CN1818359B - 可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构和涡轮增压器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明，可以增大涡卷通道的横截面面积A与涡卷半径R的比例A/R而无须增大涡轮机壳的尺寸，具有非常简单的结构，并且可以增大废气涡轮的容量，因此提供了一种可变喷口废气涡轮增压器，利用它可以提高发动机的输出功率。该涡轮增压器配置有喷嘴喷口改变机构，喷嘴喷口改变机构的喷嘴组件单元构成为多个喷嘴叶片由环形喷嘴底座可旋转地支撑并且环形喷嘴板通过多个喷嘴支撑件连接于喷嘴底座以夹持喷嘴叶片，喷嘴板通过将喷嘴组件单元连接于涡轮机壳而位于涡卷腔内，以使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面的一部分以及环形流动通道的壁面。
Description
技术领域
本发明涉及一种配置有喷嘴喷口面积改变机构(以下称为可变喷口机构)的可变喷口(variable-throat)废气涡轮增压器的涡卷结构和涡轮增压器的制造方法，涡轮增压器用于内燃机，发动机的废气导入涡卷腔，并且可变喷口机构构成为改变位于环形流动通道内的多个喷嘴叶片的叶片角度，其中废气通过该环形流动通道进入涡轮增压器的涡轮转子以施加作用力以便旋转涡轮转子。
背景技术
在用于车辆内燃机的小型废气涡轮增压器领域，广泛使用配置有可变喷口机构的径流式可变喷口废气涡轮增压器。这种涡轮增压器例如公开在JP2001-207858A中，其中发动机废气导入形成在涡轮机壳内的涡卷腔，流动通过设置有多个喷嘴叶片的环形流动通道，从而可以改变喷嘴叶片的叶片角度，并且废气施加作用力以旋转涡轮转子。
在JP2001-207858A的涡轮增压器中，发动机废气进入涡轮机壳的涡卷腔内并且流动通过喷嘴叶片之间的空间从而进入废气涡轮同时沿涡轮机壳内的涡卷腔的涡旋通道流动。废气从涡轮的外周边侧进入涡轮以径向向内流动，在其中膨胀以向涡轮传递膨胀功并且沿轴向从涡轮流出以被排放到外面。
涡轮增压器的废气流量的控制如下进行：确定喷嘴叶片的叶片角度，使得废气流量成为需要的流量，确定致动器的线性位移以对应于需要的叶片角度，以将该位移通过驱动环、驱动销、连杆板转换为旋转喷嘴轴，从而以需要的角度旋转喷嘴叶片，因此通过致动器改变叶片角度。
配置有可变喷口机构的径流式涡轮增压器的另一个例子公开在JP2004-132367中。
该例提供了一种可变喷口机构的喷嘴组件，其尺寸小，结构简单，并且容易组装。
在JP2004-138005A中公开了一种工艺，利用该工艺，接触另一个元件并在其上滑动的一个元件，以及以很小的间隙面向另一个元件并在元件之间形成相对运动的一个元件，被浸入在二甲苯或类似物与微碳粉末的溶液中，以使元件的表面涂覆上干碳膜。由此，降低了滑动摩擦并且总是保持合适的小间隙。
在配置有可变喷口机构的径流式涡轮增压器中，涡卷腔的涡旋通道的横截面面积A与涡卷半径R(从涡轮转子的旋转中心到涡旋通道的横截面面积A的中心的距离)是重要的设计参数。A/R比对于确定涡轮的空气动力学性能和流动特性而言是重要的因素。当要增加A/R比时，必须增大横截面面积A或者减小涡卷半径R。
对于JP2001-207858A中公开的废气涡轮，当要增加涡旋通道的横截面面积A时，必须径向和轴向加宽该通道，这导致涡轮机壳尺寸的增加。特别是，当涡卷腔被径向向外加宽时，涡卷半径R增大而A/R比并不增大很多。
当要减小涡卷半径R时，需要径向向内移动涡卷腔，但是这是困难的，因为在涡卷腔的径向内侧具有设置有喷嘴叶片的环形流动通道。
可以通过将涡卷腔成形得更扁平来减小涡卷半径R，但是涡卷腔必须沿轴向延伸并且涡轮机壳变的相当大。
已提出了轴向向内大幅度地加宽涡卷腔以增大A/R比，但是在此情况下，铸造时形成涡卷腔的型芯的制造更加困难并且生产率低下。
在JP2004-132367A的图1表示出可变喷口废气涡轮增压器，其中环形盘/连接环29构成了涡卷腔的一部分。但是，盘/连接环29的外周边限定了涡卷腔的内表面的一部分，并且如果不增大涡轮机壳的外径或宽度的话不能增大涡卷通道区域的横截面面积。
公开在JP2004-138005A中的工艺对于减小滑动元件之间的摩擦或者总是保持以小间隙相互面对的元件之间的合适小间隙来说是非常有效的，但是由于附加的处理必然增加制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可变喷口废气涡轮增压器，通过增大涡卷通道的横截面面积A与涡卷半径R的比例A/R提高废气涡轮容量，而不会增大涡轮机壳的尺寸并且具有非常简单的结构。涡轮增压器的效率得以提高并且由此可以提高发动机输出功率。
为实现该目的，本发明提出一种配置有可变喷口机构的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，该可变喷口机构用于改变布置在形成于涡轮机壳的涡卷腔内侧的环形流动通道内的多个喷嘴叶片的叶片角度，从而发动机废气被导入涡卷腔以流动通过环形流动通道而进入径流式涡轮内，其中可变喷口机构的喷嘴组件单元构成为多个喷嘴叶片由环形喷嘴底座可旋转地支撑并且环形喷嘴板通过多个喷嘴支撑件连接于喷嘴底座以夹持喷嘴叶片，喷嘴组件单元可拆卸地连接在涡轮机壳内，喷嘴板通过将喷嘴组件单元连接于涡轮机壳而位于涡卷腔内，以使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面的一部分以及环形流动通道的壁面。
在该可变喷口废气涡轮增压器中，优选地密封环设置在喷嘴板和涡轮机壳之间，用于密封以防涡卷腔和环形流动通道的下游侧之间气体泄漏。
本发明还提出一种制造配置有喷嘴喷口面积改变机构的可变喷口废气涡轮增压器的方法，其中该喷嘴喷口面积改变机构用于改变布置在形成于涡轮机壳的涡卷腔内侧的环形流动通道内的多个喷嘴叶片的叶片角度，从而发动机废气被导入涡卷腔通过环形流动通道而流动进入径流式涡轮内，该方法包括制造筒形喷嘴组件单元的步骤，该喷嘴组件单元构成为多个喷嘴叶片由环形喷嘴底座可旋转地支撑并且环形喷嘴板通过多个喷嘴支撑件连接于喷嘴底座以夹持喷嘴叶片；将密封件装配到涡轮机壳的将要配合环形喷嘴板的内表面的支撑部分的步骤，用于密封以防涡卷腔和环形流动通道下游侧之间的气体泄漏；以及将筒形喷嘴组件单元连接于涡轮机壳的步骤，使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面的一部分以及环形流动通道的壁面。
根据本发明，可变喷口机构的喷嘴板位于涡卷腔内，使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面，从而涡轮机壳的用于容纳喷嘴板的部分不再必要，并且可以增大涡卷通道的横截面面积A与涡卷半径R的比例A/R而无须增大涡轮机壳的尺寸。
由此，通过增大涡卷腔的横截面面积A可以增大废气涡轮的容量而无须增加涡轮增压器的尺寸，因此涡轮增压更加接近于恒压涡轮增压，并且提高了涡轮增压效率。
而且，由于涡轮机壳本身的重量得以减小，并且另外，涡轮机壳内的涡卷腔的内部轮廓变的简单，因此铸造涡轮机壳时形成涡卷腔的型芯的轮廓变的简单并且提高了涡轮机壳的生产率。
通过使喷嘴板构成涡卷腔的内部轮廓的一部分而担心在喷嘴板和涡轮机壳的配合部分发生废气泄漏。这通过在喷嘴板和涡轮机壳之间设置密封环而得以消除。密封环实现涡卷腔和环形流动通道的下游通道之间的密封。
在本发明中，优选地每个喷嘴支撑件松配合在沿圆周方向设置在喷嘴板内的每个通孔内，在喷嘴支撑件的端部的外圆周面和通孔的内圆周面之间具有特定的间隙。
利用这种结构，由于喷嘴支撑件连接于喷嘴板，在喷嘴板中的通孔和喷嘴支撑件的端部的外表面之间具有特定间隙，因此即使当喷嘴底座和喷嘴板之间产生温差以及固定于喷嘴底座的喷嘴支撑件的中心和容纳喷嘴支撑件的通孔的中心不对准时，中心偏移也可以由间隙吸收，因而防止产生过度的应力。
而且，在本发明中，优选地喷嘴板外周边的角部被向着环形流动通道的入口锥化或圆化，以形成引导部分，以使涡卷腔中的废气平滑地进入环形流动通道。
利用这种结构，在喷嘴板的面向环形流动通道的入口的外周边形成锥化部分或圆化部分，从而形成废气引导部分，通过该废气引导部分，废气流动面积从涡卷腔到环形流动通道的入口平滑地减小，因此涡卷腔内的废气到环形流动通道的入口的压头损失得以减小，并且空气动力学性能得以提高并可以提高涡轮效率。
在本发明中，优选地喷嘴板成型为其面向涡卷腔的后面是平滑地连续于涡卷腔的内圆表面的弯曲的螺旋面。
利用喷嘴板的这种结构，喷嘴板的涡卷腔侧表面可以理想地适合于涡卷腔内废气的流动，因此提高了设计涡卷腔轮廓时的自由度，并且提高了空气动力学性能并可以提高涡轮效率。
而且，当需要增大喷嘴板的厚度以保证其强度满足由于喷嘴板的不均匀温度分布引起的高热应力时，喷嘴板可以制作得厚些，同时利用其一部分来限定涡卷腔内部轮廓的一部分，而不会减小涡卷腔的空间。因此，可以实现喷嘴板的强度保证和涡轮机壳的简单化。
在本发明中，优选地喷嘴板构形为其外周边部分弯曲，使得面向环形流动通道的入口的部分成型为弯曲表面，由此环形流动通道在其入口处平滑地减小，从而形成引导部分，以便平滑地导入涡卷腔中的废气。
利用喷嘴板的这种结构，环形流动通道的入口形成为类似半钟形口，可以通过机加工、压力加工、或锻造容易地形成弯曲表面。
由于引导部分的曲率半径可以制造得相当大，因而减小入口压头损失，并且提高了空气动力学性能并可以提高涡轮效率。
优选地喷嘴板成型为具有平行于涡轮转子的旋转中心线延伸的圆筒部分以及垂直于圆筒部分并与圆筒部分连续的环形板部分，环形流动通道形成在喷嘴底座和喷嘴板的环形板部分之间，并且圆筒部分的内周边连续于环形板部分的环形流动通道侧表面，具有弯曲表面以遮盖从涡轮的入口延伸到涡轮的出口的涡轮叶片的弯曲周边。
优选地，在本发明中，喷嘴板的圆筒部分在其端部通过承插接合连接于涡轮机壳，从而喷嘴板的圆筒部分的外表面形成涡卷腔的内圆表面的一部分。
根据本发明，由于喷嘴板如上所述构形为喷嘴板的圆筒部分沿涡轮转子的轴向延伸，而喷嘴板的环形板部分形成涡卷腔的内侧壁面的一部分和环形流动通道的壁面，因此与现有技术中由涡轮机壳的铸造材料形成遮盖部分相比，可以通过在高温下由诸如奥氏体不锈钢的高强度可延展材料制成喷嘴板来减小构成涡轮遮盖部分的圆筒部分的厚度。
由此，可以减小涡轮机壳的尺寸，而不会减小涡卷通道的横截面面积A，或者当要增大涡轮出口直径时，可以增大遮盖部分的内径而无须减小涡卷通道的横截面面积A。这样，通过使得喷嘴板还用做涡轮叶片和废气通道的遮盖，简化了涡轮机壳的涡卷部分，铸造涡轮机壳时形成涡卷腔的型芯的形状也得以简化，并且可以减小涡轮机壳的重量。
圆筒部分的端部配合在涡轮机壳的沉孔内，在圆筒部分的端面和涡轮机壳的沉孔的端面之间具有间隙，由此间隙可以允许由于喷嘴组件单元的热膨胀引起的喷嘴板的轴向偏移。
根据本发明，可变喷口机构的喷嘴板位于涡卷腔内，使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面，从而涡轮机壳的用于容纳喷嘴板的部分不再必要，并且可以增大涡卷通道的横截面面积A与涡卷半径R的比例A/R而无须增大涡轮机壳的尺寸。
由此，通过增大涡卷腔的横截面面积A可以增大废气涡轮的容量而无须增加涡轮增压器的尺寸，因此涡轮增压更加接近于恒压涡轮增压，并且提高了涡轮增压效率并提升了发动机的性能。
而且，将要形成在通过铸造模制成的涡轮机壳内的涡卷腔的轮廓得以简化，从而除了涡轮机壳的重量得以减小之外，通过铸造形成涡卷腔的型芯的形状也得以简化，并且提高了涡轮增压器的生产率。
根据本发明，喷嘴板的圆筒部分沿涡轮转子的轴向延伸，而喷嘴板的环形板部分构成壁以形成环形流动通道，因此可以通过在高温下由高强度可延展材料制成喷嘴板并且可以减小用做涡轮出口遮盖部分的圆筒部分的厚度。
由此，可以减小涡轮机壳的尺寸，并且可以增大遮盖部分的内径而不会减小涡卷通道的横截面面积A。这样，通过使得喷嘴板还用做涡轮叶片和废气通道的遮盖，简化了涡轮机壳的涡卷部分，铸造时形成涡卷腔的型芯的形状也得以简化，并且可以减小涡轮机壳的重量。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的配置有可变喷口机构的可变喷口废气涡轮增压器的相关部分的纵向截面图。
图2是表示第一实施例的喷嘴板和喷嘴支撑件的连接的视图，图2A是前视图，图2B是沿图2A中线E-E的截面图。
图3是与图1相应的第二实施例的视图。
图4是与图1相应的第三实施例的视图。
图5是与图1相应的第四实施例的视图。
图6是与图1相应的第五实施例的视图。
图7是与图1相应的第六实施例的视图。
图8是配置有适用于本发明的可变喷口机构的现有可变喷口废气涡轮增压器的纵向截面图。
具体实施方式
现在将参照附图详细说明本发明的优选实施例。但是，除非特别指明，实施例中的组成部件的尺寸、材料、相对位置等等应当理解为仅仅为了示意而不是对本发明范围的限制。
图8是配置有适用于本发明的可变喷口机构的现有可变喷口废气涡轮增压器的纵向截面图。
在图8中，附图标记10是涡轮机壳，11是形成在涡轮机壳10内的涡卷腔。附图标记12是径流式涡轮转子，其同轴线地连接于压缩机叶轮8，并且它的涡轮轴12a通过轴承16由轴承架13支撑以便旋转。附图标记7是容纳压缩机8的压缩机壳，9是压缩机壳7的空气入口，7a是涡旋空气通道(涡卷通道)。
附图标记100a表示废气涡轮增压器的旋转中心。
附图标记2是喷嘴叶片，多个喷嘴叶片沿圆周方向等间距地设置在形成于涡卷腔11内侧的废气环形流动通道内，并且每个喷嘴叶片的喷嘴轴02由固定于涡轮机壳10的喷嘴底座4可旋转地支撑，从而喷嘴叶片2的叶片角度可以由可变喷口机构100改变。
在可变喷口机构100中，喷嘴叶片布置在形成于喷嘴底座4和环形喷嘴板6之间的环形流动通道内，喷嘴板6由多个喷嘴支撑件5连接于喷嘴底座4，并且喷嘴板6容纳在位于涡轮机壳10内用于支撑喷嘴板6的环形凹槽内。
附图标记3是驱动环，其形成为环形盘并且可旋转地支撑在喷嘴底座4的外围的一部分上。多个驱动销32沿圆周方向等间距地固定于驱动环3。附图标记1是连杆板，每个连杆板结合于每个驱动销32，位于其输入侧(外侧端部)的槽由驱动销32结合并且喷嘴轴02固定于其输出侧(中央侧端部)。
附图标记15是连接于未示出的致动器以驱动喷嘴叶片2的连杆，14是连接于连杆15的销。销14结合于驱动环3以旋转驱动环3。
在具有可变喷口面积机构的可变喷口废气涡轮增压器中，未示出的内燃机的废气进入涡卷腔11并且然后进入环形流动通道，同时沿涡卷腔11的涡旋旋动。废气流过喷嘴叶片之间的空间以从涡轮转子12的外围进入涡轮转子12以沿径向向着中央流动并且沿轴向流出同时在涡轮转子12上施加膨胀功。然后，从涡轮转子流出的废气流动通过涡轮机壳的出口通道10b并被排放到外面。
当控制废气流经废气涡轮时，通过未示出的叶片角度控制装置确定喷嘴叶片2的叶片角度，使得流经喷嘴叶片之间的空间的废气的流量是需要的流量。未示出的致动器旋转驱动环3以通过连杆15和销14将喷嘴叶片2转动到由叶片角度控制装置确定的角度。
当驱动环3旋转时，每个连杆板1围绕每个喷嘴轴02的中心轴线摆动，其中喷嘴轴02由沿圆周方向等间距地固定于驱动环3的每个驱动销32可旋转地支撑在喷嘴底座内，由此固定于每个连杆板的每个喷嘴轴02旋转并且与每个喷嘴轴02成一体的每个喷嘴叶片2旋转，因此改变喷嘴叶片的叶片角度。
本发明涉及配置有上述可变喷口面积机构100的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构的改进。
[第一实施例]
图1是根据本发明第一实施例的配置有可变喷口机构的可变喷口废气涡轮增压器的相关部分的纵向截面图，图2A和2B是表示第一实施例的喷嘴板和喷嘴支撑件的连接的视图，图2A是前视图，图2B是沿图2A中线E-E的截面图。
参见图1，附图标记10是涡轮机壳，11是形成在涡轮机壳10内的涡卷腔。附图标记100a是废气涡轮增压器的旋转中心，其中该图中省去废气涡轮增压器的涡轮转子12(见图8)。
附图标记2是喷嘴叶片，多个喷嘴叶片沿圆周方向等间距地设置在形成于涡卷腔11内侧的废气环形流动通道内，并且每个喷嘴叶片的喷嘴轴02由固定于涡轮机壳10的喷嘴底座4可旋转地支撑，从而喷嘴叶片2的叶片角度可以由可变喷口机构改变。
在可变喷口机构100中，喷嘴组件单元构造为类似于一个筒，其中由喷嘴轴02可旋转地支撑于喷嘴底座4的喷嘴叶片2布置在形成于喷嘴底座4和环形喷嘴板6之间的环形流动通道内，喷嘴板6由多个喷嘴支撑件5连接于喷嘴底座4，喷嘴组件单元的喷嘴底座4通过图中未示出的螺栓连接于涡轮机壳10，并且环形喷嘴板6的内周边装配于位于形成涡卷腔11的内侧壁的圆形壁的端部的支撑部分的外周边10c，这样喷嘴组件作为组装好的单元可拆卸地包含于涡轮机壳。
以此方式，可变喷口机构100的喷嘴板6定位在涡卷腔11内以形成涡卷腔11的内侧壁的一部分，从而涡卷腔11的内部轮廓由内表面11a(具有直径D1)和喷嘴板6的涡卷腔侧面限定。
在图1中，符号Y表示涡卷通道的横截面区域的中心，R表示涡卷半径，即从旋转中心100a的距离。
如图1B所示，密封环20容纳在由喷嘴板6的侧面、外周边10c的一部分、以及具有直径D1的内壁的阶梯部分的凸肩面形成的凹槽内。
现在参见图2A和2B，多个喷嘴支撑件5(该例中是四个支撑件)连接于喷嘴板6，从而每个喷嘴支撑件5的端部5a松配合在沿圆周方向等间距钻制在喷嘴板6内的每个通孔61内，在喷嘴支撑件5的端部5a的外圆周面和通孔61的内圆周面之间具有特定的间隙，并且每个喷嘴支撑件5的端部填嵌有放置在喷嘴板后面的垫圈5c(填嵌由5b表示)。
利用这种结构，由于喷嘴支撑件5连接于喷嘴板6，在喷嘴板6中的通孔61和喷嘴支撑件5的端部5a之间具有特定间隙，因此即使当喷嘴底座4和喷嘴板6之间产生温差以及固定于喷嘴底座4的喷嘴支撑件5的中心和容纳喷嘴支撑件5的通孔的中心不对准时，中心偏移也可以由间隙吸收，因而防止产生过度的应力。
当制造如上所述构造的可变喷口废气涡轮增压器时，制造构造为类似筒的喷嘴组件单元，该喷嘴组件单元构造为多个喷嘴叶片2由环形的喷嘴底座4通过喷嘴轴可旋转地支撑，并且喷嘴叶片布置在喷嘴底座4和通过多个喷嘴支撑件5连接于喷嘴底座4的环形的喷嘴板6之间(见图8)。
然后，类似筒的喷嘴组件单元连接于涡轮机壳10，从而喷嘴板6位于涡卷腔11内并构成涡卷腔11的内侧壁面的一部分。
在连接喷嘴组件之前，密封环20放置在位于形成涡卷腔11的内壁的圆形壁的端部的支撑部分的外周边10c上，使得密封环20被保持在喷嘴板6的侧面和阶梯部分的凸肩面之间。密封环20实现涡卷腔11和环形流动通道的下游侧通道10d之间的密封。
根据第一实施例，由于涡卷腔11的侧壁面通过将可变喷口机构100的喷嘴板6定位在涡卷腔11内而由内表面11a和喷嘴板6的表面限定，因此如图8中的现有涡轮增压器上的涡卷腔的圆形内壁的围绕喷嘴板6的部分不再必要。因此，可以增大涡卷通道的横截面面积A而无须向外增大涡卷腔，并且可以增大涡卷腔的A/R比。
由此，通过增大涡卷腔的横截面面积A可以增大废气涡轮的容量而无须增加涡轮增压器的尺寸，因此涡轮增压更加接近于恒压涡轮增压，并且提高了涡轮增压效率并提高发动机性能。
而且，由于取消了涡轮机壳10的圆形内壁的用于围绕喷嘴板的部分，因此涡轮机壳本身的重量得以减小。另外，涡轮机壳10的内部轮廓变的简单，因此铸造涡轮机壳时形成涡卷腔的型芯的轮廓变的简单并且提高了涡轮机壳的生产率。
至于通过使喷嘴板6构成涡卷腔11的内侧壁的一部分而担心在喷嘴板和涡轮机壳10的配合部分发生的废气泄漏，通过在喷嘴板6和涡轮机壳10之间设置密封环20而得以消除。密封环20实现涡卷腔11和环形流动通道的下游侧通道10d之间的密封。
[第二实施例]
图3是与图1相应的第二实施例的视图。
在第二实施例中，喷嘴板6的外周边向着布置有喷嘴叶片2的环形流动通道10e的入口锥化。由此，形成废气引导部分6a，通过该废气引导部分6a，废气流动面积从涡卷腔11到环形流动通道10e的入口平滑地减小。
除此之外，其结构和第一实施例相同，并且与第一实施例相同的部件由相同的附图标记表示。
[第三实施例]
图4是与图1相应的第三实施例的视图。
在第三实施例中，喷嘴板6的外周边面向布置有喷嘴叶片2的环形流动通道10e的入口圆化。由此，形成废气引导部分6b，通过该废气引导部分6b，废气流动面积从涡卷腔11到环形流动通道10e的入口平滑地减小。
除此之外，其结构和第一实施例相同，并且与第一实施例相同的部件由相同的附图标记表示。
根据第二和第三实施例，通过在喷嘴板6的面向环形流动通道10e的入口的外周边提供锥化部分(第二实施例)或圆化部分(第三实施例)，从而形成废气引导部分6a(第二实施例)或6b(第三实施例)，通过该废气引导部分6a或6b，废气流动面积从涡卷腔11到环形流动通道10e的入口平滑地减小，因此从涡卷腔到环形流动通道的入口处的压头损失得以减小，并且空气动力学性能得以提高并可以提高涡轮效率。
[第四实施例]
图5是与图1相应的第四实施例的视图。
在第四实施例中，喷嘴板6成型为其面向涡卷腔11的后面是平滑地连接于涡卷腔11的内圆表面11a的弯曲的螺旋面6c。
根据第四实施例，由于喷嘴板6的涡卷腔侧表面可以理想地适合于涡卷腔内废气的流动，因此提高了设计涡卷腔轮廓时的自由度，并且提高了空气动力学性能并可以提高涡轮效率。
而且，当需要增大喷嘴板6的厚度以保证其强度满足由于喷嘴板6的不均匀温度分布引起的高热应力时，喷嘴板6可以制作得厚些，同时利用其一部分来限定涡卷腔内部轮廓的一部分，而不会减小涡卷腔的空间。因此，可以实现喷嘴板的强度保证和涡轮机壳的简单化。
除此之外，其结构和第一实施例相同，并且与第一实施例相同的部件由相同的附图标记表示。
[第五实施例]
图6是与图1相应的第五实施例的视图。
在第五实施例中，喷嘴板6构形为其外周边部分弯曲，使得面向环形流动通道10e的入口的部分成型为弯曲表面，由此环形流动通道10e在其入口处平滑地减小，从而形成引导部分6d，以便平滑地导入涡卷腔中的废气。
根据第五实施例，环形流动通道10e的入口形成为类似半钟形口并且可以通过机加工、压力加工、或锻造容易地形成弯曲表面。引导部分6d的曲率半径可以制造得相当大，从而减小入口压头损失，并且提高了空气动力学性能并可以提高涡轮效率。
除此之外，其结构和第一实施例相同，并且与第一实施例相同的部件由相同的附图标记表示。
[第六实施例]
图7是与图1相应的第六实施例的视图。
根据第六实施例，喷嘴板6成型为具有平行于涡轮转子12的旋转中心线100a(见图8)延伸的圆筒部分以及垂直于圆筒部分并与圆筒部分连续的环形板部分，环形流动通道10e形成在喷嘴底座4和喷嘴板6的环形板部分之间，并且圆筒部分的内周边连续于环形板部分的环形流动通道侧表面，具有弯曲表面以遮盖从涡轮的入口延伸到涡轮的出口的涡轮叶片的弯曲周边。
这样，由喷嘴板6形成遮盖表面6e，用于遮盖涡轮叶片的弯曲周边和将废气导入涡轮排放口的废气通道的外围。
在第六实施例中，喷嘴板6的圆筒部分的端部通过承插接合连接于涡轮机壳10，并且喷嘴板6的环形板部分通过喷嘴支撑件5如图2B所示以非松配合连接同心并刚性地连接于喷嘴底座4。
根据第六实施例，由于喷嘴板6成型为纵截面具有字母“L”的大体形状，其中包括垂直部分(环形板部分)和水平部分(圆筒部分)，垂直部分面对环形流动通道而水平部分涡轮转子12的旋转中心线100a延伸以形成涡轮叶片和废气通道的遮盖，因此与现有技术中通过模制将涡轮叶片和废气通道的遮盖部分成型为涡轮机壳10的一部分的情况相比，可以通过在高温下由诸如奥氏体不锈钢的高强度可延展材料制成喷嘴板6来减小水平部分的厚度。
由此，可以减小涡轮机壳10的尺寸，并且当要增大涡轮出口直径时，可以增大遮盖表面6e的内径而无须减小涡卷通道的横截面面积A。这样，通过使得喷嘴板6还用做涡轮叶片和废气通道的遮盖，简化了涡轮机壳10的涡卷部分，铸造涡轮机壳时形成涡卷腔的型芯的形状也得以简化，并且可以减小涡轮机壳10的重量。
通过喷嘴板的水平部分的端面和涡轮机壳的承窝部分的端面之间的间隙，可以允许由于喷嘴组件单元的热膨胀引起的喷嘴板的轴向偏移。
除此之外，其结构和第一实施例相同，并且与第一实施例相同的部件由相同的附图标记表示。
根据本发明，可以增大涡卷通道的横截面面积A与涡卷半径R的比例A/R，而不会增大涡轮机壳的尺寸并且具有非常简单的结构，提高了废气涡轮容量，因此可以提供一种涡轮增压器，其具有提高的效率并由此可以提高发动机的输出功率。
Claims (8)
1.一种配置有喷嘴喷口改变机构的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，该喷嘴喷口改变机构用于改变布置在形成于涡轮机壳的涡卷腔内侧的环形流动通道内的多个喷嘴叶片的叶片角度，从而发动机废气被导入涡卷腔以通过环形流动通道而流动进入径流式涡轮内，
其中所述喷嘴喷口改变机构的喷嘴组件单元构成为多个喷嘴叶片由环形喷嘴底座可旋转地支撑并且环形喷嘴板通过多个喷嘴支撑件连接于所述喷嘴底座以夹持所述喷嘴叶片；
其中所述喷嘴组件单元可拆卸地连接在所述涡轮机壳内；并且
所述喷嘴板通过将喷嘴组件单元连接于涡轮机壳而位于涡卷腔内，以使得喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面的一部分以及环形流动通道的壁面，从而所述喷嘴板的内周边装配到位于形成在所述涡轮机壳的所述涡卷腔的内周壁的端部处的支撑部分的外周边上，
其中，密封件容纳在所述喷嘴板的侧面和所述涡轮机壳的与所述外周边连接的侧面之间，用于所述涡卷腔和所述喷嘴叶片的下游侧通道之间的密封。
2.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中每个所述喷嘴支撑件松配合在沿圆周方向设置在所述喷嘴板内的每个通孔内，在喷嘴支撑件的端部的外圆周面和通孔的内圆周面之间具有特定的间隙。
3.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中喷嘴板外周边的角部被向着所述环形流动通道的入口锥化或圆化，以形成引导部分，以使涡卷腔中的废气平滑地进入环形流动通道。
4.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中喷嘴板成型为其面向涡卷腔的后面是平滑地连续于涡卷腔的内圆表面的弯曲的螺旋面。
5.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中所述喷嘴板构形为其外周边部分弯曲，使得面向环形流动通道的入口的部分成型为弯曲表面，由此环形流动通道在其入口处平滑地减小，从而形成引导部分，以便平滑地导入涡卷腔中的废气。
6.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中所述喷嘴板成型为具有平行于涡轮转子的旋转中心线延伸的圆筒部分以及垂直于圆筒部分并与圆筒部分连续的环形板部分，环形流动通道形成在喷嘴底座和喷嘴板的环形板部分之间，并且圆筒部分的内周边连续于环形板部分的环形流动通道侧表面，具有弯曲表面以遮盖从涡轮的入口延伸到涡轮的出口的涡轮叶片的弯曲周边。
7.如权利要求1所述的可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构，其中所述喷嘴板的圆筒部分在其端部通过承插接合连接于涡轮机壳，从而喷嘴板的圆筒部分的外表面形成涡卷腔的内圆表面的一部分。
8.一种制造配置有喷嘴喷口面积改变机构的可变喷口废气涡轮增压器的方法，其中该喷嘴喷口面积改变机构用于改变布置在形成于涡轮机壳的涡卷腔内侧的环形流动通道内的多个喷嘴叶片的叶片角度，从而发动机废气被导入涡卷腔通过环形流动通道而流动进入径流式涡轮内，该方法包括：
制造筒形喷嘴组件单元的步骤，该喷嘴组件单元构成为多个喷嘴叶片由环形喷嘴底座可旋转地支撑并且环形喷嘴板通过多个喷嘴支撑件连接于喷嘴底座以夹持所述喷嘴叶片，从而所述喷嘴板的内周边装配到位于形成在所述涡轮机壳的所述涡卷腔的内周壁的端部处的支撑部分的外周边上；
将密封件装配到涡轮机壳的将要配合环形喷嘴板的内表面的支撑部分的步骤，该密封件容纳在所述喷嘴板的侧面和所述涡轮机壳的与所述外周边连接的侧面之间，用于所述涡卷腔和所述喷嘴叶片的下游侧通道之间的密封；以及
将筒形喷嘴组件单元连接于涡轮机壳的步骤，使得所述喷嘴板形成涡卷腔的内侧壁面的一部分以及环形流动通道的壁面。
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