，也能達(dá)到所需的噪聲的減少。
在如上所述的進(jìn)氣口中，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片3包含一固定葉片部分15和一可移動(dòng)葉片部分17，這兩個(gè)部分都可吸聲，并且所產(chǎn)生的渦旋的幅度/方向的變化可通過旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)葉片部分17來完成?？梢缘弥?，這個(gè)兩部分的導(dǎo)向葉片3可以由一個(gè)一部分的導(dǎo)向葉片代替，所述一部分的導(dǎo)向葉片包含一單獨(dú)的疊片形式的葉片，并且由吸聲材料構(gòu)成，它具有可伸縮或彎曲的特性，因此可以達(dá)到所需的渦旋的幅度/方向的變化。伸縮或彎曲可以適宜地借由單獨(dú)葉片的徑向內(nèi)端/外端中的一者或兩者圍繞軸A的大致的圓周運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口包括一系列可變位導(dǎo)向葉片，用于引導(dǎo)空氣使得空氣到達(dá)渦輪增壓器壓縮機(jī)葉輪時(shí)沿一旋轉(zhuǎn)方向渦旋，其特征在于，可變位導(dǎo)向葉片被制造成包括有吸聲材料，以實(shí)質(zhì)性地減少進(jìn)氣口處渦輪增壓器的噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣口，其特征在于，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包含多于一個(gè)的葉片部分，葉片部分相對(duì)于彼此可以移動(dòng)，可變位導(dǎo)向葉片的葉片部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)引起由可變位導(dǎo)向葉片所產(chǎn)生的渦旋的幅度和/或旋轉(zhuǎn)方向的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進(jìn)氣口，其特征在于，構(gòu)成每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片的葉片部分包括一固定葉片部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進(jìn)氣口，其特征在于，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包含兩個(gè)葉片部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣口，其特征在于，每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片包含一固定葉片部分和一可移動(dòng)葉片部分，可變位導(dǎo)向葉片的可移動(dòng)葉片部分的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起由可變位導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的渦旋的幅度和/或旋轉(zhuǎn)方向的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣口，其特征在于，所述一系列可變位導(dǎo)向葉片排列在一個(gè)圓圈上，并且導(dǎo)向葉片的固定葉片部分徑向地排布在導(dǎo)向葉片的可移動(dòng)葉片部分外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的進(jìn)氣口，其特征在于，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定葉片部分和可移動(dòng)葉片部分首尾相接地固定，并且可移動(dòng)葉片部分可圍繞一垂直于所述圓圈所在平面的軸旋轉(zhuǎn)，該軸位于固定和可移動(dòng)葉片部分首尾相接的固定處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣口，其特征在于，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定和可移動(dòng)葉片部分以鉸鏈的形式首尾相接地固定，鉸鏈的軸構(gòu)成上述垂直于圓圈所在平面的軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任意一項(xiàng)的進(jìn)氣口，其特征在于，在每個(gè)可變位導(dǎo)向葉片中，固定和可移動(dòng)葉片部分均包含一帶孔的金屬片套，其中該套中含有吸聲材料。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣口，所述的進(jìn)氣口包括一系列可變位導(dǎo)向葉片，用于引導(dǎo)空氣使得空氣到達(dá)渦輪增壓器壓縮機(jī)葉輪時(shí)沿一旋轉(zhuǎn)方向渦旋，其特征在于可變位導(dǎo)向葉片被制造成包括吸聲材料，以實(shí)質(zhì)性地減少進(jìn)氣口處的渦輪增壓器的噪聲。
文檔編號(hào)F01D5/28GK101052784SQ200680001162
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月28日
發(fā)明者彼得·凱 申請(qǐng)人:西門子公司