CN110195618A - 可变几何涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种可变几何涡轮机包括：壳体；涡轮机叶轮，支撑在壳体中，围绕轴线转动；可移动壁部件；设置在壳体内的腔；和径向向内朝向涡轮机叶轮延伸的入口通道。可移动壁部件包括大致环形壁和从大致环形壁轴向延伸的径向内凸缘和外凸缘，大致环形壁的内表面以及径向内凸缘和外凸缘限定可移动壁部件的内表面。腔适于接收可移动部件的径向内凸缘和外凸缘，可移动壁部件可相对于壳体轴向移动，以改变可移动部件的径向内凸缘和外凸缘接收在腔中的程度。腔由径向内部和外部弯曲侧表面以及在径向内部和外部弯曲侧表面之间延伸的基部表面限定。入口通道限定在可移动壁部件的大致环形壁的面与壳体的相对壁之间，使得可移动壁部件相对于壳体的所述轴向移动改变入口通道的轴向宽度。多个轴向延伸的孔被设置穿过可移动部件径向面的大致环形壁，使得腔和入口通过多个孔流体连通。基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状匹配。

Description

可变几何涡轮机

技术领域

本发明涉及一种可变几何涡轮机，特别地但非排他地，用于内燃机的涡轮增压器中。

背景技术

涡轮增压器是已知的用于在高于大气压的压力(增压压力)下将空气供应到内燃机的进气口的装置。传统的涡轮增压器包括安装在涡轮机壳体内的可转动轴上的排气驱动涡轮机叶轮。涡轮机叶轮的转动使压缩机叶轮转动，该压缩机叶轮安装在轴的另一端上并位于压缩机壳体内。压缩机叶轮将压缩空气输送到发动机进气歧管。涡轮增压器轴大致由轴颈和止推轴承支撑，包括适当的润滑系统，位于连接在涡轮和压缩机叶轮壳体之间的中心轴承体内。

在已知的涡轮增压器中，涡轮包括涡轮室，涡轮叶轮安装在涡轮室内，在围绕涡轮室布置的面对的径向壁之间限定的入口通道，围绕入口通道布置的入口蜗壳，以及从涡轮室延伸的出口通道。通道和腔室以这样的方式连通，使得进入入口蜗壳的加压排气经由涡轮机流过入口通道到达出口通道并使涡轮机叶轮转动。还已知通过在入口通道中设置叶片(称为喷嘴叶片)来修整涡轮机性能，以便使流过入口通道的气体朝向涡轮机叶轮的转动方向偏转。

涡轮机可以是固定的或可变的几何形状。可变几何涡轮机与固定几何涡轮机的不同之处在于入口通道的尺寸可以改变以优化在一定质量流率范围内的气体流速，从而可以改变涡轮机的功率输出以适应变化发动机需求。例如，当输送到涡轮机的排气体积相对较低时，到达涡轮机叶轮的气体速度保持在通过减小入口通道的尺寸来确保有效涡轮机操作的水平。

在一种已知类型的可变几何涡轮机中，可轴向移动的壁部件(一般称为“喷嘴环”)限定入口通道的一个壁。喷嘴环相对于入口通道的面对壁的位置是可调节的，以控制入口通道的轴向宽度。因此，例如，当流过涡轮机的气体减少时，入口通道宽度也可以减小，以保持气体速度并优化涡轮机输出。这种喷嘴环包括大致环形的壁和内和外轴向延伸的凸缘。凸缘延伸到涡轮机壳体中限定的腔中，该腔是壳体的一部分，其实际上由轴承体提供，轴承体适应喷嘴环的轴向运动。

喷嘴环可设置有叶片，叶片延伸到入口通道中并穿过设置在入口通道的面对壁上的狭槽，以适应喷嘴环的运动。或者，叶片可以从固定壁延伸穿过设置在喷嘴环中的槽。一般地，喷嘴环支撑在平行于涡轮机叶轮的转动轴线延伸的杆上，并且通过轴向移置动杆的致动器移动。已知各种形式的致动器可供使用在可变几何涡轮机中，包括气动、液压和电动致动器，致动器安装在涡轮增压器的外部并通过适当的连杆连接到可变几何系统。

当使用传统的涡轮机时，气体通过入口通道，压力施加到喷嘴环的表面，趋于迫使喷嘴环进入环形腔。如果要精确地控制喷嘴环的位置，则致动机器必须克服喷嘴环上的任何压力差的影响。将喷嘴环移动得更靠近通道的面对壁，以便进一步减小通道的宽度并增加空气流的速度，趋于增加由排气施加到喷嘴环的表面的负载。当与气动致动器相比时，用于涡轮机的一些致动器(例如电致动器)能够仅提供相对有限的力来移动喷嘴环。在一些操作情况下，需要通过致动器提供的力可能超过致动器的能力。此外，还希望确保喷嘴环上的合力是单向的。

众所周知，在喷嘴环中设置平衡孔，以减小喷嘴环上的压力差，从而减小施加在喷嘴环表面上的负载。例如，EP0654587公开了一种可变几何涡轮机，在喷嘴叶片之间的喷嘴环中具有压力平衡孔。喷嘴环上的力通过喷嘴环面上的压力、喷嘴环后面的腔中的压力并且通过致动器产生。压力平衡孔的功能是确保喷嘴环后面的腔是在一压力处，该压力基本上等于但总是略小于作用在喷嘴环前面上的压力，以确保在喷嘴环上的小的但单向的力。涡轮喷嘴环设置有环形阵列的叶片，所述叶片在涡轮机入口上延伸，使得流过入口的空气在相邻的叶片之间径向流动，这可以被认为限定叶片通道。涡轮机入口在叶片通道的区域中具有减小的径向流动面积，其效果是入口气体速度通过叶片通道增加，在喷嘴环的该区域中具有相应的压力下降。因此，EP0654587中描述的压力平衡孔定位在叶片之间，意思是每个平衡孔的内端和/或外端位于喷嘴导向叶片通道的内径向范围或外径向范围内。

可能需要提供一种可变几何涡轮机，其至少部分地解决与已知的可变几何涡轮机相关的一个或多个问题，无论是否在本文中发现。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种可变几何涡轮机，包括：壳体；涡轮机叶轮，支撑在壳体中，用于围绕轴线转动；可移动壁部件，包括大致环形壁；以及径向内部凸缘和外部凸缘，从大致环形壁轴向延伸；腔，设置在壳体中，用于接收可移动部件的径向内凸缘和外凸缘，可移动壁部件可相对于壳体轴向移动，以改变可移动部件的径向内凸缘和外凸缘接收在腔中的程度，腔由径向内部和外部弯曲侧表面以及在径向内部和外部弯曲侧表面之间延伸基部表面限定；入口通道，径向向内朝向涡轮机叶轮延伸，并限定在可移动壁部件的大致环形壁的表面和壳体的相对壁之间，使得可移动壁部件相对于壳体的所述轴向运动改变入口通道轴向的宽度；和穿过可移动部件的大致环形壁设置的多个轴向延伸的孔，使得腔和入口通过多个孔流体连通；其中基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状相匹配。

轴向延伸的孔可以称为在可移动壁部件中的平衡孔，并且在使用中，平衡孔用于减小可移动壁部件的大致环形壁上的压力差，并且从而减小施加到可移动壁部件的大致环形壁的面上的负载。可移动壁部件可在完全打开位置和完全关闭位置之间移动。当设置在完全打开位置时，腔的基部表面的一部分可以接触可移动壁部件的一部分。

由于基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状匹配，因此相对于已知的布置，腔内可填充气体的体积显著减小。例如，在已知的布置中，腔大致形成为轴向延伸到壳体的轴向面对表面中的大致环形通道，包括：径向内部弯曲壁，径向外部弯曲壁和大致平坦的基部壁。类似地，在已知的布置中，可移动壁部件的内表面典型地由大致环形通道限定，该通道由径向内凸缘的内表面、径向外凸缘的内表面和大致环形壁的大致平坦的内表面限定。另外，可移动壁部件的内表面大致进一步由两个支撑件限定。这些支撑件以推杆的形式大致连接到大致环形壁的内表面上，并且典型地延伸穿过腔的大致平坦的基部壁中的孔，用于连接到致动机器。利用这种现有技术的布置，腔的基部表面大致是平坦的，并且可移动壁部件的内表面部分地由大致环形壁的大致平坦的内表面与两个支撑件组合限定。因此，利用这种现有技术的布置，当可移动壁部件放置在完全打开的位置时除了由两个支撑件占据的空间之外，由径向内凸缘、径向外凸缘和大致环形壁的内表面限定的大致环形通道的整个体积/容积可以填充有气体。

因此，根据本发明第一方面的可变几何涡轮机提供了具有平衡孔的装置，该平衡孔可以减小可移动壁部件上的压力差(即，通过入口的气流和壳体中的腔之间的压力差)，同时减少可以支撑腔内气体的可用体积。这对于在使用中将在入口内遇到大的压力波动的情况特别有利，如现在所讨论的。

众所周知，对于在使用中连接到发动机的涡轮增压器，流过涡轮机(可以是例如可变几何涡轮机)的排气将包括多个脉冲，每个脉冲源自发动机的不同气缸。结果，涡轮机入口内的压力由于从车辆发动机的排气歧管接收的排气脉冲的定时而波动。当涡轮增压器在发动机“点火”模式和发动机“制动”模式下操作时都存在这种压力波动。例如，在制动模式中，压力波动会引起所产生的制动扭矩中的不期望的波动。术语“点火”模式和“制动”模式是本领域普通技术人员所熟知的。

本发明的发明人已经认识到，对于涡轮机入口中的这种时间变化压力，尽管可移动壁部件中的平衡孔允许可移动壁部件后面的腔中的压力使入口中的接近平衡孔的局部压力平衡，在腔中的压力与靠近平衡孔的入口中的局部压力之间存在时间滞后。应当理解，可移动壁部件后面的腔中的平均压力将基本上等于靠近平衡孔的入口中的局部平均压力。然而，由于靠近平衡孔的入口中的瞬时压力随时间变化(由于排气脉冲的定时)，可移动壁部件后面的腔中的瞬时压力也以类似的方式随时间变化但是相对于靠近平衡孔的入口中的瞬时压力具有滞后(或相位差)。对于足够高的频率压力变化，该时间滞后可导致施加到可移动壁部件的大的时间变化负载(必须通过致动机器克服这些负载以便精确地控制可移动壁部件的位置)。此外，本发明的发明人已经认识到，该时间滞后(其表示填充或抽空该腔以平衡穿过平衡孔的压力所花费的时间)取决于填充有气体的腔的体积。

由于基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状相匹配，因此可以填充气体的根据本发明的第一方面的可变几何涡轮的腔内的体积相对于已知布置显著减小。反过来，有利地，这减小了施加到可移动壁部件的负载的峰-峰变化的大小，并且其必须通过致动机器克服以便精确地控制可移动壁部件的位置。

此外，根据本发明的第一方面的可变几何涡轮机减小了施加到可移动壁部件的时间变化负载的大小，并且其必须通过致动机器克服，而不会不利地影响涡轮机的效率。实际上，根据本发明的第一方面的可变几何涡轮机可以减小这些随时间变化的负载的大小，并且另外，如现在所讨论的，可以相对于已知的布置提高涡轮机的效率。

涡轮喷嘴环大致设置有在涡轮机入口上延伸的叶片阵列。流过入口的空气在相邻叶片之间径向流动，因此可以认为是限定叶片通道。涡轮机入口在叶片通道的区域中具有减小的径向流动面积，其效果是入口气体速度通过叶片通道增加，并且在喷嘴环的该区域中具有相应的压力下降。因此，EP0654587中描述的压力平衡孔被定位在叶片之间，意思是每个平衡孔的内径向末端和/或外径向末端位于喷嘴导向叶片通道的内径或外径向范围内。

先前已经发现，即使设置如EP0654587中公开的压力平衡孔，由于排气脉冲被释放到车辆发动机的排气歧管中，喷嘴环上的力可能随着涡轮机入口内的压力波动而不期望地波动。为了减小由这些压力波动产生的可移动壁部件上的负载变化的大小，在EP1888881中已经提出，结合EP0654587中教导的平衡孔(在此称为主要平衡孔)，在主要平衡孔的上游或下游设置额外的平衡孔(这里称为周边平衡孔)。特别地，当与单独设置主要压力平衡孔相比，在主要平衡孔的上游(即，在相比更大的半径处)设置周边平衡孔可以导致由通过涡轮级的排气脉冲引起的致动器接口处的力幅度的减小。

然而，如现在所讨论的，根据本发明第一方面的可变几何涡轮机具有优于EP1888881中公开的布置的许多优点。

应当理解，当气体流过入口通道时，气流的压力随着气流朝向涡轮机叶轮在喷嘴环的面上移动而下降。因此，通过选择用于平衡孔的特定的径向位置，可以保持腔内的平均压力(其将基本上等于靠近平衡孔的入口中的局部平均压力)。在主要平衡孔的上游(即，在相比较大的半径处)设置周边平衡孔将具有增加可移动壁部件后面的腔内的平均压力的效果。反过来，这减小了通过选择主要平衡孔的径向位置可以实现的平均压力范围。换句话说，一旦添加了周边平衡孔，为了在可移动壁部件后面的腔内实现与没有周边平衡孔时实现的相同的平均压力，主要平衡孔必须移动到较低压力区域(即，到相对于涡轮机轴线的小半径)。

此外，相比之下，根据本发明第一方面的可变几何涡轮机可能不需要这种辅助平衡孔，或者可选地，可以设置较少的这种辅助平衡孔。应当理解，这种辅助平衡孔表示涡轮机内的泄漏路径。因此，由于根据本发明第一方面的可变几何涡轮机不需要这种辅助平衡孔，因此涡轮机的效率将相对于这个现有技术布置(如由EP1888881所教导)增加。实际上，由于基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状匹配，因此相对于已知的布置，腔内可填充气体的体积显著减小。利用可以填充气体的腔内的这种减小的体积，可以相对于已知的涡轮机使用较小的平衡孔总面积以实现相同的平衡水平。反过来，这可以导致涡轮机的效率相对于EP0654587的布置的增加以及相对于EP1888881的布置的效率的进一步提高。

可移动壁部件的内表面可至少部分地由大致环形壁的内表面和径向内凸缘和外凸缘限定。

可移动壁部件还可包括至少一个支撑件。例如，可移动壁部件可包括两个支撑件，每个支撑件具有推杆的形式。可移动壁部件的内表面可至少部分地由所述至少一个支撑件和所述至少一个支撑件的任何连接部件或连接部分限定。例如，每个支撑件可以通过弧形连接部件连接到可移动壁部件的主体(其可以称为喷嘴环)。所述连接部件和支撑件至少部分地限定可移动壁部件的内表面。

腔的基部表面的至少一部分和可移动壁部件的内表面的至少一部分可以不是平坦的。

腔的基部表面和可移动壁部件的内表面中的一个可以至少部分地大致凹入，而另一个可以至少部分地大致凸出。可能的是，大致凸出的形状可以部分地接收在大致凹入的形状内。

腔的基部表面可包括至少一个弧形径向中央部分，该部分成形为当可移动壁部件设置在完全打开位置时，可接收在可移动壁部件的内部。

每个弧形径向中央部分可以是从基部表面的大致平坦部分开始的轴向突起形式。

弧形径向中央部分的数量可以取决于可移动壁部件具有的支撑件(例如推杆)的数量。每个弧形径向中央部分可以在孔之间大致周向延伸，可移动壁部件的支撑件延伸穿过该孔。

沿其周向范围，每个弧形径向中央部分可包括两个端部和设置在两个端部之间的中央部。中央部的轴向范围可以大于两个端部的轴向范围。两个弧形径向中央部分的相邻端部由可移动壁部件的支撑件延伸通过的孔分开，并且其中两个端部相对于中心部的减小的轴向范围形成容纳所述支撑件的连接部件或连接部分的空隙。

可移动壁部件可支撑周向隔开的入口叶片阵列，每个入口叶片延伸穿过入口通道。穿过可移动部件的大致环形壁设置的至少一些轴向延伸的孔可以定位在入口叶片之间。

可移动壁部件可在完全打开位置和完全关闭位置之间移动。当设置在完全打开位置时，可移动部件的部分可以接触腔的基部表面的部分。例如，当设置在完全打开位置时，可移动部件的径向内凸缘和外凸缘可以接触腔的基部表面的一部分。

腔的基部表面和可移动壁部件的内表面可以由不透气流的材料形成。

腔的基部表面的形状和可移动壁部件的内表面的轮廓形状可以使得腔的体积相对于其中腔的基部表面和大致环形壁的内表面都是平坦的布置减小至少20％。

根据本发明的第二方面，提供了一种涡轮增压器，其包括根据本发明的第一方面的可变几何涡轮机。

根据本发明的第三方面，提供了一种形成可变几何涡轮机的方法，包括：提供可移动壁部件，该可移动壁部件包括大致环形壁和从大致环形壁轴向延伸的径向内凸缘和外凸缘；提供壳体，该壳体具有用于接收可移动部件的径向内凸缘和外凸缘的腔，该腔由径向内侧和外侧弯曲侧表面以及在径向内侧和外侧弯曲侧表面之间延伸的基部表面限定；将可移动壁部件安装在壳体的腔中，使得可移动壁部件可相对于壳体轴向移动，以改变可移动部件的径向内凸缘和外凸缘接收在腔中的程度；安装涡轮机叶轮在壳体中，用于围绕轴线转动，使得可移动壁部件的大致环形壁的面和壳体的相对壁限定了朝向涡轮机叶轮径向向内地延伸的入口通道；并且其中多个轴向延伸的孔穿过可移动部件的大致环形壁设置，使得腔和入口通过多个孔流体连通；并且其中基部表面的轮廓形状大致匹配可移动壁部件的内表面的轮廓形状。

根据本发明的第三方面形成的可变几何涡轮机可根据需要具有根据本发明的第一方面的可变几何涡轮机的任何特征。

提供具有腔的壳体可以包括铸造壳体的一部分，在该壳体上形成腔。形成腔的壳体部分可以是轴承体。

提供具有腔的壳体可以进一步包括加工铸件以形成腔的至少一部分。

附加地或替代地，提供具有腔的壳体可以进一步包括将一个或多个附加部件连接到铸件，所述一个或多个附加部件贡献于腔的基部表面的轮廓形状。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明的特定实施例，附图中：

图1是涡轮增压器的横截面图，包括根据本发明的一个实施例的可变几何形状的涡轮机；

图2a是图1中所示横截面的放大部分，示出了根据本发明的一个实施例的可移动壁部件和腔的细节；

图2b是类似于图2a中所示的横截面，但是示出了已知的可移动壁部件和腔的细节；

图3a是图1和2a中所示的可移动壁部件的第一透视图；

图3b是图1和2a中所示的可移动壁部件的第二透视图；

图4a是图1和2a中所示的涡轮增压器的轴承体的轴向端部的透视图，该轴向壳体限定了用于接收可移动部件的径向内凸缘和外凸缘的腔；

图4b是图2b中所示的已知涡轮增压器的轴承体的轴向端部的透视图，其限定了用于接收可移动部件的径向内凸缘和外凸缘的腔；

图5示出了可移动壁部件后面的腔中的体积作为大致环形壁和护罩之间的轴向间隙的函数的曲线图，用于：(a)图1，2a，3a，3b和4a所示的实施例；和(b)图2b和4b中所示的已知布置，以及相对于已知腔的腔的体积减小(以百分比表示)作为大致环形壁和护罩之间的轴向间隙的函数的曲线图；

图6a是示出在可移动壁部件设置在关闭位置的情况下，根据本发明的一个实施例的可移动壁部件和腔的细节的横截面图；

图6b是示出在可移动壁部件设置在关闭位置和打开位置之间的情况下，根据本发明的一个实施例的可移动壁部件和腔的细节的横截面图；

图6c是示出在可移动壁部件设置在打开位置的情况下，根据本发明的一个实施例的可移动壁部件和腔的细节的横截面图；

图7示出在特定发动机情况下可移动壁部件上的负载和可变涡轮机的效率作为时间函数的曲线图：用于(a)图1，2a，3a，3b和4a所示的实施例(虚线)；及(b)图2b及4b所示的已知布置(实线)；和

图8示出相对于用于操作情况空间中的9个不同点和基部壁的几何形状的体积减小(相对于图2b，4b中所示的已知布置)绘制的可移动壁部件上的负载的时间变化分量的大小的减小因子。

具体实施方式

现在参考图1，2a，3a，3b和4a描述根据本发明实施例的结合了可变几何涡轮机的涡轮增压器1的实施例。

图1示出包含根据本发明实施例的可变几何涡轮机的涡轮增压器1。涡轮增压器1包括涡轮壳体2和通过中心轴承体4互连的压缩机壳体3。涡轮增压器轴5通过轴承体4从涡轮壳体2延伸到压缩机壳体3。涡轮叶轮6安装在轴5的一端上，用于在涡轮机壳体2内转动，并且压缩机叶轮7安装在轴5的另一端上，用于在压缩机壳体3内转动。轴5围绕定位在轴承体4中的轴承组件上的涡轮增压器轴线8转动。

可以理解的是，涡轮机壳体2和轴承体4的轴向端部一起形成可变几何涡轮机的壳体，涡轮机叶轮6支撑在该壳体中，用于围绕涡轮增压器轴线8转动。

涡轮机壳体2限定入口蜗壳9，来自内燃机(未示出)的排气被输送到该入口蜗壳9。排气通过入口通道11和涡轮机叶轮6从入口蜗壳9流到轴向出口通道10。入口通道11限定在两个轴向间隔开的壁之间。特别地，入口通道11在一侧上由可移动的壁部件12的面(通常称为“喷嘴环”)限定，并且在相对侧上由护罩13限定。护罩13覆盖涡轮机壳体2中的大致环形的凹部14的开口。

如本领域技术人员将理解的，入口蜗壳9可包括大致环形的体积(由涡轮机壳体2限定)和入口，该入口布置成为引导来自内燃机的排气切向地进入大致环形体积中。当排气进入入口蜗壳9时，排气围绕大致环形体积周向流动并径向向内朝向入口通道11流动。在入口附近，设置有壁或“舌”18，其用于从涡轮机的入口通道11分离在涡轮机9的入口附近的大致环形体积。舌18可有助于围绕大致环形体积周向地引导排气，并且还可以有助于流入蜗壳9的大致线性气体与围绕大致环形体积的周向气流的混合。在图1所示的横截面中，舌18仅在轴线8的一侧可见。

图3a和3b示出了可移动壁部件12的两个不同透视图。

可移动壁部件12支撑一排周向且等间隔的入口叶片15，每个入口叶片15延伸穿过入口通道11。叶片15定向成使流过入口通道11的气体朝向涡轮叶轮6的转动方向偏转。护罩13设置有适当配置的槽，用于接收叶片15，使得当可移动壁部件12朝向护罩13轴向移动时，每个叶片15的远端移动通过所述槽和突起之一进入凹部14。

因此，通过适当控制致动器(例如可以是气动的或电动的)，可以控制可移动壁部件12的轴向位置。涡轮叶轮6的速度取决于通过入口通道11的气体速度。对于流入入口通道11的固定质量速率的气体，气体速度是入口通道11的宽度的函数，通过控制可移动壁部件12的轴向位置可调节宽度。随着入口通道11的宽度减小，通过入口通道的气体的速度增加。图1示出了设置在完全打开位置和完全关闭位置之间的喷嘴环12，使得入口通道11的宽度大于最小宽度并小于最大宽度。

从入口蜗壳9流到出口通道10的气体经过涡轮机叶轮6并且作为结果，扭矩被施加到轴5，以驱动压缩机叶轮7。压缩机叶轮7在压缩机壳体2内的转动加压存在于空气入口16中的环境空气并将加压空气输送到空气出口蜗壳17，空气出口蜗壳17将加压空气输送到内燃机(未示出)。

可移动壁部件(或喷嘴环)12包括大致环形壁20和从大致环形壁20轴向延伸的径向内凸缘21和外凸缘22。

腔25设置在可变几何涡轮的壳体中，用于接收可移动部件12的径向内凸缘21和外凸缘22。可以理解，腔25形成在轴承体4的轴向端部上，轴承体与涡轮机壳体2配合以形成可变几何涡轮机的壳体。图4a示出了涡轮增压器1的轴承体4的轴向端部的透视图，其限定腔25。

当可移动壁部件12轴向移动时，可移动部件12的径向内凸缘21和外凸缘22接收在腔25中的程度变化。腔25由径向内部和外部弯曲侧表面26，27和在径向内部和外部弯曲侧表面26，27之间延伸的基部表面28限定。可移动壁部件12可在完全打开位置和完全关闭位置之间移动。当布置在完全打开位置时，可移动部件12的径向内凸缘21和外凸缘22可以接触腔25的基部表面28的一部分。即，腔25的基部表面28的一部分可以用作物理止动件以限制可移动部件12的轴向移动范围。

设置内密封环30和外密封环31以分别相对于腔25的内部弯曲表面26和外部弯曲表面27密封可移动壁部件12，同时允许可移动壁部件12在腔25内滑动。内密封环30支撑在形成于腔25的径向内部弯曲表面30中的环形槽内，并抵靠可移动壁部件12的内凸缘21支撑。外密封环31支撑在形成在腔25的径向外部弯曲表面27中的环形槽内，并且抵靠着可移动壁部件12的外凸缘22支承。

如图3a和3b所示，多个轴向延伸的孔32，33穿过可移动壁部件12的大致环形壁20设置。孔32，33可称为平衡孔32，33。孔32，33将入口11连接到腔25，使得入口11和腔25通过孔32，33流体连通。在使用中，孔32，33用于减小可移动壁部件12的大致环形壁20上的压力差，并且因此减小施加到可移动壁部件12的大致环形壁20的面上的负载。

应当理解，当气体流过入口通道11时，气流的压力随着其朝向涡轮机叶轮6在可移动壁部件12上移动而下降。因此，通过选择用于平衡孔32，33的特定的径向位置，腔25内的平均压力(其将基本上等于靠近平衡孔32，33的入口11中的局部平均压力)可以保持。

在使用中，当空气径向向内流过涡轮机入口11时，空气在相邻的叶片15之间流动，这可以被认为限定叶片通道。涡轮机入口11在叶片通道的区域中具有减小的径向流动面积，其效果是入口气体速度通过叶片通道增加，并且在可移动壁部件12的该区域中具有相应的压力下降。因此，第一组平衡孔32被定位在成对的相邻叶片之间，意味着这些平衡孔12的内径向末端和外径向末端位于叶片通道的内径向范围或外径向范围内。在该实施例中，平衡孔32位于每对相邻叶片15之间。

另外，在该实施例中，较少数量的平衡孔33设置在位于成对的相邻叶片15之间的平衡孔32的上游(即，在相比较大半径处)。当与仅设置位于成对的相邻叶片15之间的平衡孔32相比时，这些平衡孔33可以导致在致动器接口处的由通过入口通道11的排气脉冲引起的力大小减小。如下面进一步讨论的，腔25的基部表面28的轮廓形状大致匹配可移动壁部件12的内表面，这也减小了施加到可移动壁部件12的时间变化负载的大小。因此，应该理解的是，尽管所描述的实施例包括在平衡孔32的上游定位在成对的相邻叶片15之间的平衡孔33，但是这些平衡孔33是可选的。在其他替代实施例中，可以不存在这些孔33。

可移动壁部件12还包括两个支撑件34，每个支撑件大致为轴或杆的形式。两个支撑件34可以称为推杆。两个支撑件34中的每一个通过弧形连接部件35连接到大致环形壁20的内表面(即，远离入口11的表面)。两个支撑件34中的每一个与大致环形壁20的内表面之间的连接可以是例如一般EP0917618中描述的形式。

支撑件34延伸穿过腔25的基部表面23中的孔36，用于连接到致动机器。可移动壁部件12的位置由致动器组件控制，致动器组件大致可以是US5,868,552中公开的类型。致动器(未示出)可操作以通过机械连杆调节可移动壁部件12的位置。例如，致动器可以通过杠杆系统连接到杆上，在杆上安装有大致C形的轭。大致C形轭的端部可以通过凹口37与两个支撑件34接合。

大致环形壁20的内表面和径向内凸缘21和外凸缘22限定可移动壁部件12的内表面38。

可移动壁部件12的内表面38由大致环形通道限定，该通道由径向内凸缘21的内表面、径向外凸缘22的内表面和大致环形壁20的大致平坦的内表面限定。此外，可移动壁部件的内表面38还由两个支撑件34和两个弧形连接部件35限定。

从图3b和4a可以最清楚地看出，在可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的轮廓形状大致匹配可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状。

为了实现这一点，在径向内侧弯曲侧表面26和外侧弯曲侧表面27之间延伸的基部表面28不是平坦的。而是，基部表面包括两个弧形的径向中央部分40，径向中央部分的形状设置成当其设置在完全打开位置时接收在可移动壁部件12的内部。每个弧形径向中央部分40在轴承体4的轴向端表面处是从基部表面28的大致平坦部分39轴向突起形式。每个弧形径向中央部分40由径向内部和外部弯曲表面41，42限定。每个弧形径向中央部分40大致在两个孔36之间周向延伸，支撑件34延伸穿过这两个孔36。

当设置在完全打开位置时，可移动部件12的径向内凸缘21接收在形成在腔25的径向内弯曲侧表面26和弧形径向中央部分40的径向内弯曲表面41之间的凹槽中。类似地，当设置在完全打开位置时，可移动部件12的径向外凸缘22接收在形成在腔25的径向外弯曲侧表面27和弧形径向中央部分40的径向外弯曲表面42之间的凹槽中。当设置在完全打开位置时，可移动壁部件12的径向内凸缘21和外凸缘22接触腔25的基部表面28的平坦部分39。即，腔25的基部表面28的该平坦部分39用作物理止动件，以限制可移动部件12的轴向移动范围。虽然在该实施例中，腔25的基部表面28的平坦部分39用作限制可移动部件12的轴向移动范围的物理止动件，应当理解，在替代实施例中，腔25的基部表面28的任何其他部分可以用作物理止动件，以限制可移动部件12的轴向移动范围。例如，在一些实施例中，当可移动壁部件12设置在完全打开位置时，大致环形壁20可以接触弧形径向中央部分40。通常，当设置在完全打开位置时，可移动壁部件12的部分可以接触腔25的基部表面28的部分。

沿其周向范围，每个弧形径向中央部分40包括两个端部43和设置在两个端部之间的中央部44。中央部44的轴向范围大于两个端部43的轴向范围。两个弧形径向中央部分40的相邻端部43由支撑件34延伸穿过的孔36中的一个分开。应当理解，两个端部43(相对于中心部分44)的减小的轴向程序形成容纳弧形连接部件35的空隙，其有助于在两个支撑件34与大致环形壁20的内表面之间的连接。

由于腔25的基部表面23的轮廓形状大致与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状匹配，因此腔25内可填充排气的体积相对于已知布置显著减小。现在参考图2b和4b讨论这一点，图2b和4b分别示出已知涡轮增压器的横截面的放大部分和已知涡轮增压器的轴承体的轴向端部的透视图。在图2b和4b中，与根据本发明的实施例的涡轮增压器1的特征大致等同和基本相同的特征具有相同的附图标记(并且这里将不再进一步描述)。在图2b和4b中，大致对应于根据本发明的实施例的涡轮增压器1的特征但是与那些相应的特征不同的特征具有相同的附图标记但具有撇号(例如轴承体4’大致对应于轴承座4但是与轴承座4不同)。

如图2b和4b所示，在已知的布置中，腔25’大致形成为轴向延伸到轴承体4’的轴向面向表面中的大致环形通道，包括：径向内部弯曲壁26、径向外部弯曲壁27和大致平坦的基部壁28’。因此，利用这种现有技术的布置，当可移动壁部件12设置在完全打开位置时(其中径向内凸缘21和外凸缘22的远端可以与大致平坦的基部壁28’接触)，除了由两个支撑件34和两个弧形连接部件35占据的空间之外，由径向内凸缘21、径向外凸缘22和大致环形壁20的内表面限定的大致环形通道的整个体积可以充满气体。

因此，结合根据本发明实施例的可变几何涡轮机的涡轮增压器1提供具有平衡孔32，33的布置，其可减小可移动壁部件12上的压力差(即，通过入口11和壳体中的腔25的气流之间的压力差)，同时减小可以支撑腔25内的气体的可用体积。这对于在使用中将在入口11内遇到大的压力波动的情况特别有利，如现在所讨论的。

在使用中，流过涡轮机入口11的排气将包括多个脉冲，每个脉冲源自发动机的不同汽缸。结果，涡轮机入口11内的压力由于从车辆发动机的排气歧管接收的排气脉冲的这些定时而波动。当涡轮增压器在发动机“点火”模式和发动机“制动”模式下操作时都存在这种压力波动。

本发明的发明人已经认识到，对于涡轮机入口11中的这种时间变化压力，尽管可移动壁部件12中的平衡孔32，33允许可移动壁部件12后面的腔25中的压力与靠近平衡孔32，33的入口11中的局部压力平衡，在腔25中的压力与靠近平衡孔32，33的入口11中的局部压力之间存在时间滞后。可以理解，可移动壁部件12后面的腔25中的平均压力将基本上等于靠近平衡孔32，33的入口11中的局部平均压力。然而，当接近平衡孔32，33的入口11中瞬时压力随时间变化时(由于排气脉冲的定时)，可移动壁部件12后面的腔25中的瞬时压力也以类似的方式随时间变化但是相对靠近平衡孔32，33的入口11中的瞬时压力具有滞后(或相位差)。对于足够高的频率压力变化，该时间滞后可导致大的及时变化的负载施加到可移动壁部件12上(这些负载必须通过致动机器克服，以便精确地控制可移动壁部件12的位置)。此外，本发明的发明人已经认识到，该时间滞后(其表示填充或抽空腔25以平衡穿过平衡孔32，33上的压力所花费的时间)取决于填充有气体的腔25的体积。

由于基部表面28的轮廓形状大致与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状匹配，因此相对于已知的布置(如可以从图2a和2b的比较中看出)，腔25内可填充气体的体积显著减小。反过来，有利地，这减小了施加到可移动壁部件12的负载的峰至峰值变化的大小，并且该负载必须通过致动机器克服，以便精确地控制可移动壁部件12的位置。

应当理解，尽管基部表面28的轮廓形状与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状的匹配减小了腔25内可以填充有用于可移动壁部件12的给定位置的气体的体积，该体积的大小取决于可移动壁部件12的轴向位置。图5示出了腔25中的体积作为大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙的函数的曲线图50，用于参照图1，2a，3a，3b和4a以上描述的实施例。图5中还示出了腔25’中的体积的作为图2b和4b中所示的已知布置的大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙的函数的曲线52。图5中还示出了腔25(相对于已知腔25’)的体积减小(以百分比表示)作为大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙的函数的曲线54。

图5中所示的三个图50，52，54各自示出了三个数据点，每个数据点代表可移动壁部件12的不同位置。这三个位置在图6a，6b和6c中示出。第一位置(参见图6a)示出大致环形壁20和护罩13之间的大约零轴向间隙，并且示出可移动壁5部件12的关闭位置。第二位置(参见图6b)示出可移动壁部件12的闭合位置和打开位置之间的位置。第三位置(见图6c)示出大致环形壁20和护罩13之间的最大轴向间隙，并且示出可移动壁部件12的打开位置。在该特定实施例中，当可移动壁部件12设置在完全打开位置时，大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙大约为19.6毫米。

可以看出，当可移动壁部件12设置在完全打开位置时，两个弧形径向中央部分40的设置将可移动壁部件12后面的可用体积减小大约60％。随着可移动壁部件12朝向完全关闭位置移动，可移动壁部件12后面的可用体积的减小下降到大约30％。

形成涡轮增压器1的部分的根据本发明的实施例的可变几何涡轮机减小了时间变化负载的大小，该时间变化负载施加到可移动壁部件12并且必须通过致动机器克服，而不会不利地影响涡轮机的效率。这些效果可以通过应用压力轨迹来建模，该压力轨迹可由发动机使用时产生(这种压力轨迹可以例如被测量)作为在涡轮增压器1的操作的模拟中的边界情况。

应当理解，通过可变几何涡轮的排气脉冲的频率取决于发动机速度。脉冲的大小取决于发动机的操作模式(点火或制动)和可移动壁部件12的位置。在制动情况下，涡轮机级上典型地存在较大的压降(或者当排气径向向内移动穿过大致环形壁部件20的表面时等效地更大的膨胀比)。因此，一般地，特定一组的操作情况可以通过特定发动机的模式、发动机速度和可移动壁部件12的位置来表征。

图7示出了在大致环形壁20和护罩13之间具有6.19毫米轴向间隙的情况下，在发动机速度为1100±5转/分的点火情况下可移动壁部件12上的负载作为时间的函数的曲线56(虚线)。从图5中可以看出，大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙为6.19毫米，示出可移动壁部件12的关闭位置和打开位置之间的位置。图7中还示出了在相同情况下(在发动机速度为1100转/分的点火情况，在大致环形壁20和护罩13之间具有6.19毫米的轴向间隙的情况下)作为时间的函数的可移动壁部件12上的负载的曲线58(实心)，但是具有如图2b和4b所示的已知腔25’。

从图7中可以看出，相对于用于图2b中所示的已知可变几何涡轮机的施加到可移动壁部件12的时间变化负载的大小62，用于图2a中所示的可变几何涡轮的施加到可移动壁部件12的时间变化负载的大小60(这些负载必须通过致动机器克服，以便精确地控制可移动壁部件12的位置)显著减小。对于这些特定的操作情况，相对于用于图2b中所示的已知的可变几何涡轮机的施加到可移动壁部件12的时间变化负载的大小62，用于图2a中所示的可变几何涡轮机的时间变化负载的大小60减小大约30％。

在与曲线56，58相同的时间尺度上，图7还示出了在相同情况下(在大致环形壁20和护罩13之间具有6.19毫米的轴向间隙，发动机速度为1100转/分时的点火情况)可变几何涡轮机的效率作为时间的函数的曲线64(虚线)。图7中还示出了在相同情况下作为时间函数的已知可变几何涡轮机(如图2b和4b所示)的效率的曲线66(实线)。从图7中所示的效率曲线64，66可以看出，弧形径向中央部分40不会不利地影响涡轮机的效率。实际上，根据本发明的实施例的可变几何涡轮机可以减小可移动壁部件12上的时间变化负载的大小，并且此外甚至可以比已知的布置提高涡轮机的效率。

在一些已知的布置中，附加的“辅助”平衡孔(即，类似于图3a和3b中所示的平衡孔33)设置在主要平衡孔的上游处(即，在相比较大半径处)，主要平衡孔被设置在叶片15之间(即，类似于图3a和3b中所示的平衡孔32)，以便减小可移动壁部件12上的时间变化负载。相反地，根据本发明实施例的可变几何涡轮机不需要这种辅助平衡孔33，并且本发明的一些实施例可以没有辅助平衡孔33。或者，本发明的可变几何涡轮机实施例可以设置有比已知布置更少的这种辅助平衡孔33。应当理解，这种辅助平衡孔33代表涡轮机内的泄漏路径。因此，由于根据本发明实施例的可变几何涡轮机不需要这种辅助平衡孔33，或者可以提供比已知布置更少的这种辅助平衡孔33，相对于这种现有技术布置，涡轮机的效率将提高。实际上，由于基部表面28的轮廓形状大致与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状相匹配，相对于已知的布置，腔25内可填充气体的体积显著减小。利用可填充气体的腔25内的这种减小的体积，可以相对于已知的涡轮机使用较小的平衡孔32，33的总面积，以实现相同的平衡水平。反过来，这可以导致涡轮机效率相对于现有技术布置的提高。

作为时间的函数的可移动壁部件12上的负载已经在一系列不同的操作情况(点火和制动)被研究并且与其相同但是具有与图2b和4b中所示的已知腔25’相比较。

在发动机点火情况下，对可移动壁部件12上的预测平均负载没有明显影响。在制动发动机情况下，在考虑用于分析的减少的时间期间内观察到可移动壁部件12上的平均负载的小的变化(有限时间期间的高频排气数据被运行以减少模拟所需的时间)。

已经发现，对于使用改进的轴承体4的所有情况(点火和制动两者)，可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的峰-峰幅度减小。相比制动模式情况，点火模式的改善更为显著。应当理解，在制动情况下，可移动壁部件12将定位成使得在大致环形壁20和护罩13之间的轴向间隙相对较小。此外，在这样的位置中，可移动壁部件12后面的总体积的减小相对较小(参见，例如，图5)。然而，相对于点火模式情况，在用于制动模式情况的改进中的减少大于从单独的几何形状的变化可能期望的减少。据认为，由于在制动模式操作期间在涡轮机级上经历的增加的压力差(或膨胀比)，可能存在效率的额外降低。

为了研究这一点，已经研究了可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的幅度的减小因子作为体积减小的函数(相对于图2b，4b中所示的已知布置)。应当理解，可以通过改变可移动壁部件12的位置或通过改变其几何形状来改变体积减小。

图8示出了相对于用于操作情况的空间中的9个不同点和基部壁28的几何形状的体积减小(相对于图2b，4b中所示的已知布置)绘制的可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的幅度的减小因子。

五个点68，69，70，71，72对应于与上面讨论的相同的几何形状，但是用于不同的操作情况。这些点中的三个点68，69，70对应于点火状态但是具有可移动壁部件12的不同位置。点68对应于发动机速度为1950转/分的点火情况，具有在大致环形壁20和护罩13的之间的10.93毫米的轴向间隙；点69对应于发动机速度为1700转/分时的点火情况，具有在大致环形壁20和护罩13之间的9.58毫米的轴向间隙；并且点70对应于发动机速度为1100转/分时的点火情况，具有在大致环形壁20和护罩13之间的6.19毫米的轴向间隙。这些点71，72中的两个对应于制动情况但是具有可移动壁部件12的不同位置。点71对应于发动机速度为2200转/分的制动情况，具有在大致环形壁20和护罩13之间2.55毫米的轴向间隙；并且点72对应于发动机速度为1800转/分的制动情况，具有在大致环形壁20和护罩513之间的0.414毫米的轴向间隙。

剩余的点73，74，75，76对应于基部表面28的改进的几何形状，弧形径向中央部分40在轴向范围上比上述几何形状更小或更大。

点73对应于与点70相同的操作情况，但弧形径向中央部分40在轴向长度中较小。类似地，点74对应于与点69相同的操作情况，但是弧形径向中央部分40在轴向长度中较小。点75对应于与点71相同的操作情况，但是弧形径向中央部分40在轴向长度中较大。类似地，点76对应于与点71相同的操作情况，但是弧形径向中央部分40在轴向长度中较小。

从图8中可以看出，在所有情况下，可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的幅度减小。对应于点火情况的点68，69，70，73，7遵循第一趋势，即可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的幅度的减小因子与体积减小成比例(相对于图2b，4b中所示的已知布置)。对应于制动情况的点71，72，75，76遵循第二趋势，即可移动壁部件12上的负载的时间变化分量的幅度的减小因子与体积减小成比例(相对于图2b，4b中所示的已知布置)。从这两种趋势可以看出，对于点火模式情况而言，改进对于制动模式情况更为显著。

应当理解，为了可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的轮廓形状大致匹配可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状，腔25的基部表面23的轮廓形状应该与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状大致互补。应当理解，如果一个形状大致是凹形的，另一个形状大致是凸形的且凸形可以部分地接收在凹形内，则两个形状大致可以匹配，或者大致是互补的。

在上述实施例中，通过提供从腔25的基部表面23开始的轴向突起40，实现壳体中的腔25的基部表面23的轮廓形状与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状的匹配，该轴向突起40接收在可移动壁部件12的内部并且大致匹配可移动壁部件12的内部。然而，应当理解，附加地或替代地，在一些实施例中，可移动壁部件12的内部的形状可以被修改以匹配腔25的基部表面23的轮廓。

应当理解，轴承体4和可移动壁部件12均由不透气流的材料形成。例如，轴承体4和可移动壁部件12均可由钢制成。特别地，弧形的径向中央部分40由气流不可渗透的材料(例如钢)形成，所述弧形的径向中央部分是在轴承体4的轴向端表面处从基部表面28的大致平坦部分39开始的轴向突起的形式。应当理解，弧形径向中央部分40可以与轴承体4一体形成。例如，弧形径向中央部分可以在铸造过程中与轴承体一起形成。可选地，弧形径向中央部分可以在铸造工艺之后至少部分地通过机械加工形成。应当理解，施加到可移动壁部件12的时间变化负载的幅度的减小通过减小气体可以在其中流动的可移动壁部件12后面的可用体积来实现。已知在可移动壁部件12后面的腔中提供过滤材料，该过滤材料可以捕获流过可变几何涡轮增压器的涡轮机的排气夹带的颗粒物质，并且可以促进这种颗粒物质氧化成(气态)二氧化碳和水。然而，这种过滤材料对流体流动是可渗透的，并且可以例如包括金属丝网。由于这种金属丝网材料的低密度，金属丝网材料典型地不会显著减少可接收排气的可用体积，并且因此不会享受可移动壁部件12上的时间变化负载的幅度的任何显著减小。

应当理解，希望减小可移动壁部件12后面的可用体积，该可用体积尽可能地支持排气。优选地，可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的形状和可移动壁部件12的内部表面38的轮廓形状使得，相对于其中腔的基部表面23和大致环形壁20的内表面都是平坦的布置(如图2b中所示)，腔的体积减小至少20％。更优选地，可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的形状和可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状使得，相对于其中腔的基部表面23和大致环形壁20的内表面都是平坦的布置(如图2b中所示)，腔的体积减小至少30％。更优选地，可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的形状和可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状使得，相对于其中腔的底表面23和大致环形壁20的内表面都是平坦的布置(如图2b所示)，腔的体积减小至少40％。更优选地，可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的形状和可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状使得，相对于其中腔的基部表面23和大致环形壁20的内表面都是平坦的布置(如图2b中所示)，腔的体积减小至少50％。更优选地，可变几何涡轮机的壳体中的腔25的基部表面23的形状和可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状使得，相对于其中腔的基部表面23和大致环形壁20的内表面都是平坦的布置(如图2b中所示)，腔的体积减小为至少60％。

根据本发明的一个实施例，提供了一种形成可变几何涡轮机的方法，该方法基本上如上参考图1，2a，3a，3b和4a的涡轮增压器1所述。特别地，本发明的实施例可以涉及形成腔25和/或轴承体的限定腔25(即轴承体4)的部分的方法。该方法还可包括将可移动壁部件12安装在壳体4的腔25中，使得可移动壁部件可相对于壳体轴向移动。

在一些实施例中，轴承体4可以铸造有包括如上所述的基部表面28的腔25。例如，包括弧形径向中央部分40的整个基部表面28可以通过这种铸造工艺形成。

形成轴承体4的方法可以进一步包括加工铸件以形成腔25的至少一部分。例如，铸件可以不限定腔25，或者可选地，可以仅部分地限定腔25。另外的加工步骤(例如铣削)可用于限定或进一步限定具有合适轮廓形状的腔25。

附加地或替代地，形成轴承体4的方法可以进一步包括将一个或多个附加部件连接到铸件，一个或多个附加部件有助于腔的基部表面的轮廓形状。例如，铸件可以形成具有基部表面的腔，该基部表面具有与可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状不匹配的轮廓形状，并且一个或多个附加部件可以被连接(例如通过螺栓、螺丝、铆钉或者任何其他合适的坚固件)以改变腔的基部表面的形状使得其基本上匹配可移动壁部件12的内表面38的轮廓形状。例如，铸造工艺可以用于形成具有大致平坦的基部表面28’的腔25’(即，如图2b所示)。随后，可以将额外的填充部件连接到该平坦的基部表面28’。例如，附加的填充部件大致可以是上述弧形径向中央部分40的形式。应当理解，每个这样的弧形径向中央部分40可以由连接到铸件的多个附加部件形成。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应该理解，本发明可以不同于所描述的方式实施。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (21)

1.一种可变几何涡轮机，包括：

壳体；

涡轮机叶轮，支撑在壳体中，围绕轴线转动；

可移动壁部件，包括大致环形壁和从大致环形壁轴向延伸的径向内凸缘和径向外凸缘；

腔，设置在壳体中，用于接收可移动壁部件的径向内凸缘和径向外凸缘，可移动壁部件相对于壳体能够轴向移动，以改变可移动部件的径向内凸缘和径向外凸缘的被接收在腔中的程度，腔由径向内部弯曲侧表面和径向外部弯曲侧表面以及在径向内部弯曲侧表面和径向外部弯曲侧表面之间延伸的基部表面限定；

入口通道，径向向内朝向涡轮机叶轮延伸，并被限定在可移动壁部件的大致环形壁的表面和壳体的相对壁之间，使得可移动壁部件相对于壳体的所述轴向移动改变入口通道的轴向宽度；和

多个轴向延伸的孔，穿过可移动壁部件的大致环形壁设置，使得腔和入口通过所述多个孔流体连通；

其中基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状相匹配。

2.根据权利要求1所述的可变几何涡轮机，其中可移动壁部件的内表面至少部分地由大致环形壁的内表面以及径向内凸缘和径向外凸缘限定。

3.根据权利要求1或2所述的可变几何涡轮机，其中所述可移动壁部件还包括至少一个支撑件。

4.根据权利要求3所述的可变几何涡轮机，其中所述可移动壁部件的内表面至少部分地由所述至少一个支撑件和所述至少一个支撑件的任何连接部件或连接部分限定。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述腔的所述基部表面的至少一部分和所述可移动壁部件的所述内表面的至少一部分是非平坦的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述腔的所述基部表面和所述可移动壁部件的内表面中的一个至少部分地大致凹入，而另一个至少部分地大致凸出，并且其中大致凸出形状能够被部分地接收在大致凹入形状内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述腔的所述基部表面包括至少一个弧形径向中央部分，所述弧形径向中央部分成形为当所述可移动壁部件设置在完全打开位置时被接收在所述可移动壁部件的内部中。

8.根据权利要求7所述的可变几何涡轮机，其中每个弧形径向中央部分具有从所述基部表面的大致平坦部分开始的轴向突起形式。

9.根据权利要求7或8所述的可变几何涡轮机，其中每个弧形径向中央部分大致在可移动壁部件的支撑件延伸穿过的孔之间周向地延伸。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的可变几何涡轮机，其中沿着弧形径向中央部分的周向范围，每个弧形径向中央部分包括两个端部和设置在两个端部之间的中央部，所述中央部的轴向范围大于所述两个端部的轴向范围。

11.根据权利要求10所述的可变几何涡轮机，其中两个弧形径向中央部分的相邻端部由可移动壁部件的支撑件延伸通过的孔分开，并且其中两个端部相对于中心部的减小的轴向范围形成容纳所述支撑件的连接部件或连接部分的空隙。

12.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述可移动壁部件支撑周向间隔开的入口叶片的阵列，每个入口叶片延伸越过所述入口通道。

13.根据权利要求12所述的可变几何涡轮机，其中穿过可移动部件的大致环形壁设置的至少一些轴向延伸的孔被定位在入口叶片之间。

14.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述可移动壁部件能够在完全打开位置和完全关闭位置之间移动，并且其中当设置在所述完全打开位置时，所述可移动部件的一部分接触所述腔的所述基部表面的一部分。

15.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述腔的基部表面和所述可移动壁部件的内表面由气流不能渗透的材料形成。

16.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何涡轮机，其中所述腔的所述基部表面的形状和所述可移动壁部件的内表面的轮廓形状使得，相对于其中腔的基部表面和大致环形壁的内表面都是平坦的布置，所述腔的体积减小至少20％。

17.一种涡轮增压器，包括前述任一项权利要求所述的可变几何涡轮机。

18.一种形成可变几何涡轮机的方法，包括：

提供可移动壁部件，该可移动壁部件包括大致环形壁和从大致环形壁轴向延伸的径向内凸缘和径向外凸缘；

提供壳体，该壳体具有用于接收可移动部件的径向内凸缘和径向外凸缘的腔，该腔由径向内部弯曲侧表面和径向外部弯曲侧表面以及在径向内部弯曲侧表面和径向外部弯曲侧表面之间延伸的基部表面限定；

将可移动壁部件安装在壳体的腔中，使得可移动壁部件相对于壳体能够轴向移动，以改变可移动部件的径向内凸缘和径向外凸缘被接收在腔中的程度；

将涡轮机叶轮安装在壳体中，用于围绕轴线转动，使得可移动壁部件的大致环形壁的表面和壳体的相对壁限定朝向涡轮机叶轮径向向内地延伸的入口通道；和

其中多个轴向延伸的孔穿过可移动部件的大致环形壁设置，使得腔和入口通过所述多个孔流体连通；和

其中基部表面的轮廓形状大致与可移动壁部件的内表面的轮廓形状相匹配。

19.根据权利要求18所述的方法，其中提供具有腔的壳体包括铸造壳体的该腔形成在其上的部分。

20.根据权利要求19所述的方法，其中提供具有腔的壳体还包括机械加工所述铸件以形成所述腔的至少一部分。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中提供具有腔的壳体还包括将一个或多个附加部件连接到所述铸件，所述一个或多个附加部件有助于形成所述腔的所述基部表面的轮廓形状。