專(zhuān)利名稱(chēng)：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渦輪機(jī)。該可變幾何渦輪機(jī)可以例如形成渦輪增壓器的一部分。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器是眾所周知的以高于大氣壓的壓力(增加壓力)向內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口供給空氣的裝置。傳統(tǒng)的渦輪增壓器大致上包括安裝在渦輪機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸上的由廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪，所述渦輪機(jī)殼體被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)出口歧管的下游。渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)使安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸另一端上的壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口歧管輸送壓縮空氣。渦輪增壓器軸一般被包括適當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的軸頸和推力軸承支撐，其位于連接 渦輪機(jī)和壓縮機(jī)葉輪殼體之間的中心軸承座內(nèi)。典型的渦輪增壓器中的渦輪機(jī)部分包括安裝有渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)腔室；限定于環(huán)繞渦輪機(jī)腔室設(shè)置的相對(duì)徑向壁之間的環(huán)形進(jìn)氣口 ；環(huán)繞環(huán)形進(jìn)氣口設(shè)置的進(jìn)氣口渦殼；以及自渦輪機(jī)腔室延伸的出口通道。所述通道與渦輪機(jī)腔室連通，使得進(jìn)入進(jìn)氣口渦殼的增壓廢氣通過(guò)進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)流到出口通道，同時(shí)使渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。此外已知的是，通過(guò)在進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)置葉片(稱(chēng)之為噴嘴葉片)來(lái)提高渦輪機(jī)的性能以便使流動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣口的氣體偏轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，流動(dòng)通過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣通道(其由相鄰的葉片所限定)，上述進(jìn)氣通道可引起氣流渦旋，使流動(dòng)方向朝向渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)可以具有固定或者可變幾何類(lèi)型。可變幾何渦輪機(jī)與固定幾何渦輪機(jī)的區(qū)別在于其進(jìn)氣口的尺寸可以改變以便在氣體質(zhì)量流率范圍內(nèi)優(yōu)化氣體流速，這樣渦輪機(jī)的輸出功率可以改變以便適應(yīng)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)要求。例如，當(dāng)傳送到渦輪機(jī)的廢氣量相對(duì)低時(shí)，到達(dá)渦輪機(jī)葉輪的氣體流速保持在一定的水平，其通過(guò)利用可變幾何機(jī)構(gòu)減小進(jìn)氣口的尺寸而確保渦輪機(jī)的高效運(yùn)行。設(shè)有可變幾何渦輪機(jī)的渦輪增壓器被稱(chēng)為可變幾何渦輪增壓器。設(shè)置于可變幾何渦輪機(jī)增壓器內(nèi)的噴嘴葉片可以具有不同的形式。在一種類(lèi)型中，被稱(chēng)為“滑動(dòng)噴嘴環(huán)”，所述葉片被固定到軸向可移動(dòng)的壁上，該壁滑動(dòng)穿過(guò)進(jìn)氣通道。所述軸向可移動(dòng)壁向罩板移動(dòng)以關(guān)閉進(jìn)氣通道，并且在這樣做時(shí)，葉片通過(guò)罩板中的孔?；蛘?，噴嘴環(huán)固定于渦輪機(jī)的一個(gè)壁而罩板在葉片的上方移動(dòng)以改變進(jìn)氣通道的尺寸?？勺儙缀螜C(jī)構(gòu)的可移動(dòng)部件(無(wú)論是噴嘴環(huán)還是罩板)受到支撐以便在一部分渦輪增壓器殼體(通常是渦輪機(jī)殼體或渦輪增壓器軸承座)內(nèi)的腔內(nèi)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。上述殼體可相對(duì)腔壁密封以便減少或防止噴嘴環(huán)背面周?chē)牧黧w泄漏?？勺儙缀螜C(jī)構(gòu)的可移動(dòng)壁可通過(guò)由致動(dòng)器和聯(lián)動(dòng)裝置構(gòu)成的合適致動(dòng)器組件進(jìn)行軸向位移。這種已知的致動(dòng)器組件的一個(gè)實(shí)例例如在US5，868，552中有所披露。聯(lián)動(dòng)裝置包括軛，其樞轉(zhuǎn)支撐在軸承座內(nèi)且具有兩個(gè)臂，每個(gè)臂延伸與其上安裝有可移動(dòng)部件(在該情況下為噴嘴環(huán))的相應(yīng)推桿的端部接合。軛安裝到一個(gè)軸上，該軸在軸承座內(nèi)徑向滑動(dòng)且支撐處于軸承座外部的曲軸，其可以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到致動(dòng)器。使得軛移動(dòng)的致動(dòng)器采取各種形式，包括氣動(dòng)，液壓和電氣的形式，且可以各種方式鏈接到軛。致動(dòng)器通常在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECT)的控制下調(diào)節(jié)可移動(dòng)壁的位置，以便改變通過(guò)渦輪機(jī)的氣流，從而滿足性能要求。在使用過(guò)程中，通過(guò)流動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣口的氣體將軸向力施加到可移動(dòng)壁上，該軸向力必須由致動(dòng)器組件提供。此外，作為使得氣流葉片通道朝向渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)的結(jié)果，扭矩被施加到噴嘴環(huán)上。如果噴嘴環(huán)是可變幾何機(jī)構(gòu)的可移動(dòng)壁，則扭矩也必須由致動(dòng)器組件(諸如聯(lián)動(dòng)裝置的一部分)激發(fā)或另外提供。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是消除或減輕上述缺陷。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供改進(jìn)或替代的可變幾何機(jī)構(gòu)和渦輪機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種可變幾何渦輪機(jī)，包括渦輪機(jī)葉輪，其安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口 ；以及圓柱形套筒，其可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸；其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，同等數(shù)目的進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道；其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離，這樣氣體離開(kāi)第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣通道的氣體流動(dòng)路徑與氣體離開(kāi)第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣通道的氣體流動(dòng)路徑在周向上偏尚。應(yīng)該意識(shí)到軸向偏離的進(jìn)氣通道包括具有不同軸向位置的進(jìn)氣通道和/或具有不同軸向延伸程度的進(jìn)氣通道。軸向偏離的進(jìn)氣通道可間隔開(kāi)、相鄰或軸向重疊。第一和第二進(jìn)氣口部分可彼此相鄰。延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離。延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離的周向距離是將第一進(jìn)氣口部分或第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的兩個(gè)相鄰葉片分隔開(kāi)的周向距離的大約一半。第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片可具有大致相同的外徑和不同的內(nèi)徑。備選的，第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片可具有不同的外徑和基本相同的內(nèi)徑。作為另一備選實(shí)施例，在第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的相應(yīng)外徑和內(nèi)徑可不同的，或者可大致相同。本發(fā)明的第二方面提供一種可變幾何渦輪機(jī)，其包括其包括渦輪機(jī)葉輪，其安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口 ；以及圓柱形套筒，其可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸；其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道；其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布不同；以及其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布是非均勻的。延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造可不同。延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布不同。第一和第二進(jìn)氣口部分可彼此相鄰。優(yōu)選的，延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布是非均勻的。本發(fā)明的第三方面提供一種可變幾何渦輪機(jī)，其包括渦輪機(jī)葉輪，其安裝成用于 圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口 ；以及圓柱形套筒，其可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸；其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道；其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離；以及其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目多于延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的大約50%。優(yōu)選的，延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目多于延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的大約75%，甚至更優(yōu)選多于延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的大約85%或更多，此外甚至更優(yōu)選多于延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的大約95 %至99 %。尤其優(yōu)選的是，第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目與第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目大致相同，但少于第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目。第一和第二進(jìn)氣口部分可彼此相鄰。第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片可具有大致相同的外徑和不同的內(nèi)徑。備選的，第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片可具有不同的外徑和基本相同的內(nèi)徑。作為另一備選實(shí)施例，在第一和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的相應(yīng)外徑和內(nèi)徑可不同的，或者可大致相同。延伸到第一和/或第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布是非均勻的。一種可變幾何渦輪機(jī)，包括圍繞渦輪機(jī)葉輪的環(huán)形進(jìn)氣口，所述渦輪機(jī)葉輪安裝成用于圍繞由殼體限定的渦輪腔室內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，渦輪腔室具有在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的且環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的環(huán)形進(jìn)氣口，環(huán)形進(jìn)氣口包括第一和第二周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的第一對(duì)進(jìn)氣通道；以及第三和第四周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的第二對(duì)進(jìn)氣通道；其中第二對(duì)進(jìn)氣通道與第一對(duì)進(jìn)氣通道軸向間隔開(kāi)；以及其中圓柱形套筒支撐在殼體內(nèi)，以便在軸向方向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變環(huán)形進(jìn)氣口的尺寸；以及其中套筒可在至少第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在第一位置，第一對(duì)進(jìn)氣通道的每個(gè)進(jìn)氣通道朝向氣流至少部分開(kāi)放，以及第二對(duì)進(jìn)氣通道朝向氣流完全開(kāi)放，而在第二位置，第一對(duì)進(jìn)氣通道完全阻斷氣流，而第二對(duì)進(jìn)氣通道的每個(gè)進(jìn)氣通道至少部分阻斷氣流。廢氣通?？山?jīng)由周?chē)仛ち飨颦h(huán)形進(jìn)氣口。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，蝸殼可軸向或周向分隔開(kāi)，因此環(huán)形進(jìn)氣口限定在蝸殼或蝸殼的任意分隔開(kāi)部分的下游。在這種蝸殼分隔開(kāi)的渦輪機(jī)中，相鄰的蝸殼部分通常彼此不連通，除了在相鄰蝸殼部分終止于進(jìn)氣口處的下游端處。進(jìn)氣口的內(nèi)側(cè)和外側(cè)壁例如可以是限定渦殼的延續(xù)的壁。通常情況下，進(jìn)氣口的最大寬度將相應(yīng)于由渦輪機(jī)葉輪葉片的尖端旋轉(zhuǎn)所掃掠過(guò)的面積。當(dāng)套筒處于第二位置時(shí)，第二對(duì)進(jìn)氣通道的每個(gè)進(jìn)氣通道可完全阻斷氣流。
三對(duì)進(jìn)氣通道，其與第一對(duì)和第二對(duì)進(jìn)氣通道兩者都軸向位移間隔開(kāi)。這種實(shí)施例可包括由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的軸向位移間隔開(kāi)的四對(duì)或多對(duì)進(jìn)氣通道。當(dāng)套筒處于第二位置時(shí)，由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的所述軸向間隔開(kāi)的成對(duì)進(jìn)氣通道中只有一對(duì)進(jìn)氣通道可完全阻斷氣流，由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道的剩余對(duì)進(jìn)氣通道至少部分阻斷氣流。成對(duì)的進(jìn)氣通道的每一個(gè)進(jìn)氣通道可為環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道的相應(yīng)環(huán)形陣列的一部分。每對(duì)進(jìn)氣通道或進(jìn)氣通道環(huán)形陣列可包括大體上軸向重合的通道。至少一對(duì)進(jìn)氣通道或至少一個(gè)進(jìn)氣通道環(huán)形陣列的至少一個(gè)進(jìn)氣通道可與相鄰對(duì)進(jìn)氣通道或相鄰進(jìn)氣通道環(huán)形陣列的至少一個(gè)進(jìn)氣通道軸向重疊。套筒的第一位置可為開(kāi)放位置，其中由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的所述成對(duì)進(jìn)氣通道或進(jìn)氣通道環(huán)形陣列的每一個(gè)進(jìn)氣通道朝向氣流開(kāi)放。套筒的第二位置可為封閉位置，其中套筒的自由端跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口凸出且鄰接內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁。套筒可受控地定位于所述第一和第二位置之間。在一些實(shí)施例中，由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的每個(gè)環(huán)形陣列的進(jìn)氣通道數(shù)目可相同。在其它實(shí)施例中，由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的一個(gè)環(huán)形陣列的進(jìn)氣通道數(shù)目可與由周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道構(gòu)成的至少另一個(gè)環(huán)形陣列的進(jìn)氣通道數(shù)目不同?？勺儙缀螠u輪機(jī)可包括渦輪機(jī)葉輪，其被安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口，其中圓柱形套筒安裝在殼體內(nèi)以便可軸向滑動(dòng)移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的至少一部分，從而改變環(huán)形進(jìn)氣口的尺寸，所述可變幾何渦輪機(jī)還包括至少一個(gè)環(huán)形隔板，其與環(huán)形進(jìn)氣口的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁軸向間隔開(kāi)，以便將環(huán)形進(jìn)氣口分隔成軸向相鄰的環(huán)形部分，且其中進(jìn)氣葉片軸向延伸跨過(guò)由所述或每個(gè)隔板限定的至少兩個(gè)所述環(huán)形部分。同樣的，氣體可經(jīng)由環(huán)繞環(huán)形進(jìn)氣口的環(huán)形蝸殼或類(lèi)似腔室流向環(huán)形進(jìn)氣口。在一些實(shí)施例中，蝸殼可給分隔開(kāi)的蝸殼，例如分隔成單獨(dú)的軸向或周向部分，上述部分例如可接收來(lái)自不同源(例如，在多缸內(nèi)燃機(jī)中汽缸的不同腔內(nèi))的氣體。在本發(fā)明的實(shí)施例中，進(jìn)氣口和隔板將處于蝸殼或分隔開(kāi)的蝸殼的任意蝸殼部分的下游?？勺儙缀螠u輪機(jī)可包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣口隔板，其將環(huán)形進(jìn)氣口軸向分隔成三個(gè)或更多的環(huán)形區(qū)域，其中進(jìn)氣葉片延伸跨過(guò)至少三個(gè)所述環(huán)形區(qū)域。至少一些進(jìn)氣葉片可延伸跨過(guò)在內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間的環(huán)形進(jìn)氣口的整個(gè)寬度。例如，一個(gè)進(jìn)氣葉片環(huán)形陣列可延伸跨過(guò)在內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間的環(huán)形進(jìn)氣口，以及兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)形進(jìn)氣口隔板可在環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)軸向間隔開(kāi)，上述隔板連同葉片一起限定三個(gè)或更多的軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。可變幾何渦輪機(jī)可包括渦輪機(jī)葉輪，其安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)。殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口，其中環(huán)形進(jìn)氣口由兩個(gè)或多個(gè)環(huán)形進(jìn)氣口隔板軸向分隔成相鄰的環(huán)形區(qū)域，以及其中圓柱形套筒安裝在殼體內(nèi)以便可軸向滑動(dòng)移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的至少一部分，從而改變環(huán)形進(jìn)氣口的尺寸。至于其它可變幾何渦輪機(jī)，環(huán)形進(jìn)氣口可限定在周?chē)鷾u輪(其可為分隔開(kāi)的蝸 殼)或類(lèi)似氣體腔室的下游。進(jìn)氣葉片可延伸跨過(guò)至少一個(gè)環(huán)形區(qū)域以便將該環(huán)形區(qū)域分隔成周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道陣列。包括如上所述進(jìn)氣葉片的一些可變幾何渦輪機(jī)可為如此的，以致于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口環(huán)形部分的至少大多數(shù)葉片的后邊緣具有的半徑可大于限定環(huán)形部分的隔板的內(nèi)徑。在一些可變幾何渦輪機(jī)中，延伸跨過(guò)進(jìn)氣口環(huán)形部分的所有葉片的后邊緣具有的半徑可大于限定環(huán)形部分的隔板的內(nèi)徑。在一些實(shí)施例中，每個(gè)環(huán)形隔板具有的內(nèi)徑可小于環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)任意葉片的前邊緣內(nèi)徑。延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第一環(huán)形部分內(nèi)的葉片數(shù)目可與延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第二環(huán)形部分內(nèi)的葉片數(shù)目不同。延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第一環(huán)形部分內(nèi)的至少一個(gè)葉片可具有不同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第二環(huán)形部分的至少一些葉片的構(gòu)造。例如，延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第一環(huán)形部分內(nèi)的葉片可具有不同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第二環(huán)形部分的葉片的旋渦角。延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第一環(huán)形部分的至少一些葉片的后邊緣可具有不同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第二環(huán)形部分的至少一些葉片的后邊緣的半徑。在一些實(shí)施例中，延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第一環(huán)形部分的所有葉片的后邊緣可具有不同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口第二環(huán)形部分的所有葉片的后邊緣的半徑。在一些實(shí)施例中，延伸跨過(guò)進(jìn)氣口一個(gè)環(huán)形部分的葉片的后邊緣可具有最小半徑，其不同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口任意其它環(huán)形部分的葉片后邊緣的半徑。一些可變幾何渦輪機(jī)可包括至少兩個(gè)所述環(huán)形隔板，其將環(huán)形進(jìn)氣口軸向分隔成至少三個(gè)軸向相鄰的環(huán)形區(qū)域。套筒在限定進(jìn)氣口最大和最小寬度的位置之間的移動(dòng)限定相應(yīng)于所述或每個(gè)環(huán)形隔板的軸向位置的離散位置。因此，在一些可變幾何渦輪機(jī)中，套筒可受控地以逐步進(jìn)行的方式在可相應(yīng)于開(kāi)放位置、封閉位置以及中間位置的離散位置之間移動(dòng)，其中每個(gè)中間位置相應(yīng)于環(huán)形隔板的位置。在這種中間位置，套筒的自由端可與隔板的前邊緣軸向?qū)?zhǔn)。一些可變幾何渦輪機(jī)可包括至少兩個(gè)所述環(huán)形隔板，其將環(huán)形進(jìn)氣口軸向分隔成至少三個(gè)軸向相鄰的環(huán)形部分，其中至少一個(gè)所述環(huán)形部分不包括任何進(jìn)氣葉片?？勺儙缀螠u輪機(jī)可包括渦輪機(jī)葉輪，其被安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)。殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口，其中進(jìn)氣葉片的環(huán)形陣列在進(jìn)氣口的內(nèi)偵彳壁和外側(cè)壁之間延伸，在相鄰的進(jìn)氣葉片之間限定周向間隔開(kāi)的葉片通道，以及其中大體上周向延伸的隔板壁在至少一些相鄰的進(jìn)氣葉片對(duì)之間延伸，以便將相應(yīng)的葉片通道分隔成軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道。至少隔板壁可為環(huán)形的?？勺儙缀螠u輪機(jī)可包括渦輪機(jī)葉輪，其被安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)。殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口，其中環(huán)形進(jìn)氣口包括噴嘴結(jié)構(gòu)，其包括通常朝向渦輪機(jī)葉輪延伸的基本管形進(jìn)氣通道的環(huán)形陣列，其中進(jìn)氣通道的環(huán)形陣列包括至少三個(gè)軸向位移間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道。噴嘴結(jié)構(gòu)可設(shè)置于環(huán)形蝸殼(其可軸向或周向分隔)的下游，其環(huán)繞著環(huán)形進(jìn)氣通道以便將氣流傳送到環(huán)形進(jìn)氣通道。 進(jìn)氣通道可具有沿著其部分長(zhǎng)度的常規(guī)菱形，五角形，六角形或其它多邊形橫截面。在一些可變幾何渦輪機(jī)中，任何給定的進(jìn)氣通道的幾何形狀可沿其長(zhǎng)度變化。例如，進(jìn)氣通道的橫截面積可減少到最低限度然后再增加。類(lèi)似的，橫截面積可在沿其長(zhǎng)度的不同位置處改變形狀。例如，進(jìn)氣通道可在其進(jìn)氣口(上游)端具有一個(gè)橫截面，而在其排氣口(下游)端具有另一個(gè)橫截面。能有其入口的一個(gè)斷面(上游)結(jié)束和另一個(gè)在其出口處的橫截面(下游)結(jié)束。橫截面可沿其長(zhǎng)度從進(jìn)氣口到排氣口逐漸變化。進(jìn)氣通道可基本是直的或可以是彎曲的。在這兩種情況下，橫截面都會(huì)相對(duì)于渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向向前或向后掃掠?？纱嬖趦蓚€(gè)或多個(gè)相鄰的進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。相鄰的環(huán)形陣列可包括不同數(shù)目和/或不同尺寸和/或不同幾何形狀或構(gòu)造的進(jìn)氣通道。例如，一個(gè)環(huán)形陣列通道可限定不同于另一個(gè)環(huán)形陣列通道的旋渦角。進(jìn)氣通道可由位于環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)環(huán)形進(jìn)氣口隔板限定，其中相鄰的進(jìn)氣口隔板彼此接觸或另外在周向間隔開(kāi)的位置處彼此結(jié)合以便在接觸區(qū)域之間限定進(jìn)氣通道。環(huán)形進(jìn)氣口隔板可在周向成波形，這樣在相鄰隔板之間的接觸區(qū)域大體上延伸跨過(guò)每個(gè)環(huán)形隔板的整個(gè)徑向?qū)挾?。本發(fā)明任意方面的圓柱形套筒可安裝在通過(guò)所述內(nèi)側(cè)壁與進(jìn)氣通道隔開(kāi)的殼體腔室內(nèi)，其中圓柱形套筒的自由端從所述腔室延伸到環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)以便限定環(huán)形進(jìn)氣口的覽度。因此可在套筒的自由端和外側(cè)壁之間限定通過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的氣流。在一些可變幾何渦輪機(jī)中，殼體包括軸承座或中央殼體部分，以及渦輪機(jī)殼體部分，其中渦輪機(jī)葉輪在軸承座/中央殼體與渦輪殼體部分之間限定的腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及其中圓柱形套筒安裝成在軸承座/中央殼體內(nèi)限定殼體腔室。本發(fā)明任意方面的圓柱形套筒可安裝在通過(guò)所述外側(cè)壁與進(jìn)氣通道隔開(kāi)的殼體腔室內(nèi)，其中圓柱形套筒的自由端從所述腔室延伸到環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)以便限定環(huán)形進(jìn)氣口的覽度。
因此，可在套筒的自由端和內(nèi)側(cè)壁之間限定通過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的氣流。在一些可變幾何渦輪機(jī)中，殼體包括軸承座或中央殼體部分，以及渦輪機(jī)殼體部分，其中渦輪機(jī)葉輪在軸承座/中央殼體與渦輪殼體部分之間限定的腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及其中圓柱形套筒安裝成在渦輪機(jī)殼體內(nèi)限定殼體腔室。圓柱形套筒優(yōu)選可移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的外徑以便選擇性地相對(duì)于通過(guò)渦輪機(jī)的氣流阻斷相應(yīng)進(jìn)氣通道或部分的上游端。然而，在其它可變幾何渦輪機(jī)中，圓柱形套筒優(yōu)選可移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口的內(nèi)徑以便選擇性地相對(duì)于通過(guò)渦輪機(jī)的氣流阻斷相應(yīng)進(jìn)氣通道或部分的下游端。可變幾何渦輪機(jī)可包括渦輪機(jī)葉輪，其被安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口，且還包括與環(huán)形進(jìn)氣口的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁軸向間隔開(kāi)的至少一個(gè)環(huán)形隔板以便將環(huán)形進(jìn)氣口分隔成軸向相鄰的環(huán)形部分，以及圓柱形套筒可在環(huán)形進(jìn)氣口內(nèi)圍繞環(huán)形進(jìn)氣口部分的外徑和 所述至少一個(gè)環(huán)形隔板軸向移動(dòng)以便改變?cè)谔淄沧杂啥撕蛢?nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口的尺寸。再次，環(huán)形進(jìn)氣口可限定在周?chē)仛?包括分隔開(kāi)的蝸殼或用于將氣流傳動(dòng)到環(huán)形進(jìn)氣口的腔室)的下游。在套筒自由端和內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁之間限定進(jìn)氣口的有效軸向?qū)挾?取決于套筒安裝在殼體的哪一側(cè))。在一些可變幾何渦輪機(jī)中，圓柱形套筒安裝成以逐步進(jìn)行的方式在開(kāi)放位置、封閉位置以及相應(yīng)于所述或每個(gè)環(huán)形隔板的一個(gè)或多個(gè)位置之間移動(dòng)。因此套筒限制到在離散的預(yù)定位置之間移動(dòng)，其中一些相應(yīng)于進(jìn)氣口隔板的位置。在一些實(shí)施例中，可防止套筒定位成其自由端位于相鄰的隔板之間。一個(gè)或多個(gè)葉片可延伸跨過(guò)至少一個(gè)環(huán)形進(jìn)氣口部分。因此，提供控制或操作根據(jù)本發(fā)明渦輪機(jī)的方法，其中套筒以離散的軸向步驟在相應(yīng)于開(kāi)放位置、封閉位置以及中間位置(在該位置，套筒的自由端與環(huán)形進(jìn)氣口隔板對(duì)準(zhǔn))的位置之間移動(dòng)。


現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行描述。圖I是通過(guò)包括可變幾何渦輪機(jī)的已知渦輪增壓器的軸向橫截面；圖2是示意示出沿著圖I所示渦輪機(jī)的環(huán)形進(jìn)氣口一部分周邊的徑向視圖；圖3是通過(guò)包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可變幾何渦輪機(jī)的渦輪增壓器一部分的軸向橫截面；圖4a和4b示出圖3所示渦輪機(jī)的噴嘴組件的細(xì)節(jié)；圖5是示意示出沿著圖4a和4b所示噴嘴組件的環(huán)形進(jìn)氣口一部分周邊的徑向視圖；圖6是示出圖5的示意視圖變化以便示出形成圖4a和4b所示噴嘴組件一部分的套筒的示意圖；圖7a到7g是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的可變幾何渦輪機(jī)一部分的軸向橫截面；
圖8a_8c示意示出本發(fā)明的另外實(shí)施例；圖9a_9c示意示出本發(fā)明的另外實(shí)施例；圖10至IOe示意示出本發(fā)明另外實(shí)施例的組成部分；圖Ila至Ile示意示出本發(fā)明另外實(shí)施例的組成部分；圖12a至12e示意示出本發(fā)明另外實(shí)施例的組成部分；圖13a至圖13f、14a至14d、16a至16d以及圖17至22的每幅圖是示意示出根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的沿相應(yīng)進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)的周向部分的徑向視圖；圖23至24是示意示出本發(fā)明實(shí)施例的軸向橫截面；圖26是示意示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿環(huán)形進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)的周向部分的徑向視 圖；圖27a到27b示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪機(jī)和噴嘴組件的部分；圖28和圖29的每幅圖是示意示出根據(jù)本發(fā)明相應(yīng)實(shí)施例的沿環(huán)形進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)的周向部分的徑向視圖；圖30a和30b示出本發(fā)明實(shí)施例的變型；圖32a至32b是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的渦輪機(jī)一部分的軸向橫截面；圖33a至33b是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的渦輪機(jī)一部分的軸向橫截面；圖34a至34c示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)氣套筒的細(xì)節(jié)；以及圖35a和35b示意示出本發(fā)明的可能變型實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，其示出已知的渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括經(jīng)由中央軸承座3互連的可變幾何渦輪機(jī)殼體I和壓縮機(jī)殼體2。渦輪增壓器軸4從渦輪機(jī)殼體I通過(guò)軸承座3延伸到壓縮機(jī)殼體2。渦輪機(jī)葉輪5安裝在軸4的一個(gè)端部上，以便在渦輪機(jī)殼體I內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及壓縮機(jī)葉輪6安裝在軸4的另一端部上以便在壓縮機(jī)殼體2內(nèi)旋轉(zhuǎn)。軸4圍繞著位于軸承座內(nèi)軸承組件上的渦輪增壓器軸4a旋轉(zhuǎn)。潤(rùn)輪機(jī)殼體I限定蝸殼7,來(lái)自?xún)?nèi)燃機(jī)(未不出)的氣體傳送到該蝸殼7。廢氣經(jīng)由環(huán)形進(jìn)氣口 9和渦輪機(jī)葉輪5從蝸殼7流動(dòng)到軸向排氣通道8。進(jìn)氣口 9在側(cè)壁之間限定，一個(gè)側(cè)壁是可移動(dòng)環(huán)形噴嘴環(huán)側(cè)壁構(gòu)件11的徑向壁的表面10，而另一側(cè)壁在環(huán)形罩板12上。罩板12覆蓋渦輪機(jī)殼體I內(nèi)的環(huán)形凹進(jìn)處13的開(kāi)口。噴嘴環(huán)11支撐周向且均等間隔開(kāi)的噴嘴葉片14的陣列，每個(gè)葉片延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整個(gè)軸向?qū)挾?。噴嘴葉片14的氣體朝向渦輪機(jī)葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)噴嘴環(huán)11靠近環(huán)形罩12時(shí)，葉片14通過(guò)環(huán)形罩12內(nèi)的合適構(gòu)造的槽突出(凸出)到凹進(jìn)處13內(nèi)。致動(dòng)器(未示出)可操作成經(jīng)由致動(dòng)器輸出軸(未示出)來(lái)控制噴嘴環(huán)11的位置，該致動(dòng)器輸出軸鏈接到箍筋構(gòu)件15。箍筋構(gòu)件15依次嚙合支撐噴嘴環(huán)11的軸向延伸導(dǎo)桿16。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂浦聞?dòng)器(例如該致動(dòng)器可以是氣動(dòng)或電動(dòng)或任何其它合適的類(lèi)型)，因此可以控制導(dǎo)桿16的軸向位置從而控制噴嘴環(huán)11的軸向位置。應(yīng)該意識(shí)到，噴嘴環(huán)安裝和導(dǎo)向器設(shè)置的細(xì)節(jié)可與那些所述的不同。噴嘴環(huán)11具有軸向延伸的徑向內(nèi)側(cè)和外側(cè)環(huán)形凸緣17和18，上述凸緣延伸到設(shè)置于渦輪機(jī)殼體I內(nèi)的環(huán)形腔室19內(nèi)。內(nèi)側(cè)和外側(cè)密封圈20和21設(shè)置成分別相對(duì)于環(huán)形腔室19的內(nèi)側(cè)和外側(cè)環(huán)形表面來(lái)密封噴嘴環(huán)11，同時(shí)允許噴嘴環(huán)11在環(huán)形腔室19內(nèi)滑動(dòng)。內(nèi)側(cè)密封圈20支撐在形成于腔室19的環(huán)形徑向內(nèi)側(cè)表面中的環(huán)形槽內(nèi)，并且承靠噴嘴環(huán)11的內(nèi)側(cè)環(huán)形凸緣17。外側(cè)密封圈21支撐在形成于腔室19的環(huán)形徑向外側(cè)表面中的環(huán)形槽內(nèi)，并且承靠噴嘴環(huán)11的外側(cè)環(huán)形凸緣18。從進(jìn)氣口蝸殼7流向排氣通道8的氣體越過(guò)渦輪機(jī)葉輪5，因此轉(zhuǎn)矩施加到軸4上以便驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)葉輪6。壓縮機(jī)葉輪6在壓縮機(jī)殼體2內(nèi)的旋轉(zhuǎn)增加存在于進(jìn)氣口 22內(nèi)的環(huán)境空氣的壓力，且將該加壓氣體傳送到排氣蝸殼23，氣體從排氣蝸殼23送入到內(nèi)燃機(jī)(未示出)。渦輪機(jī)5的速度取決于通過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口 9的氣體流速。對(duì)于流動(dòng)到進(jìn)氣口9內(nèi)的固定氣體質(zhì)量流率而言，氣體流速隨著進(jìn)氣口 9的寬 度變化，上述寬度可通過(guò)控制噴嘴環(huán)11的軸向位置來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(隨著進(jìn)氣口 9的寬度減少，流動(dòng)通過(guò)該進(jìn)氣口 9的氣體流速增加。)圖I示出進(jìn)氣通道9完全開(kāi)放。通過(guò)使得噴嘴環(huán)11朝向環(huán)形罩12移動(dòng)，可將進(jìn)氣通道9封閉到最小程度。參照?qǐng)D2，其是示意性示出沿著圖I的渦輪機(jī)環(huán)形進(jìn)氣口 9周邊部分的徑向視圖，展開(kāi)且在紙張平面內(nèi)平放。在該視圖中，噴嘴環(huán)11處于完全開(kāi)放的位置，這樣平行線11和12分別代表噴嘴環(huán)11和罩板12，且平行線14代表延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的噴嘴葉片14的前邊緣。尺寸c是進(jìn)氣口 9的周邊部分，以及尺寸w是環(huán)形進(jìn)氣口 9的最大寬度。從圖2可以看出，葉片14將環(huán)形進(jìn)氣口 9分隔成周向相鄰的進(jìn)氣通道14a的環(huán)形陣列。每個(gè)進(jìn)氣通道14a大體上徑向延伸，但是具有由葉片14的構(gòu)造導(dǎo)致的向前掃掠(具有減小的半徑)，如上所述，葉片14被設(shè)計(jì)成使得流動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣口 9的氣體朝向渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)。延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9整個(gè)寬度w的每個(gè)進(jìn)氣通道14a的幾何形狀通過(guò)控制葉片14的構(gòu)造和間距限制，但是如圖所示，其具有常規(guī)矩形的橫截面。圖3是通過(guò)包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可變幾何渦輪機(jī)的渦輪增壓器一部分的橫截面。其中圖I和圖3的渦輪增壓器的合適相應(yīng)特征由相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識(shí)。參考術(shù)語(yǔ)“軸向”和“軸向地”應(yīng)該理解成指代渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)軸。圖3示出渦輪增壓器的軸承座3和渦輪機(jī)殼體4，其中將壓縮機(jī)(未示出)移除。至于圖I所示的已知渦輪增壓器，渦輪增壓器軸4通過(guò)軸承座3延伸到渦輪機(jī)殼體I以及渦輪機(jī)葉輪5安裝到渦輪機(jī)殼體I內(nèi)的軸4的一個(gè)端部上。渦輪機(jī)殼體I限定蝸殼7，廢氣從該蝸殼傳送到環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪5的環(huán)形進(jìn)氣口 9。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣口 9的尺寸通過(guò)控制可軸向滑動(dòng)的圓柱形套筒30的位置來(lái)改變，圓柱形套筒30支撐在導(dǎo)桿31上，導(dǎo)桿可滑動(dòng)地安裝在由軸承座3限定的腔室19內(nèi)。導(dǎo)桿31可具有與圖I所示的導(dǎo)桿16大致相同的配置，并以同樣的方式通過(guò)鏈接到導(dǎo)桿31的內(nèi)端部31a的軛(未示出)致動(dòng)。導(dǎo)桿31的外端部31a連接到套筒30的徑向延伸的凸緣30a。如圖所示，相應(yīng)獨(dú)立的凸緣30a可設(shè)置成連接到導(dǎo)桿31，或套筒30可包括連接到導(dǎo)桿31的單個(gè)環(huán)形的徑向延伸凸緣。套筒30具有突出到進(jìn)氣口 9內(nèi)的自由端，這樣以通過(guò)套筒30經(jīng)由導(dǎo)桿31的合適運(yùn)動(dòng)和定位的可控方式來(lái)改變進(jìn)氣口的寬度。此外，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣口 9至少部分地限定在渦輪機(jī)殼體的面對(duì)側(cè)壁之間，在該實(shí)施例中，渦輪機(jī)殼體包括噴嘴組件34的噴嘴環(huán)32和33。在圖4a和4b中示出噴嘴組件34(連同套筒31的部段，和導(dǎo)桿31)的更詳細(xì)細(xì)節(jié)。噴嘴組件34的第一噴嘴環(huán)32徑向延伸跨過(guò)套筒30的渦輪機(jī)殼體腔室19的開(kāi)口。密封圈35相對(duì)于套筒30密封噴嘴環(huán)32以便防止氣體在進(jìn)氣口 9和腔室19之間的泄露。類(lèi)似的，密封圈36相對(duì)于鄰近噴嘴環(huán)32的徑向內(nèi)邊緣的渦輪機(jī)殼體來(lái)密封噴嘴環(huán)32。噴嘴環(huán)組件34的第二噴嘴環(huán)33固定到由渦輪機(jī)殼體限定的淺顯環(huán)形凹進(jìn)處內(nèi)的渦輪機(jī)殼體的徑向壁，而通過(guò)密封圈36相對(duì)地固定到到該徑向壁，以便防止氣體在噴嘴環(huán)33和渦輪機(jī)殼體之間泄露。周向均等間隔開(kāi)的噴嘴葉片37的環(huán)形陣列在第一和第二噴嘴環(huán)32和33之間延伸。噴嘴葉片37將環(huán)形進(jìn)氣口分隔成周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣口部分。徑向延伸的環(huán)形進(jìn)氣口隔板38a、38b和38c在噴嘴環(huán)32和33之間軸向均等間隔開(kāi)，并進(jìn)一步將環(huán)形進(jìn)氣口 9分隔成分為軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣口部分。隔板38是與渦輪軸共軸且平行于噴嘴環(huán)32和33取向的相對(duì)薄的環(huán)，這樣它們具有軸向延伸的面。因此，葉片37連同進(jìn)氣口隔板38a-38c將環(huán)形進(jìn)氣口 9分隔成若干分離的進(jìn)氣通道39(在附圖中并未對(duì)所有進(jìn)氣通道進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)記)，其在圖5中最佳地示出，圖5是示意示出噴嘴組件34周邊的展開(kāi)部分的徑向視圖，該噴嘴組件34相應(yīng)于圖2中所示的已知進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)。同樣，尺寸w是進(jìn)氣口 9的整個(gè)寬度以及尺寸c是進(jìn)氣口周長(zhǎng)的一部分。 參照?qǐng)D5，葉片37以及進(jìn)氣口隔板38a_38c分別將進(jìn)氣口 9分隔成周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣口通道39a、39b、39c和39d的四個(gè)軸向間隔開(kāi)的環(huán)形陣列。相比之下，圖2的已知構(gòu)造具有周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道的單個(gè)環(huán)形陣列，每個(gè)進(jìn)氣通道延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整個(gè)寬度。進(jìn)氣通道39a至39d的確切構(gòu)造由葉片37和隔板38a至38c的構(gòu)造限定，但是如圖所示，可以看出通道具有常規(guī)的矩形(在該情況下，近似正方形)橫截面。每個(gè)進(jìn)氣通道39a至39d將氣流引導(dǎo)到渦輪機(jī)葉輪，且由于葉片37的掃掠而將氣流在朝向渦輪機(jī)葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向的方向上偏轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，每個(gè)環(huán)形陣列中的進(jìn)氣通道39在周向上相鄰，且每個(gè)環(huán)形陣列39a至39d彼此軸向相鄰。如上所述，通過(guò)調(diào)節(jié)套筒30的軸向位置來(lái)控制進(jìn)氣口 9的尺寸，套筒30滑動(dòng)超過(guò)葉片和隔板的外徑。取決于套筒30的位置，由此進(jìn)氣通道39a至39d的一個(gè)或多個(gè)軸向間隔開(kāi)的環(huán)形陣列可阻斷或部分阻斷通過(guò)進(jìn)氣口 9的氣流。例如，圖4a示出套筒30處于幾乎完全開(kāi)放的位置，在該位置中，氣體流動(dòng)通道39a的第一環(huán)形陣列部分阻斷氣流，而進(jìn)氣通道39b至39d的第二和第四環(huán)形陣列對(duì)于氣流完全開(kāi)放。圖4b (圖3)示出套筒30處于完全封閉的位置，其中套筒30的端部承靠噴嘴環(huán)33，而進(jìn)氣通道39a至39d的所有四個(gè)軸向相鄰的環(huán)形陣列封閉(在套筒30和噴嘴環(huán)33之間的進(jìn)氣通道39d內(nèi)經(jīng)受可能的最小量的泄露)。通過(guò)控制套筒30在開(kāi)放位置和封閉位置之間的位置，可打開(kāi)或阻斷，或部分打開(kāi)/阻斷進(jìn)氣通道39a至39d的所選數(shù)目的軸向相鄰的環(huán)形陣列。例如，通過(guò)將套筒30定位成使得套筒的自由端與第一進(jìn)氣隔板38a對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)氣通道39a的第一環(huán)形陣列封閉，而進(jìn)氣通道39b至39d的第二和第四環(huán)形陣列對(duì)于氣流完全開(kāi)放。類(lèi)似的，通過(guò)將套筒30的自由端部分地定位于進(jìn)氣口隔板38b和38c之間，進(jìn)氣通道39a和39b的第一和第二環(huán)形陣列將完全封閉，而進(jìn)氣通道39d的第四環(huán)形陣列將完全開(kāi)放，而進(jìn)氣通道39c的第三環(huán)形陣列對(duì)于氣流將部分開(kāi)放。這在圖6中示意性地示出，其疊加到圖5所示視圖的套筒30上。在本發(fā)明的上述(及以下)實(shí)施例中，套筒30可完全封閉進(jìn)氣口，即完全阻斷進(jìn)氣口 9。在其它實(shí)施例中，上述套筒沒(méi)有必要能夠完全封閉進(jìn)氣口，而是可具有最終通道陣列39至少部分開(kāi)放的“封閉”位置。例如，套筒的自由端可設(shè)有軸向延伸的區(qū)域，其提供適于套筒封閉位置的堅(jiān)硬止動(dòng)部，在圍繞套筒周邊的區(qū)域之間限定流動(dòng)間隙。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)減小在進(jìn)氣通道39上游處的進(jìn)氣口 9的尺寸可實(shí)現(xiàn)氣流的加速度增加。在沒(méi)有進(jìn)氣口隔板38的情況下，加速經(jīng)過(guò)套筒30端部的氣體在其到達(dá)渦輪機(jī)葉輪5之前將軸向擴(kuò)展跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整個(gè)寬度。這在氣流通過(guò)進(jìn)氣口時(shí)導(dǎo)致氣流中顯著的能量損失，這可顯著影響限制(縮小)進(jìn)氣口的所需效果。因此，可以預(yù)期這樣的可變幾何渦輪機(jī)是非常低效的，從而對(duì)許多應(yīng)用(諸如像應(yīng)用于渦輪增壓器渦輪機(jī))而言不切實(shí)際。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)套筒30移動(dòng)超過(guò)第一和隨后的進(jìn)氣口隔板時(shí)，氣體可在其內(nèi)擴(kuò)展的進(jìn)氣口 9內(nèi)的體積減小，上述類(lèi)似地導(dǎo)致由渦輪機(jī)葉輪上游的進(jìn)氣口 9內(nèi)的氣流擴(kuò)展膨脹可能造成的能量損失。這依次明顯地提高進(jìn)氣效率。當(dāng)套筒的自由端與給定的進(jìn)氣口隔板對(duì)準(zhǔn)時(shí)，其有效地等效于移動(dòng)的徑向壁構(gòu)件。在這些位置之間可存在效率下降，但是這與沒(méi)有任何進(jìn)氣口隔板的情況的效率降低程度不同。令人驚訝的是，模擬結(jié)果表明，本發(fā)明的進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)具有的效率比一些已知的移動(dòng)壁進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)尤其是比較小進(jìn)氣口寬度下時(shí)的效率甚至更高。
采用多于或少于三個(gè)的隔板。例如，僅僅提供單個(gè)進(jìn)氣口隔板(例如在噴嘴環(huán)32和33的中間)可提聞效率使其聞?dòng)谠跊](méi)有任何進(jìn)氣口隔板的情況下的效率，且效率提聞到足夠的程度以便提供適用于渦輪增壓器和其它應(yīng)用程序的有效可用的可變幾何渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)。相應(yīng)于所述或每個(gè)進(jìn)氣口隔板的位置預(yù)期渦輪機(jī)進(jìn)氣口的效率可隨著進(jìn)氣口尺寸的漸變而改變。然而，通過(guò)增加隔板數(shù)目可順利地獲得這種效果。雖然增加隔板(其具有軸向厚度)數(shù)目對(duì)于任何給定進(jìn)氣口寬度w的氣流會(huì)獲得增加空氣阻力以及減少最大橫截面流通面積的效果，但是如有必要，可通過(guò)將環(huán)形進(jìn)氣口 9構(gòu)建成使其具有比不設(shè)置隔板的情況更大的最大軸向?qū)挾冗M(jìn)行補(bǔ)償。相對(duì)于圖I所示的已知的可移動(dòng)噴嘴環(huán)的渦輪機(jī)，本發(fā)明中的渦輪機(jī)還具有許多其它方面的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，與作用于徑向壁上的壓力和氣動(dòng)力相比，作用于套筒上壓力和氣動(dòng)力顯著減小的。例如，通過(guò)進(jìn)氣口的氣流而作用于套筒30上的軸向力比作用于可移動(dòng)徑向壁上的軸向力小得多。由于用于移動(dòng)套筒并將其保持在某一位置所需的軸向力遠(yuǎn)小于用于需要控制徑向壁位置的軸向力，所以這允許使用較小的、動(dòng)力較小的驅(qū)動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)器與套筒之間的較不堅(jiān)固的連接。與徑向壁所承受的軸向力相比，作用于套筒上的軸向力的減小，這簡(jiǎn)化了對(duì)進(jìn)氣口尺寸的精確控制。利用圓柱型的套筒作為移動(dòng)部件代替可移動(dòng)壁以改變進(jìn)氣口尺寸，當(dāng)進(jìn)氣口寬度減小時(shí)避免提供槽以容納葉片，而這些是包括移動(dòng)噴嘴環(huán)(如圖I所示的)的已知進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)所必須的，葉片在其中固定且開(kāi)槽的蓋板沿軸向在葉片上面移動(dòng)以調(diào)整進(jìn)氣口的寬度的其他已知結(jié)構(gòu)也有這種要求。因此，本發(fā)明可以消除移動(dòng)元件和葉片陣列之間的許多界面需求，這些界面需求反過(guò)來(lái)提高了制造容差。沒(méi)有這樣的槽也可以減小在葉片陣列周?chē)獾目赡苄圆⑶液?jiǎn)化密封要求。已知的設(shè)備包括可移動(dòng)的噴嘴環(huán)，其中移動(dòng)壁構(gòu)件包括例如如圖I中所示的葉片，已知設(shè)備還經(jīng)受由葉片使其偏轉(zhuǎn)的氣流導(dǎo)致的很大扭矩。本發(fā)明在移動(dòng)部件上不存在這種扭矩，上述進(jìn)一步降低致動(dòng)器和致動(dòng)器鏈接件上的力。
根據(jù)圖3和4所示的本發(fā)明實(shí)施例，進(jìn)氣口通道39由噴嘴組件34限定，噴嘴組件34包括支撐進(jìn)氣口葉片37和隔板38的噴嘴環(huán)32和33。噴嘴環(huán)32和33從而限定渦輪機(jī)的環(huán)形進(jìn)氣口 9的側(cè)壁。這種結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢(shì)，例如允許不同構(gòu)造的噴嘴組件安裝到同一個(gè)渦輪機(jī)殼體，這樣進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)(即進(jìn)氣通道39的構(gòu)造)可在另外的大致相同的渦輪機(jī)之間進(jìn)行變化。該(模塊化)構(gòu)造可具有生產(chǎn)效益。然而，應(yīng)該意識(shí)到限定進(jìn)氣通道39的葉片37和隔板38 (或限定如下所述進(jìn)氣通道39的任何其它結(jié)構(gòu))沒(méi)有必要形成于可分離的模塊化噴嘴組件內(nèi)，但可以與渦輪增壓器殼體(例如典型渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)的軸承座和/或渦輪機(jī)殼體)一體鑄造或加工。在這種實(shí)施例中，進(jìn)氣口 9的側(cè)壁沒(méi)有必要由圖3和圖5的實(shí)施例那樣的離散噴嘴環(huán)形成。因此，雖然在下述說(shuō)明中通常利用附圖標(biāo)記32和33來(lái)標(biāo)識(shí)區(qū)分渦輪機(jī)進(jìn)氣口 9的側(cè)壁，但這些并不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)噴嘴環(huán)32和33的限定。在圖3-6所示的本發(fā)明實(shí)施例中，渦輪機(jī)噴嘴包括三個(gè)進(jìn)氣口隔板38，但如上所述，在本發(fā)明的備選實(shí)施例中可存在更多或更少的進(jìn)氣口隔板。例如，僅僅具有一個(gè)或兩個(gè)進(jìn)氣口隔板的實(shí)施例可有效地顯著地提高渦輪機(jī)進(jìn)氣口的效率，其中用于改變進(jìn)氣口尺寸的移動(dòng)部件是環(huán)繞葉片陣列的圓柱形套筒。類(lèi)似的，在某些實(shí)施例中，具有多于三個(gè)隔板的實(shí)施例可能是有利的。在某些應(yīng)用中，諸如像渦輪增壓器的應(yīng)用中，預(yù)計(jì)3至6個(gè)隔板將是 合適的。隔板沒(méi)有必要跨過(guò)進(jìn)氣口 9的寬度軸向均等間隔開(kāi)，在單個(gè)隔板的情況下，隔板沒(méi)有必要位于進(jìn)氣口 9的側(cè)壁之間。例如，在任意兩個(gè)相鄰的隔板之間或在隔板與進(jìn)氣口相鄰側(cè)壁之間的軸向間距，可從進(jìn)氣口 9的軸向一側(cè)向另一側(cè)增加或減小，或可先增加后減小，或反之亦然。例如，在多于一個(gè)進(jìn)氣口隔板的情況下，在相鄰隔板之間的或在任意隔板和進(jìn)氣口側(cè)壁之間的軸向間隔可跨過(guò)進(jìn)氣口 9而減小/增加，這樣隨著進(jìn)氣口 9逐漸由圓柱形套筒封閉，任意暴露的進(jìn)氣通道39的軸向?qū)挾葴p小/增加。在圖3-6所示的本發(fā)明實(shí)施例中，每個(gè)進(jìn)氣口隔板包括同等厚度的徑向延伸壁，這樣每個(gè)隔板的相對(duì)表面位于徑向平面內(nèi)。此外，每個(gè)隔板的相面對(duì)表面都平行于彼此，以及平行于限定環(huán)形進(jìn)氣口 9側(cè)壁的噴嘴環(huán)32和33的相面對(duì)表面。在本發(fā)明的備選實(shí)施例中，任意給定隔板的相面對(duì)表面沒(méi)有必要平行于彼此和/或沒(méi)有必要平行于相鄰隔板或進(jìn)氣口側(cè)壁的相面對(duì)表面。例如，單個(gè)進(jìn)氣口隔板相對(duì)表面的一個(gè)或兩個(gè)可位于圍繞渦輪軸旋轉(zhuǎn)的截頭圓錐形表面。這些表面可彼此平行，或可以相反方向成角度傾斜。在包括若干截頭圓錐形隔板的實(shí)施例中，相鄰隔板可具有相面對(duì)的表面，上述表面可彼此平行，或定位于相對(duì)于彼此成一定角度。類(lèi)似的，進(jìn)氣口側(cè)壁(例如噴嘴環(huán)32和33)可具有與相鄰進(jìn)氣口隔板的面對(duì)表面平行或成角度的表面。進(jìn)氣口隔板可具有均一的軸向厚度，或可具有沿其半徑變化的厚度。例如，隔板可具有隨半徑縮小的軸向厚度。例如，進(jìn)氣口隔板可具有錐度或可具有徑向的橫截面，其具有類(lèi)似于傳統(tǒng)進(jìn)氣葉片的翼形狀。上述的一些可能備選實(shí)施例的實(shí)例在圖7a到7g中示出。這些附圖是通過(guò)渦輪機(jī)進(jìn)氣口 9的簡(jiǎn)化的徑向橫截面，其包括側(cè)壁11和12，以及隔板38。為了簡(jiǎn)化在一些附圖省略了進(jìn)氣葉片37的細(xì)節(jié)。圖7a示出了包括環(huán)形進(jìn)氣口 9的一個(gè)實(shí)施例，該環(huán)形進(jìn)氣口 9限定在側(cè)壁32和33之間，且包括具有三個(gè)隔板38a-38c的一個(gè)噴嘴。在該特定情況下，隔板38c比相鄰隔板38b更靠近側(cè)壁33。類(lèi)似的，隔板38a和38b之間的間隔以及側(cè)壁32和隔板38a的間隔大于隔板38c和側(cè)壁33之間的間隔。在該特定實(shí)施例中，隔板相對(duì)于彼此以及相對(duì)于側(cè)壁32和33成徑向且與其平行。圖7b是圖7a中所示結(jié)構(gòu)的變型，其中渦輪機(jī)殼體I的側(cè)壁33定位成截頭圓錐形表面，因此相對(duì)于隔板38c成角度。在備選實(shí)施例中，側(cè)壁32可以類(lèi)似的方式成角度，以及在一些實(shí)施例中，兩個(gè)側(cè)壁32和33都可成角度從而使得環(huán)形進(jìn)氣口 9的兩個(gè)側(cè)面對(duì)內(nèi)成錐度。圖7c示出了一個(gè)實(shí)施例，其包括三個(gè)進(jìn)氣口隔板38a_38c，其具有跨過(guò)進(jìn)氣口 9的逐漸增加的間距，這樣當(dāng)套筒30移動(dòng)而更靠近進(jìn)氣口時(shí)，進(jìn)氣通道39的軸向?qū)挾仍黾?。在圖7d所示的實(shí)施例中，進(jìn)氣口噴嘴包括5個(gè)隔板38a_38e。如可以看出的那樣，隔板的橫截面具有“扇形”布置。也就是說(shuō)，位于進(jìn)氣口側(cè)壁32和33之間的中央隔板38c 位于徑向平面上，而噴嘴環(huán)38a、38b以及隔板38d和38e都傾斜定位，這樣它們中的每一個(gè)定位于截頭圓錐形表面上，其效果是進(jìn)氣通道39趨于朝向中央進(jìn)氣口隔板38c收斂會(huì)聚。此外，其效果還有限定漸細(xì)的噴嘴，其具有在噴嘴環(huán)38a和噴嘴環(huán)38e之間限定的最大寬度，且上述最大寬度隨著半徑縮小而變窄。換句話說(shuō)，噴嘴向內(nèi)逐漸減小(漸細(xì))。通過(guò)布置噴嘴環(huán)38a和38e而非使得側(cè)壁32和33傾斜可獲得類(lèi)似的效果。在圖7e中，示出向內(nèi)漸細(xì)的兩個(gè)進(jìn)氣口隔板38。為清楚起見(jiàn)將漸細(xì)的隔板放大，且為了避免復(fù)雜化僅示出兩個(gè)隔板，但在其它備選實(shí)施例中，可僅僅存在一個(gè)或三個(gè)或更多的隔板。為清楚起見(jiàn)將葉片省略。圖7f是圖7e中所示實(shí)施例的變型修，其中隔板38具有翼型橫截面。在圖7g所示的實(shí)施例中，隔板同樣是具有簡(jiǎn)單的均一厚度的環(huán)形環(huán)，但在該實(shí)施例中，每個(gè)環(huán)位于平行的截頭圓錐形表面上，這樣使隔板38相對(duì)于側(cè)壁32和33成角度，但彼此平行。如圖所示，隔板隨著半徑減小而成角度遠(yuǎn)離于內(nèi)側(cè)壁32。在備選實(shí)施例中，隔板可在與如圖所示方向的相對(duì)方向上成角度。如果隔板在進(jìn)氣口的每個(gè)軸向端部處接觸側(cè)壁32和33，它們可有效地構(gòu)成限定進(jìn)氣口 9最大寬度的噴嘴環(huán)。進(jìn)氣葉片可具有任何合適的構(gòu)造，例如可具有類(lèi)似于已知進(jìn)氣葉片的常規(guī)翼型構(gòu)造，或它們可具有任何備選的構(gòu)造，選擇上述構(gòu)造以便限定進(jìn)氣通道39的特定布置和構(gòu)造。即，由于葉片和進(jìn)氣口隔板一起限定進(jìn)氣通道39的構(gòu)造和取向，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)單獨(dú)的噴嘴葉片或進(jìn)氣口隔板的構(gòu)造和取向可得到各種不同的進(jìn)氣通道構(gòu)造，此外，可設(shè)計(jì)成在單個(gè)的噴嘴組件內(nèi)具有各種不同構(gòu)造的進(jìn)氣通道。如上所述，渦輪機(jī)進(jìn)氣口的效率可隨著套筒移動(dòng)到不同位置而改變，且在套筒自由端與其中一個(gè)隔板對(duì)準(zhǔn)的位置處的渦輪機(jī)進(jìn)氣口的效率大于定位于隔板之間時(shí)的渦輪機(jī)進(jìn)氣口的效率。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，適于套筒的致動(dòng)器和/或控制系統(tǒng)可配置成使得套筒只在完全開(kāi)放和封閉(包括任何“過(guò)度開(kāi)放”或“過(guò)度封閉”)位置以及相應(yīng)于一些或所有隔板定位的位置之間以逐步方式移動(dòng)，且不會(huì)移動(dòng)到相鄰隔板之間的位置。上述導(dǎo)致的效果是提供進(jìn)氣口，其具有介于最大和最小之間的若干離散尺寸。這可提供效率高的優(yōu)點(diǎn)，并可允許使用較低成本的致動(dòng)器。類(lèi)似的，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，希望將隔板定位于相應(yīng)于套筒位置(即，進(jìn)氣口尺寸)的特定軸向位置處，上述對(duì)于渦輪機(jī)的某些預(yù)定運(yùn)行狀況是最佳的。例如，適于渦輪增壓器渦輪機(jī)的這種位置可相應(yīng)于適于以發(fā)動(dòng)機(jī)峰值扭矩、額定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和高速公路巡航點(diǎn)的優(yōu)選進(jìn)氣口寬度。在某些應(yīng)用中，例如在渦輪增壓發(fā)電機(jī)中，產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)電機(jī)可以固定負(fù)載和/或速度運(yùn)行，沒(méi)有必要連續(xù)地調(diào)整渦輪機(jī)的進(jìn)氣口寬度。在這種實(shí)施例中，隔板可設(shè)置于相應(yīng)于特定運(yùn)行條件所需的最佳進(jìn)氣口寬度的位置處，以及套筒操作成僅在相應(yīng)于所述或每個(gè)隔板位置的位置之間移動(dòng)。在上述的本發(fā)明實(shí)施例中，每個(gè)進(jìn)氣葉片可視為包括由進(jìn)氣口隔板分隔開(kāi)的軸向相鄰的進(jìn)氣葉片部分。因此，在所示的實(shí)施例中，每個(gè)葉片37可視為包括下述部分，其軸向?qū)?zhǔn)使其等同于延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9整個(gè)寬度的單個(gè)葉片。然而，在可選實(shí)施例中，例如希望使得相鄰成對(duì)的進(jìn)氣口隔板之間的進(jìn)氣葉片部分在周向上錯(cuò)開(kāi)，而在一些實(shí)施例中，不再可能確定延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9整個(gè)寬度的單個(gè)葉片的等同度。例如在圖8a_8c中示出圖3至圖6實(shí)施例的一種可能變型，以及在合適時(shí)使用相同的附圖標(biāo)記。首先參照?qǐng)D8a，可以看出葉片37不連續(xù)跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整個(gè)寬度，而是限 定進(jìn)氣通道39a-39d的每一環(huán)形陣列的葉片具有不同的徑向延伸程度。雖然所有葉片37的前邊緣位于相同外徑上，但是葉片的后邊緣半徑可不同，這是因?yàn)槊總€(gè)葉片環(huán)形陣列后邊緣的徑向位置從第一環(huán)形陣列39a至第四環(huán)形陣列39d遞減。此外，還可以看出，進(jìn)氣口隔板38a-38c比至少一些葉片37具有更大的徑向延伸程度(在所示實(shí)施例中，其大于任何葉片的徑向延伸程度)。也就是說(shuō)，當(dāng)隔板38a-38c具有與葉片37大致相同的外徑時(shí)，隔板38a-38c的內(nèi)徑顯著小于葉片37的內(nèi)徑，這樣隔板38a_38c比葉片37進(jìn)一步朝向渦輪機(jī)葉輪5延伸。在該特定的實(shí)施例中，每個(gè)隔板38a-38c具有相同的徑向尺寸，但是在其它實(shí)施例中可不是這種情況。此外，隔板比葉片更靠近渦輪機(jī)葉輪延伸的實(shí)施例可包括其中所有葉片具有相同徑向延伸程度的實(shí)施例。為了顯著地提高渦輪機(jī)效率，隔板優(yōu)選具有的徑向延伸程度大于至少一個(gè)不像隔板那樣靠近套筒延伸的葉片的徑向延伸程度的110%，更優(yōu)選大于120%。當(dāng)至少一些進(jìn)氣通道具有相對(duì)徑向的旋渦方向(例如，與周向方向所成的平均角度大于40度)時(shí)，隔板優(yōu)選具有的徑向延伸程度大于至少一個(gè)不像隔板那樣靠近套筒延伸的葉片的徑向延伸程度的120%，更優(yōu)選大于140%。當(dāng)至少一些進(jìn)氣通道具有更大徑向的旋渦方向(例如，與周向方向所成的平均角度大于60度)時(shí)，隔板優(yōu)選具有的徑向延伸程度大于至少一個(gè)不像隔板那樣靠近套筒延伸的葉片的徑向延伸程度的140%，更優(yōu)選大于160%。此外從圖8a中也可很明顯地看出，進(jìn)氣口隔板38a_38c的軸向間距是不規(guī)則的，因此當(dāng)進(jìn)氣通道39b和39c的環(huán)形陣列的寬度相同時(shí)，環(huán)形陣列39a的軸向?qū)挾却笥诃h(huán)形陣列38b和38c的軸向?qū)挾龋约碍h(huán)形陣列39d的軸向?qū)挾刃∮谳S向陣列38b和38c的軸向覽度。雖然從圖8a不能明顯看出，但在圖8b和8c中示出，每個(gè)環(huán)形陣列39a_39d的葉片數(shù)目可有所不同。例如圖8b示出十五個(gè)葉片的環(huán)形陣列以及圖Sc示出在同一噴嘴組件內(nèi)只有八個(gè)葉片的環(huán)形陣列。其它陣列可具有不同的葉片數(shù)目，超過(guò)十五個(gè)或少于八個(gè)，或有時(shí)在十五個(gè)和八個(gè)之間，例如十二個(gè)。此外，圖8b和圖8c示出具有不同徑向延伸程度或不同旋渦角的葉片(即在圖8c中可見(jiàn)的葉片比圖Sb中所示的葉片向前掃掠過(guò)更大程度，因此具有更大的旋渦角)。
因此，在優(yōu)化噴嘴的各種特征以便滿足特殊要求和效率狀態(tài)方面，本發(fā)明提供了很大程度的靈活性。例如，在如圖8a至8c所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在陣列39d中存在八個(gè)葉片，在每個(gè)陣列39b和39c中存在十二個(gè)葉片，以及在陣列39a中存在十五個(gè)葉片。在陣列39d中的旋渦角可最大且可到陣列39a遞減。這僅僅是一個(gè)實(shí)例,應(yīng)該意識(shí)到很多其它變型也是可能的。各種因素可能會(huì)影響到特定的噴嘴設(shè)計(jì)，其可包括最小化渦輪機(jī)葉片的高周疲勞(即最大限度地減少對(duì)葉片的迫使功能)，以及優(yōu)化或以其它方式調(diào)整渦輪機(jī)效率和臨界流量(例如在寬進(jìn)氣口開(kāi)口處提供低效率，如下所述，上述在一些應(yīng)用中是有用的諸如EGR發(fā)動(dòng)機(jī))。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，套筒30從進(jìn)氣口的渦輪機(jī)殼體側(cè)被驅(qū)動(dòng)，因此，當(dāng)進(jìn)氣口封閉時(shí)，套筒30的自由端朝向進(jìn)氣口的軸承座側(cè)移動(dòng)(這種可能性在下文進(jìn)行進(jìn)一步的更詳細(xì)論述)，進(jìn)氣通道39c和39d的陣列導(dǎo)致渦輪機(jī)葉片中的振動(dòng)和疲勞的能力降低，因?yàn)闇u輪機(jī)前邊緣的輪轂端更牢固地連接到渦輪機(jī)輪轂(由此更靠近渦輪機(jī)葉輪背面)。在本發(fā)明的一些應(yīng)用中，會(huì)希望在較小的進(jìn)氣口開(kāi)口處將渦輪機(jī)效率最大化，從而葉片陣列39c和39d可具有相對(duì)于渦輪機(jī)葉輪的減小的間隙(如圖所示)，以提高效率(假設(shè)當(dāng)渦輪機(jī)葉片在該區(qū)域中受到更穩(wěn)固支撐時(shí)上述不導(dǎo)致任意明顯的振動(dòng)/疲勞問(wèn)題)。此外，當(dāng)套筒處 于幾乎封閉位置(其中套筒30的前邊緣延伸超過(guò)進(jìn)氣口隔板38c的位置)時(shí)，陣列39d中葉片的旋渦角增加可以提供些許的效率提高。這樣當(dāng)套筒幾乎封閉時(shí)，上述具有降低橫截面流通面積隨著套筒運(yùn)動(dòng)的變化速率的額外效果，上述允許致動(dòng)器更精確地控制執(zhí)行橫截面流通面積。對(duì)于某些發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用(諸如對(duì)于廢氣再循環(huán)EGR)而言，希望降低一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣口通道陣列39a-39d中的渦輪機(jī)效率。例如，在某些應(yīng)用中希望在進(jìn)氣口寬度相對(duì)開(kāi)放的情況下降低效率。例如這種效率降低可通過(guò)降低葉片的徑向延伸程度(如圖所示)和/或通過(guò)增加葉片的周向?qū)挾然蛞云渌绞脚渲萌~片來(lái)減小有效的進(jìn)氣面積?？梢酝ㄟ^(guò)提供對(duì)流動(dòng)的其它障礙，例如軸向延伸到通道內(nèi)的柱可進(jìn)一步減小進(jìn)氣面積。陣列的軸向?qū)挾瓤蓽p少以便增加有效的摩擦損失，以及葉片的旋渦角可配置成提供混合的旋渦。其它實(shí)例(未示出)可包括由相似的和均勻分布的柱構(gòu)成的環(huán)，由柱構(gòu)成的兩個(gè)或兩個(gè)以上的同心環(huán)，由不均勻和隨機(jī)分布的柱構(gòu)成的環(huán)，或者甚至是設(shè)置成逆轉(zhuǎn)氣體旋渦角的葉片構(gòu)成的環(huán)形(即使得氣體在渦輪機(jī)相反的方向上旋轉(zhuǎn))的葉片構(gòu)成的環(huán)。在圖9a_9c中示出可限定任意給定進(jìn)氣通道環(huán)形陣列的葉片陣列的其它可能的實(shí)例，圖9a-9c是示出支撐葉片37的進(jìn)氣口隔板38的軸向部分。在圖9a中，示出具有相對(duì)較少數(shù)目但旋渦角相對(duì)高的葉片37。此外，葉片相對(duì)較“厚”，并延伸相對(duì)較小的內(nèi)徑，以便提供圍繞渦輪機(jī)葉輪的相對(duì)較小的徑向間隙。由于這種布置，對(duì)于致動(dòng)器而言，可更易于實(shí)現(xiàn)對(duì)橫截面流通面積進(jìn)行精確控制，因?yàn)樗鼘?duì)于給定的套筒運(yùn)動(dòng)而言變化很小。旋渦的增加對(duì)于相應(yīng)于相對(duì)較小進(jìn)氣口寬度定位的葉片陣列是有利的，上述可提供些許的效率提聞。在圖9b所示的實(shí)施例中，相對(duì)較小的“分離器葉片”37a可位于相鄰成對(duì)的“主”葉片37之間。在該情況下，與圖9a所示的實(shí)施例相比，葉片數(shù)目增加，但葉片具有減少的徑向延伸程度，因此在葉片和渦輪機(jī)葉輪之間存在更大的徑向間隙。分離器葉片具有小于葉片的弦長(zhǎng)(在葉片的前邊緣和后邊緣之間的直線長(zhǎng)度)。在一些實(shí)施例中，分離器葉片可有利于減少渦輪機(jī)葉片導(dǎo)致的振動(dòng)。在圖9c所示的實(shí)施例中，葉片可具有“切斷”構(gòu)造，而不是完整的翼型構(gòu)造，預(yù)期上述可以提供效率降低，但在某些應(yīng)用中效率降低可能是有用的。此外，障礙物37b可位于相鄰葉片37之間，上述會(huì)進(jìn)一步降低效率。在圖IOa至10e、圖Ila至lie、圖12a至12e中示出根據(jù)本發(fā)明的噴嘴組件的進(jìn)一步可能的實(shí)施例。在每一種情況下，附圖a-d的每一個(gè)為示出進(jìn)氣通道39的特定環(huán)形陣列的葉片的軸向部分，上述作為一個(gè)整體構(gòu)成噴嘴組件中的五個(gè)相鄰的進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。每幅圖e示出由圖a-d的所有葉片的組合位置。首先參照?qǐng)DIOa至10e，可以看出每個(gè)環(huán)形陣列39a_39d包括不同數(shù)目的葉片，對(duì)于一些實(shí)施例而言，其可具有不同的構(gòu)造，諸如不同的曲率和/或不同的旋渦角和/或不同的徑向延伸程度和/或不同的厚度等。但在每個(gè)陣列中，存在前邊緣為0度(在附圖中可見(jiàn)葉片陣列的頂部)以及另外為120度和240度的葉片。上述作為一個(gè)整體提供跨過(guò)組件寬度(因此，作為一個(gè)整體，跨過(guò)進(jìn)氣口 9的寬度)的支撐邊緣，上述有利于導(dǎo)引用于改變進(jìn)氣口寬度的套筒。在傳統(tǒng)的噴嘴陣列中，葉片延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整體寬度(全寬)且 繞進(jìn)氣口的周邊均等間隔開(kāi)，因此當(dāng)渦輪機(jī)葉片掃掠過(guò)葉片的后邊緣從而經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)主振動(dòng)頻率時(shí)，渦輪機(jī)葉片產(chǎn)生均一模式的葉片尾流伴流。取決于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速，這些振動(dòng)頻率可匹配葉片的內(nèi)在振動(dòng)模式，上述導(dǎo)致激發(fā)共振，上述共振的激發(fā)會(huì)導(dǎo)致金屬疲勞。然而，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的所示實(shí)施例，可存在幾種不同模式的葉片尾流伴流，每一種在特定的轉(zhuǎn)速下會(huì)激發(fā)葉片振動(dòng)，但是與葉片周向?qū)?zhǔn)的情況相比不會(huì)那么強(qiáng)烈?，F(xiàn)在參照附圖12a至12e的實(shí)施例，可以看出其非常類(lèi)似于附圖IOa至IOe所示的實(shí)施例，除了處于120度的葉片已經(jīng)移動(dòng)到112. 5度以及處于240度的葉片已經(jīng)移動(dòng)到225度(應(yīng)該意識(shí)到，這些都是非限制的示例性位置，但是可以選擇其它位置，包括反向設(shè)置使得角度的偏移略高于120度/240度)。因此，一些葉片的位置(在0度和240度之間)一起略微偏移，而其它葉片偏移開(kāi)(從240度高達(dá)360度/0度)。這可減輕由經(jīng)過(guò)每一葉片和相應(yīng)尾流伴流導(dǎo)致的振動(dòng)(即適于圖12a中所示陣列的第九階激發(fā)，適于圖12b中所示陣列的第十二階激發(fā)，適于圖12d中所示陣列的第十五階激發(fā))。這是因?yàn)槿绻_(kāi)始以導(dǎo)致振動(dòng)的速率經(jīng)過(guò)第一(壓縮)組葉片，那么隨后將以不激發(fā)振動(dòng)的不同頻率經(jīng)過(guò)第二(伸展)組葉片。接著就是隨后再次經(jīng)過(guò)第一(壓縮)組葉片，以共振頻率引起振動(dòng)，但是在不同的相位角，依此類(lèi)推。現(xiàn)在由葉片導(dǎo)致的受阻流量在每幅圖12a、12b和12d的左上方較低。這將通常導(dǎo)致相當(dāng)大的第一階振動(dòng)(第一階振動(dòng)是由在渦輪機(jī)一側(cè)和另一側(cè)之間的氣體流動(dòng)的振動(dòng)導(dǎo)致的，因此渦輪機(jī)以其葉片的共振頻率之一旋轉(zhuǎn)的話將導(dǎo)致振動(dòng))。如果上述存在問(wèn)題，辦法之一是就是在至少一個(gè)葉片陣列(在該情況下是圖12c所示的第三陣列)處設(shè)置處于“伸展”區(qū)域中的額外葉片，這樣在該區(qū)域中，葉片反而被“壓縮”到一起。例如當(dāng)滑動(dòng)套筒處于一個(gè)或少數(shù)位置處時(shí)，這將是有效的。附圖Ila至Ile示出一種變型,其可另外設(shè)置到附圖12a至12e所示的實(shí)施例中或替代附圖12a至12e所示的實(shí)施例。在此處于延展區(qū)域(240度至360度)中的葉片增厚，以彌補(bǔ)葉片角密度的減少。備選的或另外的，在壓縮區(qū)域(120度至240度)中的葉片可能更薄。可通過(guò)改變?nèi)~片的其它特征諸如像葉片長(zhǎng)度而不是改變?nèi)~片厚度也是可能的。
參照關(guān)于圖10至12的上述實(shí)施例，應(yīng)該意識(shí)到每個(gè)實(shí)施例的每一環(huán)形陣列具有均一的周邊分布，因?yàn)槿~片圍繞(沿著)環(huán)形陣列均等間隔開(kāi)。例如，任何葉片中心與相鄰葉片中心之間的周向距離是相同的。換句話說(shuō)，任何相鄰葉片中心之間的周向距離是相同的。葉片中心可限定為可沿著葉片前邊緣和后邊緣之間延伸的弦長(zhǎng)的一半處。然而，對(duì)于可以任何其它合適方式限定的每個(gè)葉片而言，葉片中心可被視基準(zhǔn)點(diǎn)，只要對(duì)于每個(gè)葉片而言，其以相同方式限定即可。在一些實(shí)施例中，環(huán)形陣列葉片可具有非均勻周向分布，因?yàn)槿~片沿著環(huán)形陣列馬非均等間隔開(kāi)。例如，在環(huán)形陣列內(nèi)，兩個(gè)相鄰葉片(其形成第一組相鄰葉片)中心之間的周向距離可與在其它兩個(gè)相鄰葉片(其形成第二組相鄰葉片)中心之間的周向距離不同。此外，第一葉片中心和與第一葉片相鄰的第二葉片中心之間的距離
可與第一葉片中心和與第一葉片相鄰的第三葉片中心之間的距離不同。在一些實(shí)施例中，延伸到第一環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布可與延伸到第一環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布不同。例如，在一些實(shí)施例中，延伸到第一環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布可以是非均一的，而延伸到第二環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布可以是均一的。此外，在一些實(shí)施例中，延伸到第一環(huán)形陣列和第二環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布可以是非均一的，而延伸到第二環(huán)形陣列和第二環(huán)形陣列內(nèi)的葉片的周向分布可有所不同。應(yīng)該意識(shí)到，這些都只是一些可能由本發(fā)明進(jìn)行的一些不同的布置。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，每個(gè)進(jìn)氣口隔板是環(huán)形的，因此圍繞進(jìn)氣口 9的整個(gè)周邊(周長(zhǎng))延伸。然而，每個(gè)進(jìn)氣口隔板可被視為包括在相鄰進(jìn)氣葉片(或葉片部分)之間限定的相鄰隔板部分的環(huán)形陣列。在圖3-6所示的實(shí)施例中，每個(gè)隔板38的隔板“部分”對(duì)準(zhǔn)以限定相應(yīng)的環(huán)形隔板。然而，在備選實(shí)施例中，會(huì)希望有效地省略一些隔板部分，且在一些實(shí)施例中，不再可能確定環(huán)繞進(jìn)氣口 9的整個(gè)周邊延伸的單個(gè)進(jìn)氣口隔板的等同度(等效性)。在圖13a至13f以及圖14a至14d中示出各種備選實(shí)施例的非限制實(shí)例。這些附圖是相應(yīng)實(shí)施例的周邊未滾軋部分的例如相應(yīng)于圖2和圖5所示視圖的示意性徑向視圖。圖13a示出了一個(gè)實(shí)施例，其中進(jìn)氣葉片部分37a_37d在相鄰的進(jìn)氣口隔板38之間以及在隔板38內(nèi)和側(cè)壁32、33之間延伸。不存在跨過(guò)隔板38連續(xù)的單個(gè)進(jìn)氣葉片37，其效果是獨(dú)立的進(jìn)氣通道39布置成周向交錯(cuò)的環(huán)形陣列39a-39b (在軸向相鄰的通道39之間存在周向重疊)。圖13b是圖8a中所示實(shí)施例的變型，其中一些葉片37確實(shí)延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整個(gè)寬度，而其它葉片部分僅僅在相鄰的隔板38之間或隔板38與使能的進(jìn)氣口側(cè)壁32/33之間延伸。同樣存在周向相鄰進(jìn)氣通道39a-39d的四個(gè)環(huán)形陣列，但在這種情況下，每個(gè)環(huán)形陣列包括不同尺寸的進(jìn)氣通道39，在這種情況下，一些進(jìn)氣通道具有長(zhǎng)方形的橫截面，而其它進(jìn)氣通道具有方形的橫截面。圖13c示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中進(jìn)氣葉片37分別從側(cè)壁32和33延伸，但其中沒(méi)有單個(gè)的進(jìn)氣葉片37延伸進(jìn)氣口 9的整體寬度。在這種情況下的效果是形成進(jìn)氣通道39a-39b的周向相鄰的四個(gè)環(huán)形陣列，其中鄰近每個(gè)側(cè)壁32和33的通道具有長(zhǎng)方形的橫截面，而在隔板38之間限定的通道39b和39c具有常規(guī)的方形橫截面。圖13d示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中進(jìn)氣口葉片37僅延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整體寬度的一半，在這種情況下，其從側(cè)壁32延伸到中央進(jìn)氣口隔板38b。在這種情況下，只存在進(jìn)氣通道39a和39b的兩個(gè)環(huán)形陣列，而39c和39d的每個(gè)“陣列”分別由單個(gè)環(huán)形通道路徑39c和39d替代。雖然可設(shè)置沒(méi)有任何葉片或跨過(guò)其的其它結(jié)構(gòu)的單個(gè)“無(wú)葉片”空間39d，但是如果要設(shè)置兩個(gè)無(wú)葉片空間(如圖13d中所示)，那么將其隔開(kāi)的隔板將需要支撐。這例如可以是下述形式，軸向延伸的至少三個(gè)小支柱圍繞渦輪機(jī)進(jìn)氣口在該中央隔板和相鄰隔板或側(cè)壁之間間隔開(kāi)。在側(cè)壁32或33之一和通道的環(huán)形陣列之間(即在渦輪機(jī)進(jìn)氣口的一個(gè)軸向端處)的單個(gè)無(wú)葉片空間19c會(huì)是非常有益的。當(dāng)套筒完全開(kāi)放時(shí)，通過(guò)暴露所包括的無(wú)葉片空間，可變幾何渦輪機(jī)的流通范圍可顯著增加。任選的，無(wú)葉片空間的徑向向外的進(jìn)氣口在軸向上可比徑向向內(nèi)的排氣口(未示出)更寬。附圖13e和13f的實(shí)施例還包括沒(méi)有任何葉片的至少一個(gè)環(huán)形進(jìn)氣通道。在圖13e的實(shí)施例中，單個(gè)的進(jìn)氣口隔板38和葉片37從側(cè)壁32延伸到進(jìn)氣口隔板38，但不從進(jìn)氣口隔板38延伸到側(cè)壁33。這形成相鄰的進(jìn)氣口通道39a的第一環(huán)形陣列和單個(gè)的環(huán) 形進(jìn)氣通道3%。圖13f是圖13e中所示實(shí)施例的一個(gè)極端實(shí)例，其中僅存在單個(gè)葉片37，示出其從側(cè)壁32延伸到單個(gè)的進(jìn)氣口隔板38。雖然在此僅僅示出單個(gè)葉片37，但是可以理解，存在徑向相對(duì)的葉片37，這樣在第一環(huán)形陣列中存在兩個(gè)相鄰的半圓形進(jìn)氣部分39a，以及軸向相鄰的單個(gè)環(huán)形進(jìn)氣通道39b。在實(shí)踐中，本發(fā)明不可能適于任何應(yīng)用，本發(fā)明將僅僅需要單對(duì)徑向相對(duì)的葉片37。在一些實(shí)施例中，存在至少6個(gè)葉片，以幫助確保葉片的兩端足夠靠近到一起而不會(huì)不切實(shí)際的長(zhǎng)和導(dǎo)致過(guò)多的氣體摩擦。這也可有助于氣體以相對(duì)均勻的方式旋渦(例如圍繞周向的恒定旋渦角)，如果少于6個(gè)葉片則難于實(shí)現(xiàn)上述效果。在一些實(shí)施例中，可存在至少9個(gè)葉片，優(yōu)選存在至少12個(gè)葉片，通常存在至少14個(gè)葉片。舉例來(lái)說(shuō)，這種渦輪機(jī)進(jìn)氣口可具有9-18個(gè)葉片，對(duì)于非常小的渦輪增壓器的渦輪機(jī)適于具有大約13-16個(gè)葉片以及對(duì)于非常大的機(jī)動(dòng)渦輪機(jī)適于具有大約15-18個(gè)葉片。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，由隔板導(dǎo)致的表面摩擦可通過(guò)降低隔板和葉片的軸向延伸程度由此降低葉片長(zhǎng)度而減小。如果有必要或需要，可增加葉片數(shù)目以便增力卩“葉片的穩(wěn)固性”。根據(jù)目前可得到的材料，以及預(yù)期的氣體脈動(dòng)和溫度變化，例如對(duì)于本發(fā)明的一些應(yīng)用(例如重型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器應(yīng)用)而言，周向分布多達(dá)30個(gè)氣體通道會(huì)是合適的。在其它實(shí)施例中，例如對(duì)于輕型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器應(yīng)用而言，周向分布多達(dá)40個(gè)氣體通道會(huì)是合適的。例如對(duì)于燃料電池渦輪增壓器應(yīng)用而言，周向分布多達(dá)75個(gè)或以上的氣體通道會(huì)是合適的(原因在于較低的排氣溫度和沒(méi)有氣體脈動(dòng))。對(duì)于在低溫、低渦輪機(jī)壓差、低的氣體流速以及沒(méi)有氣體脈動(dòng)和溫度變化的情況下運(yùn)行的非常大的渦輪機(jī)而言，周向分布100個(gè)氣體通道會(huì)是合適的。因此周向分布的氣體通道(可能所有都至少部分軸向重疊)數(shù)目會(huì)一般在8和100之間。在其它實(shí)施例中，會(huì)在12和100之間，或在18和100之間(或許是23和100之間，可能是26和100之間或可以想象到的30至100之間)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可提供兩個(gè)軸向分隔開(kāi)的氣體通道環(huán)形陣列，每個(gè)環(huán)形陣列具有12至100)個(gè)周向分布的氣體通道。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，沒(méi)有示出具有較大數(shù)目周向分布?xì)怏w通道的這種結(jié)構(gòu)，但應(yīng)理解在此所述的結(jié)構(gòu)是示例性的，所述的原則可適用于設(shè)置具有較大數(shù)目周向分布?xì)怏w通道，任選的在18和100之間。因此，應(yīng)該意識(shí)到，葉片數(shù)目可與圖13a_13f所示的那些不同。圖14a至14d示出其中葉片37延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9整個(gè)寬度的實(shí)施例，但至少一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣口隔板可僅僅沿著部分進(jìn)氣口周邊延伸。圖14a示出本發(fā)明實(shí)施例，其包括延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9整個(gè)周邊(在該情況下在側(cè)壁32和33之間)的單個(gè)進(jìn)氣口隔板38和在其它對(duì)葉片37之間延伸的進(jìn)氣口隔板部分38a和38c (其延伸跨過(guò)進(jìn)氣口 9的整體寬度)。圖14b所示實(shí)施例與圖14a所示實(shí)施例的不同之處在于存在沿著進(jìn)氣口 9的整個(gè)周邊延伸的兩個(gè)隔板38a和38d，但是在此隔板38c分為在每一其它對(duì)葉片37之間延伸的非連續(xù)隔板部分。 圖14c示出一個(gè)實(shí)施例，其中不存在沿著環(huán)形進(jìn)氣口 9的整個(gè)周邊延伸的單個(gè)進(jìn)氣口隔板，而是進(jìn)氣口隔板38a-38c包括在相鄰對(duì)的進(jìn)氣口葉片37之間延伸的隔板部分。在所示的特定實(shí)施例中，進(jìn)氣口隔板部分38b相對(duì)于進(jìn)氣口隔板部分38a和38c在周向上交錯(cuò)。單獨(dú)的進(jìn)氣通道39在軸向上交錯(cuò)，因?yàn)樵谥芟蛳噜彽耐ǖ?9之間存在軸向重疊。圖14d的實(shí)施例示出噴嘴的另一實(shí)例，該噴嘴不包括沿著環(huán)形進(jìn)氣口 9的整個(gè)周邊延伸的單個(gè)進(jìn)氣口隔板。此外，該實(shí)施例示出在一對(duì)葉片之間延伸的進(jìn)氣口隔板部分之間的間隔如何與在相鄰對(duì)葉片之間延伸的進(jìn)氣口隔板部分之間的間隔不同。圖13和14的實(shí)施例具有進(jìn)氣口通道39的常規(guī)規(guī)則陣列。但是沒(méi)有必要是這種情況。例如，圖15示意性示出一個(gè)實(shí)施例，其中不存在沿著環(huán)形進(jìn)氣口的整個(gè)周邊延伸的單個(gè)進(jìn)氣口隔板，也不存在延伸跨過(guò)進(jìn)氣口整個(gè)寬度的單個(gè)進(jìn)氣口葉片。在該情況下，通道陣列是非常不規(guī)則的。在實(shí)踐中，該特定模式可能不是特別理想的，但包括其以便示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例可獲得的變型程度(存在制造合適性的問(wèn)題)。應(yīng)該意識(shí)到上述的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的葉片或葉片部分可具有任意合適的橫截面或構(gòu)造。例如，葉片可具有相對(duì)傳統(tǒng)的翼型構(gòu)造。在一般情況下，其可有利于確保每個(gè)葉片的前邊緣具有與每個(gè)葉片后邊緣相比的厚度增加。葉片前邊緣的厚度增加對(duì)于氣流撞擊到葉片上的入射角的任何變化提供更高的寬容性。也就是說(shuō)，取決于渦輪機(jī)蝸殼內(nèi)的流量/壓力，可以改變氣體將撞擊到葉片上的方向。如果氣體以一定的角度撞擊到簡(jiǎn)單的片狀結(jié)構(gòu)上，它可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)到里側(cè)的氣流與片狀結(jié)構(gòu)分開(kāi)而留下顯著降低效率的旋渦/紊流區(qū)。此外，應(yīng)該意識(shí)到，葉片的構(gòu)造和/或布置可有所不同，以便形成具有所需構(gòu)造的進(jìn)氣口流動(dòng)通道39。例如，通道39彎曲而非沿著基本直線路徑通常是有利的。鑒于根據(jù)本發(fā)明的各種可能的替代結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)總是可以將進(jìn)氣口噴嘴結(jié)構(gòu)視為包括傳統(tǒng)意義上的離散進(jìn)氣葉片或甚至葉片部分。因此類(lèi)似的，可能會(huì)不能確定各個(gè)進(jìn)氣口隔板或隔板部分。相反，在更廣泛的方面，它可能更適合于將本發(fā)明視為有關(guān)的進(jìn)氣口噴嘴結(jié)構(gòu)，該進(jìn)氣口噴嘴結(jié)構(gòu)可限定多個(gè)離散的進(jìn)氣通道，上述進(jìn)氣通道可采取不同構(gòu)造，且可以各種不同的方式進(jìn)行布置。與圖3至圖15中所示的本發(fā)明實(shí)施例相同，渦輪機(jī)噴嘴包括至少兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。在一些實(shí)施例中，單個(gè)軸向“陣列”實(shí)際上可包括僅僅一個(gè)周向上的進(jìn)氣通道。然而，在大多數(shù)實(shí)施例中，預(yù)期每個(gè)環(huán)形陣列將包括圍繞環(huán)形進(jìn)氣口在周向上間隔開(kāi)(例如相鄰)的許多進(jìn)氣通道。在本發(fā)明的任意給定實(shí)施例中，可以不同的方式來(lái)確定周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道39的環(huán)形陣列。例如，圖16a至16d示出圖9d的實(shí)施例，但是可以不同的方式確定周向間隔開(kāi)的通道39的軸向間隔開(kāi)的環(huán)形陣列。例如，首先參照?qǐng)D16a，確定四個(gè)進(jìn)口通道39a至39d的環(huán)形陣列。在該情況下，第一陣列的進(jìn)氣通道39a具有不同的軸向?qū)挾?，但是彼此相鄰。第二陣列的每一進(jìn)氣通道39b具有相同的軸向?qū)挾?，但彼此相?duì)交錯(cuò)(錯(cuò)開(kāi))，且并不總是彼此相鄰。周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道39c的第三環(huán)形陣列確定成具有相同的軸向?qū)挾群臀恢?，但并不彼此相鄰。最后，周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道39d的第四環(huán)形陣列相應(yīng)于第一陣列39a。對(duì)于本發(fā)明的任何特定實(shí)施例而言，沒(méi)有必要確定進(jìn)氣通道的兩個(gè)以上的不同軸向間隔的環(huán)形陣列，甚至可存在兩個(gè)以上的此類(lèi)陣列時(shí)。例如，圖16b示出間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道39a和39b的僅僅兩個(gè)環(huán)形陣列。在該情況下，每個(gè)環(huán)形陣列內(nèi)的進(jìn)氣通道相對(duì)于彼此在 周向和軸向上都不相鄰。在圖16c中示出周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道的兩個(gè)不同環(huán)形陣列39a和3%。在該情況下，第一陣列的進(jìn)氣通道39a實(shí)際上與第二陣列的進(jìn)氣通道39b在周向上相鄰，通過(guò)每個(gè)陣列的通道軸向尺寸的重疊來(lái)獲得軸向間距。也就是說(shuō)，進(jìn)氣通道39b具有大于進(jìn)氣通道39a的軸向?qū)挾?，這樣每個(gè)進(jìn)氣通道39b的至少一部分與進(jìn)氣通道39a軸向間隔開(kāi)。最后，圖16d示出確定進(jìn)氣通道39a和39b的兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的環(huán)形陣列的另一種方法。在該情況下，通道39a和39b彼此軸向相鄰，但每個(gè)陣列的通道39在周向上并不相鄰。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)氣通道的進(jìn)一步可能的不同環(huán)形陣列可由圖16a_16d所示的本發(fā)明實(shí)施例來(lái)確定，且與本發(fā)明的其它實(shí)施例類(lèi)似，可以不同的方式來(lái)確定進(jìn)氣通道的軸向間隔開(kāi)的不同環(huán)形陣列。根據(jù)圖3至圖16所示的本發(fā)明所有實(shí)施例，每個(gè)進(jìn)氣通道39具有常規(guī)的直線形橫截面。然而，替代的橫截面部分也是可能的，諸如像在圖17和18中所示的由進(jìn)氣口側(cè)壁50限定的菱形或六角形橫截面。這些是實(shí)施例的實(shí)例，其中不一定適當(dāng)?shù)貙⑷我鈫蝹€(gè)的進(jìn)氣口側(cè)壁50視為構(gòu)成傳統(tǒng)意義上的葉片或有別于進(jìn)口葉片的進(jìn)氣口隔板。然而，在每一種情況下，噴嘴結(jié)構(gòu)顯然包括多個(gè)進(jìn)氣通道39。在圖17或18中示出確定周向間隔開(kāi)的通道39a和39b的兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的不同環(huán)形陣列的一種方法。在這些實(shí)施例的每一實(shí)施例中，在所確定的每一環(huán)形陣列的進(jìn)氣通道在周向上彼此相鄰。這些實(shí)施例的另一個(gè)特點(diǎn)是，跨過(guò)進(jìn)氣口軸向間隔開(kāi)的相鄰環(huán)形陣列在一定程度上彼此重疊。也就是說(shuō)，第二環(huán)形陣列的每一獨(dú)立進(jìn)氣通道39b的一部分與第一環(huán)形陣列的每一進(jìn)氣通道39a的一部分軸向重疊。據(jù)信這種噴嘴結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步緩和渦輪機(jī)效率的任何傾向，以便具有帶有不同進(jìn)氣口尺寸的“逐階”特點(diǎn)。圖19和20示出與圖17和18相同的實(shí)施例，但是示出確定進(jìn)氣通道39a和39b的軸向間隔開(kāi)的環(huán)形陣列的不同方法。在該情況下，在每一實(shí)施例中確定軸向間隔開(kāi)但不軸向重疊的兩個(gè)進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。再次應(yīng)該意識(shí)到，進(jìn)氣通道的精確構(gòu)造通過(guò)限定上述構(gòu)造的壁來(lái)控制，以及可將噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成在噴嘴結(jié)構(gòu)內(nèi)的不同進(jìn)氣通道具有的構(gòu)造與同一噴嘴結(jié)構(gòu)內(nèi)的其它進(jìn)氣通道的構(gòu)造不同。例如圖21中示出圖17和18所示的“蜂窩型”實(shí)施例的變型。根據(jù)該實(shí)施例，進(jìn)氣口側(cè)壁50同樣限定常規(guī)六角形的進(jìn)氣通道39，但在該情況下，陣列是稍微有點(diǎn)不規(guī)則的。示出確定兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道39a和39b的實(shí)例的一種特定方法。應(yīng)該意識(shí)到通過(guò)采取類(lèi)似于例如關(guān)于圖16a至16d上述的方法來(lái)確定交替間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道環(huán)形陣列。在圖3至圖21所示以及上述的本發(fā)明所有實(shí)施例中，噴嘴結(jié)構(gòu)包括多個(gè)進(jìn)氣通道，上述進(jìn)氣通道包括分別與其它兩個(gè)進(jìn)氣通道周向和軸向間隔開(kāi)的至少一個(gè)進(jìn)氣通道，或?qū)嶋H上與其它兩個(gè)進(jìn)氣通道的每一個(gè)都周向和軸向間隔開(kāi)的至少一個(gè)進(jìn)氣通道。上述間隔可是如此的以致于至少一些通道彼此相鄰，并且在至少一些通道之間可存在軸向和/或周向的重疊。表達(dá)這種關(guān)系的一種其它方式是在所示的每一本發(fā)明實(shí)施例中，可以確定周向間隔開(kāi)(以及可能相鄰和/或周向重疊(或交錯(cuò)))的第一對(duì)進(jìn)氣通道，以及可以確定軸向間隔開(kāi)(以及可能相鄰和/或周向重疊(或交錯(cuò)))的第二對(duì)進(jìn)氣通道。根據(jù)如何確定上述成對(duì)的進(jìn)氣通道，在某些情況下可能僅僅需要三個(gè)通道來(lái)限定上述兩對(duì)進(jìn)氣通道，其 中第一和第二對(duì)共用一個(gè)進(jìn)氣通道。例如，圖22示出了圖18和20所示的上述實(shí)施例。參照?qǐng)D17，第一進(jìn)氣通道60與第二進(jìn)氣通道61周向間隔開(kāi)且與第三進(jìn)氣通道62軸向間隔開(kāi)。在該情況下，通道彼此相鄰。類(lèi)似的，單個(gè)進(jìn)氣通道63與進(jìn)氣通道64周向間隔開(kāi)以及與進(jìn)氣通道65軸向間隔開(kāi)。在此通道不相鄰。例如進(jìn)氣通道60和61可被視為包括第一對(duì)周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道(以及憑借其軸向重疊而軸向間隔開(kāi))，以及進(jìn)氣通道60和62可被視為包括軸向間隔開(kāi)的第二對(duì)進(jìn)氣通道，其中上述第一和第二對(duì)共用單個(gè)進(jìn)氣通道60。類(lèi)似的，例如進(jìn)氣通道63和64可被視為包括周向間隔開(kāi)但非相鄰的第一對(duì)進(jìn)氣通道，以及進(jìn)氣通道63和65可被視為包括軸向間隔開(kāi)(且在該情況下還周向間隔開(kāi))的第二對(duì)進(jìn)氣通道，在該情況下上述第一和第二對(duì)共用單個(gè)進(jìn)氣通道63。或者，例如進(jìn)氣通道60和63可被視為包括第一對(duì)周向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道，以及進(jìn)氣通道64和65可被視為包括第二對(duì)軸向間隔開(kāi)的進(jìn)氣通道。參照?qǐng)D23到25，這些示出本發(fā)明的實(shí)施例的視圖，其包括軸向橫截面通常分別相應(yīng)于圖7a、7b和7d的“菱形”進(jìn)氣通道39的陣列。其示出噴嘴向內(nèi)漸細(xì)，包括隨著半徑減小而變窄的不同進(jìn)氣通道39。應(yīng)該意識(shí)到，同樣的方法可采取例如在圖18和20中所示的六邊形進(jìn)氣通道陣列。更通常地，應(yīng)該意識(shí)到，進(jìn)氣通道39的構(gòu)造可在本發(fā)明的實(shí)施例之間顯著變化。例如，進(jìn)氣通道39可具有相對(duì)于渦輪機(jī)葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向的更大或更小程度的向前掃掠，以便導(dǎo)致進(jìn)氣氣流中的更多或更少的旋渦。掃掠的程度(或旋渦角)可沿進(jìn)氣通道的長(zhǎng)度變化。不同的進(jìn)氣通道可具有不同的旋渦角。例如，一個(gè)進(jìn)氣通道環(huán)形陣列的所有進(jìn)氣通道可具有相同的旋渦角，但是可與另一進(jìn)氣通道環(huán)形陣列(例如相鄰)的旋渦角不同。此外，個(gè)別(單獨(dú)的或不同的)進(jìn)氣通道39可具有沿其長(zhǎng)度為恒定的橫截面面積，或其可漸細(xì)，或例如其可變窄然后再次在其上游到下游兩端之間擴(kuò)展。例如在進(jìn)氣通道進(jìn)氣口處的橫截面積可從一種尺寸和/或形狀變化到在其排氣口處的另一種尺寸和/或形狀通。例如橫截面形狀在其進(jìn)氣口處可為菱形或六角形，且逐漸變?yōu)樵谄渑艢饪谔幍母鼮殚L(zhǎng)方形或正方形的形狀。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，合適的是使得進(jìn)氣通道39受限到徑向平面，例如大致等同于已知的渦輪增壓器噴嘴設(shè)計(jì)，其包括直形葉片，即上述葉片位于包含渦輪增壓器軸的平面上。雖然從某種意義上而言，例如圖17和18中所示的“菱形”和“蜂窩狀”結(jié)構(gòu)沒(méi)有必要被視為包括傳統(tǒng)意義上的葉片，或清楚分辨的隔板，但實(shí)際上其可由合適構(gòu)造的離散進(jìn)氣口隔板來(lái)構(gòu)建這種噴嘴結(jié)構(gòu)。例如，圖26示出如何通過(guò)將軸向相鄰的隔板壓到一起來(lái)構(gòu)建圖18中示意性示出的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)出其中的四個(gè)78a-78d。這些隔板的每一個(gè)是環(huán)形的，但沿著“波狀墊圈”的線在周向上成波狀，且以“異相”對(duì)準(zhǔn)(在周向上交錯(cuò))，這樣在相鄰隔板之間限定六邊形的進(jìn)氣通道39。如果每個(gè)隔板的波紋嚴(yán)格地徑向延伸，則每個(gè)進(jìn)氣通道39將沿半徑延伸。然而，通過(guò)使得波紋相對(duì)于周向方向向前掃掠，可限定類(lèi)似向前掃掠的進(jìn)氣通道39。上述在圖27a到27d中示出。圖27a示出隔板80中的七個(gè)隔板，上述隔板在組裝到噴嘴結(jié)構(gòu)內(nèi)之前設(shè)置螺旋波紋。為了形成最終的噴嘴，可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆绞綄⒏舭?0壓在一起且相互結(jié)合。圖27b是通過(guò)渦輪增壓器一部分的橫截面，其中最終的噴嘴結(jié)構(gòu)保持原位。圖27c是 沿著渦輪增壓器軸4m看去的環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪5的噴嘴結(jié)構(gòu)的端視圖，以及圖27d是例如相應(yīng)于圖23的軸向橫截面。應(yīng)該意識(shí)到可對(duì)圖26和圖27a至27d所示的本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種變型。例如，波紋或波浪可采取各種形式，包括正弦和對(duì)角線或“V”形，或適于限定進(jìn)氣通道39的所需構(gòu)造的任何其它形狀。此外，根據(jù)所示實(shí)施例，每個(gè)隔板80為波紋構(gòu)造，但在其它實(shí)施例中，希望將非波紋狀(波狀)(例如嚴(yán)格意義上的徑向)的隔板放置到一對(duì)或多對(duì)波狀隔板之間以便改變進(jìn)氣通道39的構(gòu)造和跨過(guò)進(jìn)氣口的某些軸向位置。類(lèi)似的，個(gè)別(單獨(dú)的或不同的)波狀隔板80可以下述方式壓到一起，使得隔板80之間的接觸面積大于或小于圖21至22中所示的那些，從而同樣改變進(jìn)氣通道的構(gòu)造。事實(shí)上，接觸面積可跨過(guò)噴嘴結(jié)構(gòu)的半徑來(lái)限定進(jìn)氣通道39，其具有相應(yīng)的不同(變化)橫截面面積。存在用于將隔板結(jié)合到一起的各種可能性。例如隔板可被焊在一起(例如使用銀釬焊或適于在渦輪機(jī)進(jìn)氣口內(nèi)所經(jīng)受高溫的其它釬焊)，或相鄰隔板可設(shè)置有配合結(jié)構(gòu)，諸如互補(bǔ)的突起和凹進(jìn)處。備選的，隔板可被點(diǎn)焊到一起。對(duì)于本領(lǐng)域的合適技術(shù)人員而言明了其它適當(dāng)?shù)闹苽浞椒ā８鶕?jù)圖26和圖27a至27d所示的本發(fā)明實(shí)施例，相鄰隔板以反相對(duì)準(zhǔn)，使每一其它隔板70直接對(duì)準(zhǔn)。這將形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其中軸向相鄰的進(jìn)氣通道39沿著渦輪增壓器軸精確對(duì)準(zhǔn)。但是，通過(guò)在如圖28所示的每個(gè)連續(xù)隔板內(nèi)引入稍微周向的偏離，軸向相鄰的進(jìn)氣通道39可如線90所示那樣在周向上錯(cuò)開(kāi)，示出線90與虛線91成一定的角度，虛線91平行于渦輪增壓器軸。例如當(dāng)套筒處于開(kāi)放位置時(shí)，上述可用于部分緩解渦輪機(jī)葉片的高周疲勞。圖29示出一種替代方法，用于形成與圖26所示基本相同的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但其由單個(gè)螺旋隔板結(jié)構(gòu)100形成，而不是由例如如圖26中所示的不同環(huán)形隔板形成。例如如圖21中所示的結(jié)構(gòu)也可由波狀隔板制成，但具有所限定的構(gòu)造以便形成如圖所示的更“不規(guī)則”的蜂窩狀陣列。在該情況下，并返回參照?qǐng)D21，例如通過(guò)將如圖中粗線所示的三個(gè)不同構(gòu)造的環(huán)形隔板(其中兩個(gè)互為鏡像)壓到一起或以其它方式結(jié)合到一起來(lái)設(shè)置壁50，其示出三個(gè)隔板彼此相鄰壓下，以及第四隔板鄰近進(jìn)氣口 9的壁33。
如圖30a和30b中所示，一些流通通道可被阻斷以便調(diào)整相應(yīng)于某些進(jìn)氣口寬度的區(qū)域中的效率。例如在圖30a和30b中示出在噴嘴軸向端部處的部分六角形通道被阻斷。在圖30b的情況下，當(dāng)這些通道暴露于進(jìn)氣流體時(shí)，這些區(qū)域中通道的軸向?qū)挾葴p小，上述有助于減少葉片上的振動(dòng)。無(wú)論噴嘴組件(例如葉片/隔板或“蜂窩狀”結(jié)構(gòu)的組件)的構(gòu)造或其構(gòu)建方法，限定改變通過(guò)進(jìn)氣口氣體流動(dòng)路徑尺寸的進(jìn)氣通道和/或套筒的表面至少部分涂敷有用于在渦輪機(jī)運(yùn)行的高溫下氧化煙塵的合適催化劑，以便有助于防止煙塵在噴嘴表面上的沉積和積聚。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以各種不同方式來(lái)構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的噴嘴組件和進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)。例如，在圖3、圖4a-4b、7a-7g、23_25及27a_27d示出的本發(fā)明實(shí)施例中的每一個(gè)實(shí)施例示出渦輪機(jī)進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)，其中套筒30圍繞噴嘴結(jié)構(gòu)的外徑滑動(dòng)，這樣套筒起到在其上游端處阻斷/開(kāi)放進(jìn)氣通道的作用。然而，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，圓柱形套筒可位 于噴嘴的內(nèi)徑上，這樣圓柱形套筒可在其鄰近渦輪機(jī)葉輪的下游端處打開(kāi)和封閉進(jìn)氣通道39。例如，圖31a至31c示出在圖3和圖4a_4b中所示的本發(fā)明實(shí)施例的變型，其中變型的套筒130滑動(dòng)跨過(guò)進(jìn)氣通道39下游的進(jìn)氣通道9，這樣其在噴嘴和渦輪機(jī)葉輪之間滑動(dòng)。本發(fā)明的該實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)基本與關(guān)于圖3和圖4a-4b中所示和所述的那些基本相同，以及合適時(shí)可使用相同的附圖標(biāo)記。唯一明顯的差異在于適配直徑減小套筒130所必須的那些，即重新定位兩個(gè)噴嘴環(huán)之一的標(biāo)為噴嘴環(huán)132的那些，以及支撐桿31連接到其的凸緣130a。具體的，應(yīng)該意識(shí)到如上所示和所述的各種噴嘴結(jié)構(gòu)的每一個(gè)以及如上所述的所有變型可包括在其中套筒130在進(jìn)氣口噴嘴的內(nèi)徑處圍繞渦輪機(jī)葉輪定位的本發(fā)明實(shí)施例中。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，有利的是提供兩個(gè)可軸向滑動(dòng)的套筒，其包括沿著進(jìn)氣通道的外徑定位的第一套筒和位于進(jìn)氣通道內(nèi)徑處的第二圓柱形套筒。在這種情況下，第一和第二套筒可具有跨過(guò)進(jìn)氣口 9寬度的相同徑向延伸程度，或在至少一個(gè)位置處兩個(gè)套筒的一個(gè)可比另一個(gè)延伸的更遠(yuǎn)，這樣在這種位置中，環(huán)形進(jìn)氣口的整個(gè)軸向?qū)挾葟钠渖嫌蔚狡湎掠伍_(kāi)口可不同。兩個(gè)套筒可聯(lián)接到一起(或成一體)，以便作為一個(gè)單元進(jìn)行致動(dòng)，或者獨(dú)立地設(shè)置和致動(dòng)。以上所述的本發(fā)明實(shí)施例示出套筒30和130從渦輪機(jī)葉輪的軸承座側(cè)延伸跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口 9。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，套筒可從渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體側(cè)延伸跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口 9。換句話說(shuō)，套筒和致動(dòng)機(jī)構(gòu)可容納于渦輪機(jī)殼體內(nèi)而不是軸承座內(nèi)。在圖32a和32b、33a和33b中示出本發(fā)明這種實(shí)施例的實(shí)例。從渦輪機(jī)側(cè)致動(dòng)套筒可有利于緩解渦輪機(jī)葉片的高周疲勞，因?yàn)樘淄矌缀醣环忾]時(shí)，只暴露出一個(gè)環(huán)形進(jìn)氣通道。當(dāng)套筒從渦輪機(jī)側(cè)封閉時(shí)，那么通常朝向軸承座側(cè)以及朝向渦輪機(jī)葉輪的后部關(guān)閉，此時(shí)渦輪機(jī)背面更牢固地支撐渦輪機(jī)葉片。然而還應(yīng)當(dāng)指出，雖然可能在一側(cè)上設(shè)置執(zhí)行器，其設(shè)置成從另一側(cè)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)支柱(一般至少兩個(gè)，通常情況下三個(gè)將是必要的)拉動(dòng)套筒。因此，致動(dòng)器可處于軸承座中，且通過(guò)一些“拉桿”(未示出)連接到渦輪機(jī)殼體內(nèi)的套筒?！袄瓧U”朝向軸承座拉動(dòng)套筒，以阻斷進(jìn)氣口。備選的，致動(dòng)器可處于渦輪機(jī)殼體內(nèi)通過(guò)“拉桿”連接到套筒，從軸承座朝向渦輪機(jī)殼體側(cè)拉動(dòng)套筒，以阻斷進(jìn)氣口。未示出這些實(shí)施例，部分原因是為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，部分原因是因?yàn)樗ǔ?huì)優(yōu)選地將致動(dòng)器和套筒設(shè)置于環(huán)形渦輪機(jī)進(jìn)氣口的相同側(cè)上。如果需要拉桿，希望將上述拉桿在周向上與葉片對(duì)準(zhǔn)，例如沿著一些葉片(例如三組軸向分隔開(kāi)的葉片)邊緣(例如徑向外邊緣)，上述葉片可能是周向?qū)?zhǔn)(即非交錯(cuò))的葉片。拉桿系統(tǒng)(未示出)的一個(gè)可能優(yōu)勢(shì)是其可有助于將套筒圍繞噴嘴對(duì)準(zhǔn)(由于套筒系統(tǒng)的額外軸向長(zhǎng)度)，從而防止傾斜和形成卡住。執(zhí)行拉桿系統(tǒng)的另一個(gè)原因是獲得軸承座致動(dòng)的益處，同時(shí)也減輕由套筒從渦輪機(jī)側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)致的渦輪機(jī)葉片的高周疲勞。
首先參照?qǐng)D32a和32b，噴嘴組件通常由附圖標(biāo)記34表示，且可采取上述的任意形式及其替代形式。圖32a和32b的實(shí)施例和例如圖3的實(shí)施例之間的顯著差異是圓柱形套筒230安裝在腔室240內(nèi)，該腔室240限定在渦輪機(jī)殼體I內(nèi)而非軸承座3內(nèi)。由于套筒230定位于上述不同的位置，這樣其從渦輪機(jī)側(cè)到軸承座側(cè)滑動(dòng)跨過(guò)進(jìn)氣口 9，安裝和致動(dòng)套筒的方式非常類(lèi)似于圖3中所示的方式。也就是說(shuō)，套筒230安裝到鏈接到致動(dòng)器軛243的導(dǎo)桿241上，該導(dǎo)桿241依次由包括氣、液壓和電動(dòng)的各種不同形式的致動(dòng)器致動(dòng)。在所示的實(shí)例中，導(dǎo)桿241滑動(dòng)支撐在軸襯244內(nèi)。噴嘴組件34包括第一噴嘴環(huán)232，其限定進(jìn)氣口 9的第一側(cè)壁；以及第二噴嘴環(huán)233，其封閉通到進(jìn)氣口 9的環(huán)形凹槽240，由此限定進(jìn)氣口 9的第二側(cè)壁。環(huán)形密封圈107設(shè)置成相對(duì)于噴嘴環(huán)233密封套筒230。應(yīng)該意識(shí)到，在本發(fā)明該實(shí)施例中運(yùn)行的其它方面將基本與本發(fā)明的其中套筒30從軸承座側(cè)致動(dòng)的上述實(shí)施例的那些方面相同。具體的，進(jìn)氣通道39將以大致相同的方式起作用。參照?qǐng)D33a和33b，這些示出圖32a和32b中所示實(shí)施例的變型，其中套筒330位于噴嘴組件34的內(nèi)徑上而不是外徑上。在該特定實(shí)施例中，噴嘴組件34位于殼體I的側(cè)壁332和面對(duì)的側(cè)壁332之間，該面對(duì)的側(cè)壁332位于環(huán)形進(jìn)氣口 9的相對(duì)側(cè)且其封閉環(huán)形腔室240，導(dǎo)桿241滑動(dòng)支撐在環(huán)形腔室240內(nèi)。在此同樣的，套筒330通過(guò)憑借軛243鏈接到套筒的任意合適的致動(dòng)器進(jìn)行致動(dòng)。在該實(shí)施例中，腔室240通過(guò)支撐于環(huán)形構(gòu)件335內(nèi)徑上的密封圈334相對(duì)于環(huán)形進(jìn)氣口 9進(jìn)行密封。如上所述，本發(fā)明的其它實(shí)施例可包括兩個(gè)平行的套筒，一個(gè)位于內(nèi)徑上以及另一個(gè)位于外徑上，上述套筒可布置和控制成一起移動(dòng)或彼此獨(dú)立地移動(dòng)，并可具有不同的長(zhǎng)度。可對(duì)套筒的結(jié)構(gòu)做出各種變型。例如，圖34a和34c示出套筒30自由端的三種可能的不同輪廓。其中圖34a的套筒30具有方形端，套筒30的自由端可彎曲，或另外以如圖34b和34c中所示的其它流線型。當(dāng)氣體通過(guò)進(jìn)氣口 9的開(kāi)放部分流經(jīng)套筒時(shí)，這會(huì)提高空氣動(dòng)力學(xué)效率。圖35a和35b示出適于套筒30的兩種可能布置，其包括鄰近套筒30自由端的活塞式密封環(huán)100，從而防止氣體在套筒30和根據(jù)本發(fā)明的通常由附圖標(biāo)記101標(biāo)識(shí)的噴嘴陣列。應(yīng)該意識(shí)到噴嘴組件101可具有上述的根據(jù)本發(fā)明的任何可能構(gòu)造。還應(yīng)該意識(shí)到，套筒30的自由端例如可如圖34b和34c中所示那樣的構(gòu)造(且如果處于噴嘴內(nèi)徑處，可為相反輪廓，即位于其外徑上)。可采取這種形狀以及諸如徑向脊(未示出)的其它形狀，以便改變渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)效率或改變套筒經(jīng)受的軸向或徑向空氣動(dòng)力。
也可能對(duì)套筒的相對(duì)側(cè)(即接觸噴嘴的邊緣)進(jìn)行成型或倒角以便使得運(yùn)行平穩(wěn)，以及減輕例如隔板對(duì)套筒卡住的可能性。此外，應(yīng)該意識(shí)到，包括在圖34a_34c、30a和30b所示那些的這些可能性可適用于套筒，不管是否其安裝在軸承座或噴嘴的渦輪機(jī)殼體側(cè)，以及不管其是否安裝在噴嘴的內(nèi)徑或外徑上或者兩者上。根據(jù)本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)可配置成給不同的進(jìn)氣口寬度(即，對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)套筒的不同位置)提供不同的效率。例如，如關(guān)于圖3至6實(shí)施例在上面所述的那樣，隔板可跨過(guò)進(jìn)氣口的軸向?qū)挾确蔷乳g隔開(kāi)。當(dāng)套筒能夠移動(dòng)到在隔板位置之間的位置時(shí)，與兩個(gè)相對(duì)緊密間隔開(kāi)的隔板之間相比，在兩個(gè)相對(duì)稀疏間隔開(kāi)的隔板之間的中間位置處的效率更低。以該方式來(lái)調(diào)節(jié)噴嘴效率的能力具有很多應(yīng)用。例如，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可具有廢氣流動(dòng)路徑，以便將廢氣返回到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口內(nèi)。這種系統(tǒng)一般被稱(chēng)為“廢氣再循環(huán)”系統(tǒng)或EGR系統(tǒng)。EGR系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成通過(guò)再循環(huán)廢氣 部分以便再燃燒來(lái)降低自發(fā)動(dòng)機(jī)的微粒排放量，這通常是必要的以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。將再循環(huán)的廢氣引進(jìn)升壓的進(jìn)氣口氣流內(nèi)會(huì)要求在“短路線"EGR系統(tǒng)中存在升高的排氣歧管壓力，其中再循環(huán)廢氣從廢氣經(jīng)過(guò)到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口，而不到達(dá)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。可變幾何渦輪增壓器可用于幫助廢氣升高到再循環(huán)所需的壓力，以便提高在渦輪機(jī)上游的廢氣中的“背壓”。當(dāng)以這種方式使用可變幾何渦輪增壓器時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其有利于降低在某些進(jìn)氣口寬度處的渦輪機(jī)的運(yùn)行效率。根據(jù)本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建噴嘴(例如，將進(jìn)氣口隔板間隔開(kāi))可以實(shí)現(xiàn)上述效果，這樣進(jìn)氣通道39在套筒的中間行程位置的區(qū)域中特別寬(軸向)。例如，在兩個(gè)以合適寬度定位的隔板之間，對(duì)于套筒而言存在一系列相對(duì)低效的位置，通常對(duì)應(yīng)成對(duì)隔板在三分之一到三分之二開(kāi)放的位置，且當(dāng)整個(gè)進(jìn)氣口超過(guò)半開(kāi)時(shí)，可以選擇隔板位置來(lái)提供低效運(yùn)行。當(dāng)套筒完全開(kāi)放時(shí)，或?qū)嶋H上完全或幾乎完全關(guān)閉時(shí)，形成的這種故意低效對(duì)于噴嘴的效率不會(huì)具有任何顯著影響。這將有可能實(shí)現(xiàn)由根據(jù)本發(fā)明的“蜂窩”式噴嘴結(jié)構(gòu)類(lèi)似的效果，通過(guò)確保進(jìn)氣通道39在繞噴嘴組件中點(diǎn)或相應(yīng)于效率降低到零的進(jìn)氣口寬度的噴嘴任意其它軸向位置具有的更大的最大軸向?qū)挾?。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在相應(yīng)于套筒關(guān)閉或相對(duì)關(guān)閉位置的進(jìn)氣口區(qū)域內(nèi)，它可能有利于減少隔板間距(或以其它方式增加進(jìn)氣通道39的軸向尺寸)。也就是說(shuō)，使用給定數(shù)量的隔板可有利于將隔板靠近完全封閉位置更緊密地布置到一起。對(duì)于任何給定數(shù)量的隔板，這可能會(huì)增加套筒處于相對(duì)封閉位置時(shí)的效率?？蓪?duì)本發(fā)明的某些實(shí)施例進(jìn)行各種其它變型。例如，套筒可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)旁孔，當(dāng)套筒處于封閉或“過(guò)度封閉”位置時(shí)，上述旁孔僅暴露于通過(guò)進(jìn)氣口的氣流?！斑^(guò)于封閉”位置被認(rèn)為是其中套筒軸向移動(dòng)超出完全阻斷進(jìn)氣口所必要位置的那些位置。旁孔例如可允許廢氣流出通過(guò)套筒朝向渦輪機(jī)進(jìn)氣口、朝向其進(jìn)氣口下游的渦輪機(jī)(例如，經(jīng)由渦輪導(dǎo)流罩)或甚至渦輪機(jī)的下游流動(dòng)而完全旁路經(jīng)過(guò)以便增加渦輪機(jī)下游的廢氣溫度，其有利于氧化下游微粒過(guò)濾器收集的煙塵，以便過(guò)濾器再生。在其它應(yīng)用中，可通過(guò)允許套筒移動(dòng)到“過(guò)于封閉”位置從而打開(kāi)備選的氣體流動(dòng)路徑來(lái)獲得其它有利的的空氣動(dòng)力學(xué)效果。類(lèi)似的，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，有利的是套筒可移動(dòng)到“過(guò)度開(kāi)放”位置以暴露旁路氣體通道，當(dāng)套筒移動(dòng)通過(guò)其正常工作范圍以便控制進(jìn)氣口的尺寸時(shí)，上述旁路氣體通道通常不開(kāi)放。這樣的旁路通道可以例如提供廢氣門(mén)功能，該功能可以增加渦輪機(jī)的有效流動(dòng)范圍。例如，旁路通道包括一個(gè)或多個(gè)旁孔，其形成于延伸到滑動(dòng)套筒(例如，作為通到套筒的延伸部分)內(nèi)側(cè)的圓柱形表面內(nèi)。這種布置尤其適合于渦輪機(jī)側(cè)安裝的套筒。在備選布置中，套筒移動(dòng)到“過(guò)度開(kāi)放”位置會(huì)暴露設(shè)置于渦輪機(jī)殼體內(nèi)的開(kāi)孔，從而打開(kāi)旁路流動(dòng)路徑。這種布置特別適合于安裝在進(jìn)氣口軸承座側(cè)的套筒。諸如在US7，207，176中披露的旁路布置適用于本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該理解，雖然關(guān)于渦輪增壓器的渦輪機(jī)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不限于應(yīng)用于渦輪增壓器，而是可結(jié)合到其它設(shè)備的渦輪機(jī)內(nèi)。這種替代的非限制實(shí)例包括電動(dòng)渦輪機(jī)，蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)。在渦輪機(jī)為渦輪增壓器一部分的實(shí)施例中，渦輪增壓器可以是渦輪增壓的內(nèi)燃機(jī)的一部分，諸如像壓縮點(diǎn)火(柴油)發(fā)動(dòng)機(jī)，或汽油直噴(⑶i)發(fā)動(dòng)機(jī)。這些應(yīng)用包括多個(gè)渦輪增壓器，其包括根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)。其它可能的應(yīng)用包括燃料電池渦輪增壓器或渦輪機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)可包括排氣門(mén)，其可獨(dú)立于套筒(或多個(gè)套筒)進(jìn)行控制?？梢允褂脧U氣門(mén)的常規(guī)設(shè)計(jì)。 本發(fā)明可用于多級(jí)(階)渦輪機(jī)布置的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)中。例如，根據(jù)本發(fā)明的徑向流入渦輪機(jī)可與徑向或軸向的第二渦輪階段相結(jié)合。多階渦輪機(jī)可安裝到同一渦輪軸上。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)同樣可包括在多個(gè)渦輪增壓系統(tǒng)的渦輪增壓器中。例如，串聯(lián)或并聯(lián)布置的渦輪增壓器可包括根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)也可用于產(chǎn)生電能(例如在汽車(chē)系統(tǒng))，或可用于余熱回收系統(tǒng)中(同樣特別適用于汽車(chē)應(yīng)用中，例如諸如水或制冷劑液體的輔助流體通過(guò)低級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)/廢熱煮沸，并膨脹以便驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī))。輔助流體甚至可以為布雷頓循環(huán)所述的壓縮空氣。渦輪機(jī)進(jìn)氣口蝸殼可為被分隔開(kāi)的蝸殼。例如，已知可以提供具有被分隔為多于一個(gè)腔室的蝸殼的渦輪增壓器渦輪機(jī)，每個(gè)蝸殼腔室連接到不同組的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。在這種情況下，上述分隔部通常是將蝸殼分隔為軸向相鄰部分的蝸殼內(nèi)的環(huán)形壁。還可以在周向上分隔蝸殼，這樣蝸殼的不同弧形部分將氣體傳送到渦輪機(jī)進(jìn)氣口的不同弧形部分內(nèi)。已經(jīng)在附圖中利用單個(gè)流體蝸殼對(duì)本發(fā)明的渦輪機(jī)進(jìn)行了說(shuō)明，但它也適用于軸向分隔開(kāi)的殼體，由此來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸的氣體被導(dǎo)引到被分隔開(kāi)的蝸殼之一內(nèi)，而來(lái)自一個(gè)或多個(gè)其它汽缸的氣體被導(dǎo)引到不同的蝸殼內(nèi)。還可能將渦輪殼體沿周向分隔開(kāi)以便提供多個(gè)周向分隔開(kāi)的蝸殼，或甚至將渦輪殼體在周向和軸向分隔開(kāi)。但是應(yīng)將軸向或周向分隔開(kāi)的蝸殼與本發(fā)明的軸向和周向分隔開(kāi)的進(jìn)氣通道相區(qū)分開(kāi)。例如，后者(進(jìn)氣通道)涉及到噴嘴結(jié)構(gòu)，其布置成使得從蝸殼接收的廢氣加速流向渦輪機(jī)，并且當(dāng)其加速時(shí)任選地調(diào)整或控制氣體的旋渦角。雖然原則上可為直形的進(jìn)氣通道，但是它們通常都是彎曲的，以便有效控制氣體的旋渦角。進(jìn)氣通道也可與分隔開(kāi)的蝸殼相區(qū)分，因?yàn)榍罢?進(jìn)氣通道)接收來(lái)自蝸殼(或分隔開(kāi)的蝸殼)的氣體，且將氣體分為路徑陣列。相比較而言，分隔開(kāi)的蝸殼接收來(lái)自廢氣歧管的氣體，以及通常接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)不同氣缸的氣體，以便保持由單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸打開(kāi)事件導(dǎo)致的氣體脈沖的氣流速度。這樣，分隔開(kāi)的蝸殼將氣體傳送到環(huán)形進(jìn)氣口，而本發(fā)明的進(jìn)氣通道接受來(lái)自蝸殼的氣體?？杀景l(fā)明結(jié)合軸向分隔開(kāi)的蝸殼是可能的。在這種實(shí)施例中，軸向分隔進(jìn)氣通道的一個(gè)或多個(gè)隔板將通常與軸向分隔蝸殼的一個(gè)或多個(gè)壁不同。本發(fā)明結(jié)合周向分隔開(kāi)的蝸殼是可能的。分成兩個(gè)周向間隔開(kāi)的蝸殼的壁可徑向向內(nèi)延伸，以便進(jìn)一步用作葉片之一(同樣設(shè)置成滑動(dòng)套筒在進(jìn)氣通道的內(nèi)徑處運(yùn)行)?；蛘?，這種蝸殼分隔壁可徑向向內(nèi)延伸且鄰近滑動(dòng)套筒，這樣套筒在蝸殼分隔壁的徑向內(nèi)側(cè)，而不是進(jìn)氣通道的外側(cè)。這種布置有利于減輕在單個(gè)蝸殼渦輪機(jī)中所經(jīng)歷的氣體脈沖中的氣流速度損失，以及有助于導(dǎo)引滑動(dòng)套筒，以減輕其變得不對(duì)準(zhǔn)從而卡住的可能性。已經(jīng)關(guān)于徑向流入渦輪機(jī)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了通常的描述。然而，沒(méi)有必要將流動(dòng)完全限制到徑向平面，相反可執(zhí)行適度錐形的進(jìn)氣口。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于“混流”渦輪機(jī)，由此錐形進(jìn)氣口在高達(dá)45度的區(qū)域中或渦輪機(jī)殼體被軸向分為多于一個(gè)蝸殼的區(qū)域中具有錐角，每個(gè)具有不同程度的混流方向。例如一個(gè)蝸殼可具有大體位于徑向平面內(nèi)的進(jìn)氣口，而第二蝸殼可具有在45度區(qū)域內(nèi)向后延伸的進(jìn)氣口。本發(fā)明可應(yīng)用到這種實(shí)施例的一個(gè)或兩個(gè)蝸殼。目前所的發(fā)明可應(yīng)用于軸向分隔開(kāi)的渦輪機(jī)殼體的情況中，其中一個(gè)蝸殼將氣體 軸向引入到渦輪機(jī)，而另一個(gè)蝸殼徑向引導(dǎo)氣體，或在中間角度處將氣體引導(dǎo)到渦輪機(jī)。本發(fā)明也適用于雙(或多)階渦輪機(jī)。因此，它可應(yīng)用于多階的第一階段，該階段是徑向流入階段(或混流式渦輪機(jī)階段)，以及存在一個(gè)或多個(gè)附加階段，諸如軸向渦輪機(jī)階段和/或徑向排氣渦輪機(jī)階段。如上所述，本發(fā)明可執(zhí)行為改變軸向分隔開(kāi)的蝸殼渦輪機(jī)的至少一個(gè)或一些的幾何形狀。事實(shí)上，其可提供如本文所述的兩個(gè)可變幾何機(jī)構(gòu)，其利用兩個(gè)滑動(dòng)套筒，以便獨(dú)立地改變兩個(gè)軸向分隔開(kāi)的蝸殼的流動(dòng)。本發(fā)明可結(jié)合諸如在US4557665，US5868552，US6931849中所述的現(xiàn)有技術(shù)中的滑動(dòng)可變幾何渦輪機(jī)機(jī)構(gòu)。例如圓柱形的滑動(dòng)壁上還另外可設(shè)有徑向滑動(dòng)壁。圓柱形滑動(dòng)壁用于改變所暴露的進(jìn)氣通道的數(shù)目，而滑動(dòng)徑向壁用于改變第二組進(jìn)氣通道的跨度，第二組進(jìn)氣通道與其它進(jìn)氣通道處于不同的徑向延伸程度。將本發(fā)明于現(xiàn)有技術(shù)的滑動(dòng)可變幾何渦輪機(jī)機(jī)構(gòu)相結(jié)合的另一種方式是在軸向分隔開(kāi)的蝸殼渦輪機(jī)的兩個(gè)不同蝸殼內(nèi)執(zhí)行兩種類(lèi)型的可變幾何機(jī)構(gòu)。執(zhí)行這些機(jī)構(gòu)的結(jié)合的第三種方式是將它們?cè)O(shè)置在多個(gè)渦輪機(jī)系統(tǒng)的不同渦輪機(jī)上，諸如雙階段渦輪增壓器。本發(fā)明可以結(jié)合諸如在US6779971或US2008118349中所述的擺動(dòng)葉片可變幾何機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行。實(shí)現(xiàn)上述的一種可能的方式是提供擺動(dòng)葉片陣列，每個(gè)葉片具有特定隔板(例如圓形)，其與環(huán)形隔板平齊布置。環(huán)形隔板具有足夠的間隙以便允許葉片在預(yù)定的角度之間旋轉(zhuǎn)。如本文所述的滑動(dòng)套筒可允許滑動(dòng)到環(huán)形隔板的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。該設(shè)計(jì)存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，因此優(yōu)選的是使得擺動(dòng)葉片陣列位于如本文所述的軸向分隔開(kāi)的進(jìn)氣通道陣列的徑向內(nèi)側(cè)或徑向外側(cè)，但是上述的優(yōu)勢(shì)是具有相比較小的成本。將本發(fā)明與擺動(dòng)葉片系統(tǒng)相結(jié)合的第三以及可能更好的方式是將具有擺動(dòng)葉片陣列的雙進(jìn)氣口(軸向分隔開(kāi)的蝸殼)渦輪機(jī)設(shè)置在一個(gè)蝸殼內(nèi)，以及將本文所述的滑動(dòng)套筒和軸向分隔開(kāi)的隔板設(shè)置在第二蝸殼內(nèi)。將本發(fā)明與擺動(dòng)葉片系統(tǒng)相結(jié)合的第四以及可能甚至更好的方式是在一個(gè)系統(tǒng)(例如，在雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi))內(nèi)設(shè)置兩個(gè)渦輪機(jī)(例如，兩個(gè)渦輪增加器)，其中之一具有擺動(dòng)葉片渦輪機(jī)，而另一個(gè)是根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)。在本文中所述的軸向分隔開(kāi)的氣體通道和滑動(dòng)套筒也可結(jié)合如在JP10008977中所述“變流渦輪機(jī)”設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行，在這些設(shè)計(jì)中，“變流渦輪機(jī)”具有內(nèi)部主蝸殼以及外部(或在極少數(shù)情況下軸向相鄰)的流延”蝸殼，其入口由形狀類(lèi)似于傳統(tǒng)瓣閥或廢氣旁通閥的閥來(lái)控制，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)改變從外部蝸殼返回到內(nèi)部蝸殼的流動(dòng)路徑的橫截面積。這會(huì)減輕外部蝸殼在其進(jìn)氣口處具有這種閥的需求。備選的/另外的，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通到渦輪機(jī)的內(nèi)部蝸殼的流通橫截面積。另外的/備選的，本發(fā)明還可在多渦輪系統(tǒng)(或多渦輪增壓器)中實(shí)施，一個(gè)展示為本發(fā)明的渦輪機(jī)，另一個(gè)展示為如JP10008977所述的“變流渦輪機(jī)”。上述論述了用于致動(dòng)進(jìn)氣口套筒的機(jī)構(gòu)的實(shí)例，但是應(yīng)該意識(shí)到合適時(shí)可將其它機(jī)構(gòu)應(yīng)用于本發(fā)明的不同實(shí)施例和應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)噴嘴可以結(jié)合在DE102007058246中所述的周向滑動(dòng)的蝸殼舌部延伸器來(lái)執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)噴嘴可以結(jié)合為非對(duì)稱(chēng)殼體的多個(gè)蝸殼渦輪機(jī)殼體來(lái)執(zhí)行，其中一個(gè)蝸殼大于另一個(gè)蝸殼。蝸殼之間的隔板可能會(huì)或可能不會(huì)延伸到環(huán)形噴嘴內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可以啟用成還致動(dòng)第二設(shè)備，例如不同渦輪機(jī)、升壓溢流閥的可變幾何機(jī)構(gòu)，或可變幾何的壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可結(jié)合在流體膜軸承(例如，送油)上操作的軸來(lái)執(zhí)行，且可結(jié)合在滾動(dòng)元件軸承(即球軸承)上操作的軸來(lái)執(zhí)行，但諸如空氣靜壓軸承、氣動(dòng)軸承或磁性軸承的其它軸承也是可能的。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。例如，其可以驅(qū)動(dòng)支撐渦輪機(jī)、壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)的軸。發(fā)電機(jī)可在壓縮機(jī)和渦輪機(jī)之間，或者它可在壓縮機(jī)的軸向外側(cè)，尤其是超過(guò)壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可以結(jié)合雙壁或另外的絕熱渦輪劑殼體結(jié)合來(lái)執(zhí)行。備選的或另外的，渦輪機(jī)殼體例如可由水冷冷卻。備選的或另外的，渦輪機(jī)殼體可設(shè)置非金屬層，例如絕緣陶瓷或芳綸纖維或阻燃的替代性纖維。此外，根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴(或?qū)嶋H上滑動(dòng)套筒)的材料可為陶瓷、金屬陶瓷、替代金屬。如果是金屬的話，金屬可以是任意的鋼，或鎳基合金，諸如因科鎳合金?？稍O(shè)置有涂層，例如在噴嘴和套筒的滑動(dòng)界面上可能具有類(lèi)金剛石碳涂層，陽(yáng)極氧化涂層，或司太立(tribaloy)涂層或替代的耐磨涂層。空氣動(dòng)力學(xué)表面可設(shè)有促進(jìn)光滑度或耐腐蝕的涂層。這種涂層可包括非沉積涂層，諸如等離子電解氧化層或替代的涂層。任選的，噴嘴或套筒可設(shè)有可為集成傳感器的傳感器(諸如壓力、溫度、振動(dòng)或速度傳感器)。這種傳感器將需要與其它金屬部件電絕緣。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可結(jié)合降噪裝置來(lái)執(zhí)行，上述降噪裝置如吸收或反射型消音器，其中包括四分之一波或亥姆霍茲共振器。這些原則上可設(shè)置于任何氣動(dòng)表面上。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可結(jié)合渦輪軸上的油封裝置來(lái)執(zhí)行，上述油封裝置可包括如活塞環(huán)的雙向密封裝置?？稍O(shè)置如現(xiàn)有技術(shù)中已知的一系列擋油環(huán)和其它油封。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可結(jié)合低限彎管來(lái)執(zhí)行，例如在渦輪機(jī)排氣口處，彎管具有在彎曲處的擴(kuò)大部分。渦輪機(jī)可具有閥，其配置成控制在兩個(gè)或多個(gè)蝸殼之間的進(jìn)氣口流量的比率，或控制諸如發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的各種氣源之間的流量(或背壓)比率。
渦輪機(jī)進(jìn)氣口可形成為具有排氣歧管的連續(xù)元件。可執(zhí)行廣泛的控制策略以便控制本文所述的滑動(dòng)套筒?？赡芸刂撇呗缘姆秶ㄒ呀?jīng)在說(shuō)明書(shū)相對(duì)于控制可變幾何機(jī)構(gòu)、尤其是汽車(chē)渦輪增壓器上使用的滑動(dòng)葉片機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述的所有那些。在各種可能的致動(dòng)方法中，可為軸向布置的三向軸，其例如允許使用氣動(dòng)執(zhí)行器來(lái)允許軸的致動(dòng)?；瑒?dòng)套筒可致動(dòng)遠(yuǎn)離腔室，該腔室軸向遠(yuǎn)離渦輪機(jī)定位，其可包括煙塵收集器或氧化元件，如W02010012992中所示的絲網(wǎng)或催化劑涂敷的絲網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪噴嘴可結(jié)合分隔開(kāi)的渦輪機(jī)葉輪來(lái)使用，其中一些葉片延伸渦輪機(jī)進(jìn)氣口的整個(gè)軸向?qū)挾?，以及一些葉片只有一部分從渦輪機(jī)后面軸向延伸跨過(guò)進(jìn)氣口。例如較短的葉片可能會(huì)延長(zhǎng)，但不超過(guò)特定的軸向噴嘴分隔件，如隔板。短和長(zhǎng)的葉片可交替，或者可選的，每個(gè)長(zhǎng)葉片之間具有幾個(gè)短葉片。另一種可選的情況是具有多于兩種類(lèi)型的葉片。另外或備選的，沿著渦輪機(jī)的葉 片數(shù)目也可變化。例如，一些葉片可從渦輪機(jī)進(jìn)氣口一直延伸到渦輪機(jī)排氣口，而其它葉片(例如，交替)可僅僅從進(jìn)氣口的中途延伸到排氣口，或僅僅從排氣口的中途延伸到進(jìn)氣□。渦輪機(jī)可設(shè)有完整的旋轉(zhuǎn)壁，其可鄰近由渦輪機(jī)殼體形成的渦輪機(jī)罩。上述形成適于渦輪機(jī)葉片之間通道的前面。另外或備選的，渦輪機(jī)可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)壁，其部分位于渦輪機(jī)的榖/背面和渦輪機(jī)前面之間。這樣的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)壁與在本文中所述的軸向分隔開(kāi)的噴嘴的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的軸向分隔件軸向?qū)?zhǔn)。當(dāng)滑動(dòng)套筒僅僅部分開(kāi)放時(shí)，上述將防止氣體遠(yuǎn)離渦輪機(jī)轂和背面膨脹，因此將有助于渦輪機(jī)的效率。對(duì)如上所示和所述實(shí)施例進(jìn)行其它可能的變型和替代對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是非常顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種可變幾何渦輪機(jī)，包括 渦輪機(jī)葉輪，安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的，且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口；以及 圓柱形套筒，可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸； 其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，同等數(shù)目的進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道； 其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處，在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離，這樣氣體離開(kāi)第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣通道的氣體流動(dòng)路徑與氣體離開(kāi)第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣通道的氣體流動(dòng)路徑在周向上偏離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一和第二進(jìn)氣口部分彼此相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離的周向距離是將第一進(jìn)氣口部分或第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的兩個(gè)相鄰葉片分隔開(kāi)的周向距離的大約一半。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一進(jìn)氣口部分和第二進(jìn)氣口部分的葉片具有大致相同的外徑和不同的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一進(jìn)氣口部分和第二進(jìn)氣口部分的葉片具有不同的外徑和大致相同的內(nèi)徑。
6.一種可變幾何渦輪機(jī)，包括 渦輪機(jī)葉輪，安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口 ；以及 圓柱形套筒，可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸； 其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)之內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道； 其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處，在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布不同； 以及其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布是非均勻的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一和第二進(jìn)氣口部分彼此相鄰。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片的周向分布是非均勻的。
10.一種可變幾何渦輪機(jī)，其包括 渦輪機(jī)葉輪，安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的，且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口 ；以及 圓柱形套筒，可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸； 其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道； 其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離； 以及其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目多于延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的50%。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目多于第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片數(shù)目的75 %。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一和第二進(jìn)氣口部分彼此相鄰。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一進(jìn)氣口部分和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片具有大致相同的外徑和不同的內(nèi)徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中第一進(jìn)氣口部分和第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片具有不同的外徑和大致相同的內(nèi)徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14任一項(xiàng)所述的可變幾何渦輪機(jī)，其中延伸到第一進(jìn)氣口部分和/或第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片周向分布是非均勻的。
全文摘要
一種可變幾何渦輪機(jī)，包括渦輪機(jī)葉輪，安裝成用于圍繞殼體內(nèi)的渦輪軸旋轉(zhuǎn)，殼體限定環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的且在第一和第二進(jìn)氣口側(cè)壁之間限定的環(huán)形進(jìn)氣口；以及圓柱形套筒，其可軸向移動(dòng)跨過(guò)環(huán)形進(jìn)氣口以便改變通過(guò)進(jìn)氣口的氣體流動(dòng)路徑的尺寸；其中環(huán)形進(jìn)氣口被分隔成第一環(huán)形進(jìn)氣口部分和與第一環(huán)形進(jìn)氣口部分軸向偏離的第二環(huán)形進(jìn)氣口部分，進(jìn)氣葉片軸向延伸到第一和第二進(jìn)氣口部分的每一個(gè)內(nèi)，進(jìn)氣葉片限定軸向相鄰的進(jìn)氣通道；其中延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的進(jìn)氣葉片的構(gòu)造的不同之處在于延伸到第一進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片與延伸到第二進(jìn)氣口部分內(nèi)的葉片在周向上偏離。
文檔編號(hào)F02C6/12GK102770624SQ201080055328
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2010年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者提姆·德諾姆, 湯姆·J·羅伯茨, 羅伯特·L·霍洛德, 詹姆士·亞歷山大·麥克文 申請(qǐng)人:康明斯有限公司