CN110513159B - 具有单轴、自定心枢转特征件的可变涡轮几何形状叶片 - Google Patents

具有单轴、自定心枢转特征件的可变涡轮几何形状叶片 Download PDF

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Abstract

一种用于可变几何形状涡轮增压器(10)的叶片填料组件(25),其包括上叶片环(28)和下叶片环(30)以及设置在涡轮机壳体(20)中的多个单轴、自定心可调节导向叶片(26)。所述多个导向叶片(26)包括柱体(50),所述柱体具有与其一体形成的叶片(52)。每个柱体(50)的一端包括凸形自定心枢转特征件(56a,56b),其适于安放在下叶片环的互补凹形自定心枢转凹陷部(48)内。叶片(52)位于上下叶片环(28,30)之间并枢转，以控制流向涡轮机叶轮的排气流。所述自定心枢转特征件补偿由于差热膨胀效应的影响导致的涡轮机壳体(20)和叶片环(28,30)的运动或形变。

Description

具有单轴、自定心枢转特征件的可变涡轮几何形状叶片
本申请是名称为“具有单轴、自定心枢转特征件的可变涡轮几何形状叶片”、申请日为2015年11月18日、申请号为201510794950.0的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的涡轮增压系统，具体涉及一种可变涡轮几何形状(VTG)叶片填料组件，所述组件具有单轴、自定心枢转特征件，所述特征件为VTG叶片填料组件提供制动性能和耐用性，同时允许热变形。
背景技术
涡轮增压器是一种与内燃发动机一同使用的增压进气系统。涡轮增压器将压缩空气输送到发动机进气口，以使更多的燃料燃烧，因此增加了发动机的马力而发动机的重量没有明显地增加。因此，涡轮增压器允许使用产生与较大的、自然吸气式发动机相同的马力数的较小的发动机。在车辆中使用较小的发动机具有减小车辆质量，提高性能，并且提高燃料经济性的预期效果。此外，使用涡轮增压器使传送至发动机的燃料更完全地燃烧，这有助于实现更为清洁的环境这一高度预期的目标。
涡轮增压器通常包括连接到发动机排气岐管的涡轮机壳体、连接到发动机进气歧管的压缩机壳体以及设置在涡轮机壳体和压缩机壳体之间并将二者耦接到一起的中心轴承壳体。涡轮机壳体限定了一个大致呈环形的腔室，所述腔室由涡旋或蜗壳组成，包围涡轮机叶轮并从自发动机排气歧管引出的排气供给流道处接收排气。涡轮机组件一般包括喉部，所述喉部从腔室通往涡轮机叶轮。涡轮机壳体内的涡轮机叶轮由排气歧管供给的流入排气可旋转地驱动。可旋转地支撑在中心轴承壳体内的轴将涡轮机叶轮连接到压缩机壳体内的压缩机叶轮上，使得涡轮机叶轮的旋转引起压缩机叶轮的旋转。连接涡轮机叶轮和压缩机叶轮的轴定义一条线作为旋转轴。排气流过包括涡旋或蜗壳的环形涡轮机室，穿过喉部，到达涡轮机叶轮，在此涡轮机叶轮在排气驱动下以极高的速度旋转。使用涡轮流量和压力控制装置调节排气背压和涡轮增压器的速度。当涡轮机叶轮以极高的速度旋转时，涡轮机从排气内提取功率以驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口吸入周围空气，并且周围空气由压缩机叶轮压缩然后经由压缩机壳体排出发动机进气口。压缩机叶轮旋转增加了通过发动机进气歧管传送至发动机气缸中的空气质量流率、气流密度和空气压力，从而提高发动机的输出，提供高的发动机性能，减少燃料消耗，并通过减少二氧化碳(CO2)的排放量减少了环境污染物。
通过设计，涡轮增压器在有限的运行条件范围内以最佳状态运行。大型涡轮机可以在较高的空气质量流率下以最佳状态运行。然而，在低的空气质量流率下，大型涡轮机效率不高，而且无法快速旋转以满足升压的需求，这种现象被称为涡轮延迟。另一方面，小型涡轮机可以以较低的空气质量流率提供良好的增压。但是，在较高的空气质量流率下，小型涡轮机可能会被阻塞。为此，小型涡轮机可配备旁路作为控制增压压力的一种简单方法。对于配备有旁路的涡轮机来说，涡轮机尺寸的选择需要满足发动机低转速下对转矩特性要求,并实现良好的车辆驾驶性能。利用这一设计，在达到最大转矩不久前向涡轮机供应超出所需的排气，以产生所需的增压压力。一旦达到特定的增压压力，部分多余的排气流经由旁路被输送至涡轮机周围。打开或关闭旁路的废气泄压阀通常是由弹簧加载式膜片响应于增压压力来操作的。然而，为涡轮机设旁路意味着某些排气能量被浪费了，无法回收。
可变涡轮几何形状允许涡轮机流量横截面按照发动机工作点而变化。这使整个排气能量都得到利用，并为每个工作点设定最佳的涡轮机流量横截面。因此，涡轮增压器的效率连带着发动机的效率，都高于用旁路控制所实现的效率。参见迈尔的《涡轮增压器，有效利用排气能量》，现代工业出版社，2001年第二次修订版。蜗壳壳体和涡轮机叶轮之间的可变导向叶片对压力增大性能产生影响，因此，也会影响涡轮机的功率输出。在低发动机速度下，流动横截面是通过关闭导向叶片而减小的。增压压力以及发动机转矩都因涡轮机入口和出口之间较高的压降而上升。在高发动机速度下，导向叶片逐渐打开。所需的增压压力以较低的涡轮机压力比获得，且减少了发动机的燃料消耗。在车辆从低速度加速期间，导向叶片关闭以获得最大的排气能量。随着速度的增加，叶片打开并适应相应的工作点。
如今，现代高输出柴油发动机的排气温度高达830℃。热排气流中精确而可靠的导向叶片运动对材料提出了很高的要求,并且要求精确规定涡轮机内的容许误差。不管涡轮增压器的机架尺寸多大，导向叶片都需要最小的间隙，以在整个车辆的生命周期内确保可靠的运行。
通常情况下，VTG的可调节导向叶片可枢转地安装在涡轮机壳体内、位于一对叶片环(上部和下部)和/或喷嘴壁之间。可调节导向叶片被枢转设置，以通过修改排气流向涡轮机叶轮的速度或方向控制排气背压和涡轮增压器的速度。在较低的排气的空气质量流率下，可调节导向叶片可被移动到一个相对闭合的位置，从而创建一个较小的通道用于排气流动。由此，VTG模拟了一个小型涡轮机，所述涡轮机即使在排气可用性较低时也能够实现较高的转速。另一方面，当发动机处在较高速度时，排气的空气质量流率很高。因此，可调节导向叶片可以被打开，从而创建一个较大的通道用于排气的流动以及所需的适量升压。可调节导向叶片打开和关闭的能力使得涡轮增压器在范围更广泛的条件下工作以满足发动机的需求。通过与旁路控制比较，VTG利用全部的排气能量，以提高排气涡轮增压器的效率，因此提高了发动机的效率。
VTG涡轮增压器通常使用至少三个紧固件，诸如双头螺栓、螺栓或带螺母的双头螺栓，以固定所述一对叶片环(即上叶片环和下叶片环)到涡轮机壳体上，使得涡轮机壳体组件包围住所述一对叶片环。紧固件穿过所述两个叶片环，以将上叶片环卡装到下叶片环上，再将下叶片环卡装到涡轮机壳体上。绕过所述叶片以及流经叶片和叶片环之间间隙的任何排气都降低了VTG的效率。因此，为了使叶片最优控制排气的流动，叶片和叶片环之间的间隙必须很小。为使叶片以如此小的间隙枢转，VTG叶片组件必须以高几何平行度安装到涡轮机壳体上。当涡轮机处于非常宽的温度范围内时必须保持所述平行度。不同的部件由具有不同的热膨胀系数的不同金属制成。涡轮机壳体由于差热膨胀而产生跨温度范围内某种程度的形变。涡轮机壳体的形变致使固定机构/紧固件失去几何平行度，从而使叶片和移动部件不再能自由地枢转，因而粘住或锁住。固定机构/紧固件失去平行度也在固定机构/紧固件内产生了高应力，这可能会导致固定机构/紧固件的故障或破损。叶片环的变形可导致异常的磨损模式或产生不必要的间隙，从而进一步降低了涡轮增压器的空气动力效率。
因此，需要一种VTG组件，其使叶片环组件在涡轮机壳体内定位并运行。另外需要考虑到涡轮机壳体和/或叶片环组件的热膨胀和变形，同时保持叶片组件的部件相对于彼此的位置，优化峰值效率。额外还需要这样一种性价比高、可靠、且便于制造、组装和/或拆卸的系统和方法。
发明内容
上述这些目的是通过一种可变涡轮几何形状(VTG)涡轮增压器来实现的，所述涡轮增压器包括叶片填料组件，所述组件具有多个单轴、自定心可调节导向叶片。叶片填料组件可包括大致呈环形的第一或上叶片环和大致呈环形的第二或下叶片环。多个间隔件设置在上叶片环和下叶片环之间，使得上叶片环与下叶片环隔开，创造环形的空间。在所述环形空间内，可枢转地安装了多个单轴、自定心可调节导向叶片。导向叶片可枢转地安装在上叶片环和下叶片环之间。导向叶片可包括具有自定心枢转特征件的柱体。优选地，柱体的一端或两端为球状并被容纳在盘中的“U”形凹陷部内。柱体以球窝方式装配到凹陷部中。传统的圆柱形孔中的圆柱形柱体,其往往受制于盘之间或连续的柱体之间未对准的情况或一个盘相对于另一盘旋转的情况，相对地，以球窝方式装配的柱体，可以容许柱体与柱体之间任何未对准的情况，不会导致粘合。柱体的自定心枢转特征件使得叶片填料组件在涡轮机壳体因暴露于广泛温度范围内而产生的移位/形变下仍能运行。使用致动机构来控制导向叶片的枢转运动，从而通过开闭导向叶片而控制排气的速度和背压。
所述多个单轴、自定心可调节导向叶片使得所述叶片环组件设置在涡轮机壳体内，所述涡轮机壳体在保持涡轮增压器效率的同时消除所述壳体和/或叶片环组件的热膨胀效应或差热膨胀效应。此外，所述多个导向叶片的自定心枢转特征件通过限制空气动力趋向于在其上施加的弯曲力矩来增加所述叶片填料组件的耐久性和制动能力。所述多个导向叶片性价比高、可靠并且设计为便于组装。若所述下叶片环或壳体发生形变，则所述自定心枢转表面可允许所述叶片继续在所述单轴接头内枢转。那么，更大范围内的材料可考虑用于所述下叶片环或涡轮机壳体。在所述系统的生命周期内，所述自定心表面将继续引导所述叶片柱以所述设计方式枢转。
附图说明
本发明的其它细节、优点和特征将在以下示例性实施例的描述中和附图的基础上呈现，其中：
图1是可变涡轮几何形状(VTG)涡轮增压器的一方面的横截面视图，
图2是所述叶片填料组件的一方面的剖面图，
图3是图2中的单轴、自定心可调节导向叶片的一方面的正视图，
图4是所述叶片填料组件的另一方面的剖面图，
图5是图4中的单轴、自定心可调节导向叶片的一方面的正视图，
图6是所述VTG涡轮增压器叶片填料组件的一方面的剖面图，示出紧固件和间隔件，以及
图7是图6中的VTG涡轮增压器叶片填料组件的俯视图。
具体实施方式
图1详细示出了涡轮增压器(10)的一个方面，所述涡轮增压器包括压缩机级(12)和涡轮机级(14)。所述压缩机级(12)包括压缩机壳体(16)和压缩机叶轮(18)。所述涡轮机级(14)包括涡轮机壳体(20)和涡轮机叶轮(22)。所述压缩机壳体(16)由轴承壳体(23)与所述涡轮机壳体(20)间隔开。轴(24)延伸穿过所述轴承壳体(23),所述轴承壳体将所述压缩机叶轮(18)连接至所述涡轮机叶轮(22)。叶片填料组件(25)(图2中更详细示出)包括多个单轴、自定心可调节导向叶片(26),所述可调节导向叶片位于大致呈环形的第一或上叶片环(28)和大致呈环形的第二或下叶片环(30)之间。所述多个导向叶片(26)中的每一个通过致动机构(27)而枢转。所述致动机构(27)可包括气动致动器、齿轮传动致动器、电动致动器或本领域已知的任何类似机构。
图2中详细示出了所述叶片填料组件(25)。在某些方面，所述叶片填料组件(25)的基本部件包括所述多个导向叶片(26)(见图3)、所述上叶片环(28)、所述下叶片环(30)、间隔件(70)以及多个叶片调节杠杆(74),所述间隔件置于所述上叶片环(28)和所述下叶片环(30)之间。所述图的右部省略了所述交叉阴影线，从而可看到表示柱体(50)的重影线。所述上叶片环(28)包括多个大致等距间隔开的孔(38),所述孔从上叶片环(28)的顶表面(40)延伸穿过所述上叶片环(28)至其底表面(42)。所述下叶片环(30)包括顶表面(44)和底表面(46)。所述下叶片环(30)的顶表面(44)包括多个大致等距间隔开的自定心枢转凹陷部(48)。所述枢转凹陷部(48)从所述下叶片环(30)的顶表面(44)延伸，部分进入所述下叶片环(30)。所述枢转凹陷部(48)并不完全延伸穿过所述下叶片环(30)的底表面(46)。
一方面，如图3所示的所述多个导向叶片(26)中的每一个包括柱体(50),所述柱体具有与其一体形成的叶片(52)。所述柱体(50)包括第一端(54)和具有自定心枢转特征件(56a)的第二端。所述柱体(50)的第一端(54)可完全延伸穿过并且略微超过所述上叶片环(28)的顶表面(40)。所述多个叶片调节杠杆(74)包括多个通孔(33),所述导向叶片(26)的柱体(50)的第一端(54)延伸穿过所述通孔。延伸穿过所述多个叶片调节杠杆(74)的柱体(50)可滑动地将所述多个叶片调节杠杆(74)可枢转地嵌入式安装至所述上叶片环(28)。所述柱体(50)的第二端的自定心枢转特征件(56a)被容纳于相应的自定心枢转凹陷部(48)内以相对于所述下叶片环(30)定位和定心所述导向叶片(26)。所述排气以高压和高速流过位于所述上叶片环的下表面和所述下叶片环的上表面之间的环形间隙。为防止排气经过所述孔(38)泄漏，所述导向叶片(26)还包括环形空间中的凸缘(58),所述环形空间覆盖所述上叶片环的下表面处的孔(38)。所述导向叶片可设置有第二凸缘(60),所述凸缘覆盖所述下叶片环的上表面处的自定心枢转凹陷部(48)。所述凸缘(58,60)还确保所述叶片(52)与所述上叶片环的下表面以及与所述下叶片环的上表面之间有精确间距。
所述自定心枢转特征件(56a)可为球状。尽管图2和图3的自定心枢转特征件(56a)为球状，但其它形状已被认为同样可行。
在某些方面，如图4和图5所示，自定心枢转特征件(56b)可为圆锥状。本发明的所有其他方面类似于前面图1-图3中详细描述的。尽管本文对球状和圆锥形状的自定心枢转特征件(56a,56b)进行了详细描述，但自定心枢转特征件(56a,56b)还可为截头圆锥状、截头球状、部分圆锥状、部分球状或者这些形状的任意组合。
在另一方面，下叶片环(30)可以省略(未示出)。在这方面，在涡轮机壳体(20)内形成多个等距间隔开的自定心枢转凹陷部(48)。自定心枢转特征件(56a,56b)被容纳在涡轮机壳体(20)内形成的多个等距间隔开的自定心枢转凹陷部(48)内。所述多个导向叶片(26),连同叶片填料组件(25)的其它部件，诸如间隔件(70),协助维持叶片填料组件(25)相对于涡轮机壳体(20)的位置。这样，允许叶片填料组件(2 5)枢转，以补偿涡轮机壳体(20)由于热膨胀效应或差热膨胀效应而产生的移动或形变。如果采用传统的双轴和/或其它公知的涡轮增压器构造，则这种类型的移动是不可能实现的。
最优选地，柱体的一端或两端为球状并被容纳在盘中的“U”形凹陷部内。柱体以球窝方式装配到凹陷部中。传统的圆柱形孔中的圆柱形柱体，其往往受制于盘之间或连续的柱体之间未对准的情况或一个盘相对于另一盘旋转的情况，相对地，以球窝方式装配的柱体，可以容许柱体与柱体之间任何未对准的情况，且不会导致粘合。
涡轮增压器(10)在150,000至300,000转每分的高频旋转范围内工作，并可承受超过1050℃的温度。这些条件下生成的热曲线和差热膨胀，都不利于关闭公差部件，其需要最小的变形，以防止部件的粘连或过度磨损。这样，所述多个单轴、自定心可调节导向叶片(26)的特定尺寸、形状、数量以及材料，都可根据这些特性来选择，但也可基于许多其它因素来选择，包括易于组装、涡轮机叶轮的尺寸和激励、期望的刚度和热形变控制、热膨胀系数、耐腐蚀性、成本、强度和耐久性。因为叶片填料组件(25)及其部件承受高温并极端暴露于发动机燃烧产生的腐蚀性副产物中，诸如镍、不锈钢之类的材料或其它类似材料公认是可行的。
图6详细说明了叶片填料组件(25)具体构造的一个方面。上叶片环(28)和下叶片环(30)由紧固装置(68)固定在一起。多个间隔件(70)(其中三个示于图7中)被设置在上叶片环(28)和下叶片环(30)之间，如此处所示紧挨着紧固装置(68),或位于上叶片环(28)和下叶片环(30)之间的其他位置。间隔件(70)确定了大致呈环形的上叶片环(28)和大致呈环形的下叶片环(30)之间的距离，从而保持两者之间的间距。因此，间隔件(70)在凸缘(58,60)与上叶片环(28)的底表面(42)以及与下叶片环(30)的顶面(44)之间建立了间隙(未示出)。附接到所述紧固装置(68)的螺母(72),用于施加一个夹紧负载以将上叶片环(28)和下叶片环(30)紧固到所述多个间隔件(70)。紧固装置(68)延伸穿过上叶片环(28)和下叶片环(30),以形成叶片填料组件(25),所述叶片填料组件(25)可以很容易地组装到涡轮机壳体(20)内。一般来讲，提供分度装置以为所述叶片填料组件定向，并确保所述叶片填料组件(25)不会旋转。
在使用中，排气从发动机流过涡轮增压器(10)以驱动涡轮机叶轮(22),然后涡轮机叶轮驱动压缩机叶轮(18)。压缩机叶轮(18)将空气吸入涡轮增压器(10),压缩所述空气，并将其输送到发动机的进气侧(未示出)。在此过程中，所述多个导向叶片(26)可被用于控制排气的流动，所述流动影响涡轮机叶轮(22)并控制涡轮级(14)的功率。所述多个导向叶片(26)也因此控制了由压缩机级(12)产生的压力比。
VTG涡轮增压器(10)运行的其它方面在图7中详述。协调环(71)控制所述多个导向叶片(26)。协调环(71)骑跨在位于叶片调节杠杆(74)上表面的弧形表面(32)上。协调环(71)的旋转运动由控制臂(27)控制，所述控制臂(27)连接到所述致动机构并通过杠杆臂(74)和滑块(75)可操作地连接到协调环(71)。
致动机构的杠杆臂(27)使控制臂(74)运动，所述运动经由滑动块(75)被传递到协调环(71)。当协调环(71)旋转时，旋转地安装到协调环的多个较小滑块(76)与协调环一起运动。所述多个较小滑块(76)与叶片调节杠杆(74)的分叉处的腿接触，所述滑块的运动使得多个叶片调节杠杆(74)产生旋转。上述运动使多个导向叶片(26)产生旋转运动，改变了叶片(52)的角度位置，以改变从而控制排气的流动。
当涡轮增压器(10)工作并暴露于涡轮机级(14)中的极端温度波动时，涡轮机壳体(20)可能变形，从而导致叶片填料组件(25)出现不对准的情况。在任何轻微运动的指示下，使得自定心枢转特征件(56a,56b)在下叶片环(30)或涡轮机壳体(20)内形成的等间距自定心枢转凹陷部(48)内枢转。因此，当涡轮机壳体(20)因热膨胀而产生移动/形变时，枢转运动使得所述叶片填料组件(25)在涡轮机壳体(20)内精确地获得可控的定位。
这样，避免了上叶片环(28)和下叶片环(30)的变形，所述变形会导致叶片(52)和其他移动部件粘连或锁定。另外，可能由于叶片(52)变形导致的异常的磨损模式被清除，从而减少了不必要的间隙的形成，并增加了涡轮增压器(10)的空气动力效率。
应理解的是，本文所描述的叶片填料组件(25)的各方面可以提供许多益处。例如，所述配置可便于最后组装。此外，所述叶片填料组件(25)可以使用相对廉价的零件，且避免使用用特殊材料制作的零件。所述叶片填料组件(25)配置成无需对所述组件的零件进行焊接。
描述了一种包括单轴、自定心枢转特征件(56a,56b)的示例性叶片填料组件(25)。本文所使用的术语是描述性的而不是限制性的。显而易见的是，鉴于上述的教导，本发明的许多修改是可能的。因而，应该理解的是，在所附带的权利要求的范围内，本发明概念和装置可以在说明书所具体解释的范围外得以实现。

Claims (6)

1.一种用于可变几何形状涡轮增压器的叶片填料组件(25),其包括：
上叶片环(28)；
涡轮机壳体(20)，其具有形成在表面中的自定心枢转凹陷部(48)；
多个单轴、自定心的可调节的导向叶片(26)，所述导向叶片包括柱体(50)，所述柱体(50)具有第一端、第二端、以及与其一体形成的叶片(52)，所述叶片能够操作地定位在所述上叶片环(28)和涡轮机壳体(20)之间；
多个紧固装置(68),所述多个紧固装置穿过所述上叶片环(28)延伸到涡轮机壳体(20)中；以及
多个间隔件(70)，所述间隔件用于保持所述上叶片环(28)和涡轮机壳体(20)之间的间距，
其中所述柱体(50)的第一端延伸穿过上叶片环(28)中的通孔(33)并连接到叶片调节杠杆(74)，所述柱体(50)的第二端设有凸形自定心枢转特征件(56a,56b)，并且安放在涡轮机壳体(20)的自定心枢转凹陷部(48)内，自定心枢转凹陷部(48)是凹形并且形状与柱体(50)的凸形自定心枢转特征件(56a，56b)互补。
2.根据权利要求1所述的叶片填料组件(25),其中所述自定心枢转特征件(56a,56b)呈半球状。
3.根据权利要求1所述的叶片填料组件(25),其中所述自定心枢转特征件(56a,56b)呈圆锥状。
4.根据权利要求1所述的叶片填料组件(25),其中所述自定心枢转特征件(56a,56b)呈截头球状。
5.根据权利要求1所述的叶片填料组件(25),其中所述自定心枢转特征件(56a,56b)呈截头圆锥状。
6.根据权利要求1所述的叶片填料组件(25),其中每个叶片柱体的至少一端呈半球状。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6234478B2 (ja) * 2013-12-16 2017-11-22 三菱重工業株式会社 ノズルベーンとレバーの接合構造、接合方法及び可変容量型ターボチャージャ
US10451085B2 (en) * 2016-10-05 2019-10-22 Borgwarner Inc. Assembly methods for the connection of a turbine wheel to a shaft
DE202021004007U1 (de) * 2020-10-21 2022-05-02 3BE Berliner Beratungs- und Beteiligungs-Gesellschaft mbH Radialgasturbine
US11661861B2 (en) * 2021-03-03 2023-05-30 Garrett Transportation I Inc. Bi-metal variable geometry turbocharger vanes and methods for manufacturing the same using laser cladding
CN114961884B (zh) * 2022-04-27 2024-04-05 萍乡德博科技股份有限公司 一种汽油机涡轮增压可变截面喷嘴环的叶片组件、喷嘴环

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019252A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Borgwarner Inc 段付きスペーサを有する可変ジオメトリのベーンリング組立体
CN101896704A (zh) * 2007-12-12 2010-11-24 株式会社Ihi 涡轮增压器
CN103016070A (zh) * 2011-09-26 2013-04-03 霍尼韦尔国际公司 具有叶片密封装置的涡轮增压器可变喷嘴组件
JP2013104414A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp ターボチャージャ
WO2014128895A1 (ja) * 2013-02-21 2014-08-28 三菱重工業株式会社 可変容量型排気タービン

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1942589A (en) * 1932-06-21 1934-01-09 James Leffel & Company Hydraulic turbine
US2565925A (en) * 1946-04-10 1951-08-28 Rolls Royce Method of manufacturing guide vanes for axial flow turbines and compressors
JPS4722243Y1 (zh) * 1969-10-23 1972-07-20
DE3325756C1 (de) * 1983-07-16 1984-09-13 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Verstellbarer Leitapparat
DE3941715A1 (de) * 1989-12-18 1991-06-20 Porsche Ag Abgasturbolader fuer eine brennkraftmaschine
US6145313A (en) * 1997-03-03 2000-11-14 Allied Signal Inc. Turbocharger incorporating an integral pump for exhaust gas recirculation
US5947681A (en) * 1997-03-17 1999-09-07 Alliedsignal Inc. Pressure balanced dual axle variable nozzle turbocharger
DE19752534C1 (de) * 1997-11-27 1998-10-08 Daimler Benz Ag Radialdurchströmte Abgasturboladerturbine
JP2001289050A (ja) * 1999-05-20 2001-10-19 Hitachi Ltd 可変容量ターボ過給機
US8326691B1 (en) * 2002-03-26 2012-12-04 Xcira Remote consignor/bidder supplement for traditional live auctions
US7024863B2 (en) * 2003-07-08 2006-04-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor attachment with rotational joint
EP1669548A1 (de) * 2004-12-08 2006-06-14 ABB Turbo Systems AG Leitapparat für Abgasturbine
DE102005012048A1 (de) * 2005-03-08 2006-09-14 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit verstellbarer Turbinengeometrie
EP1840386A1 (de) * 2006-03-31 2007-10-03 ABB Turbo Systems AG Vordrall-Leitvorrichtung
US7918023B2 (en) * 2007-02-08 2011-04-05 Honeywell International Inc. Method for manufacturing a variable-vane mechanism for a turbocharger
US7670107B2 (en) * 2007-03-26 2010-03-02 Honeywell International Inc. Variable-vane assembly having fixed axial-radial guides and fixed radial-only guides for unison ring
JP2009197633A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Ihi Corp ターボチャージャ
DE102008014678B4 (de) * 2008-03-18 2014-08-14 Continental Automotive Gmbh Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrie VTG
DE102008020932B4 (de) * 2008-04-25 2010-09-23 Continental Automotive Gmbh Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrieeinrichtung
DE102008051041B4 (de) * 2008-10-09 2014-03-13 Continental Mechanical Components Germany Gmbh Turbolader mit Befestigungselementen zum Befestigen von Schaufellagerringen einer variablen Turbinengeometrie VTG
JP6331423B2 (ja) * 2014-01-29 2018-05-30 株式会社Ihi 可変容量型過給機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101896704A (zh) * 2007-12-12 2010-11-24 株式会社Ihi 涡轮增压器
JP2010019252A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Borgwarner Inc 段付きスペーサを有する可変ジオメトリのベーンリング組立体
CN103016070A (zh) * 2011-09-26 2013-04-03 霍尼韦尔国际公司 具有叶片密封装置的涡轮增压器可变喷嘴组件
JP2013104414A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp ターボチャージャ
WO2014128895A1 (ja) * 2013-02-21 2014-08-28 三菱重工業株式会社 可変容量型排気タービン

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