CN202926405U - 环形涡轮机喷嘴、及用于发动机的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种环形涡轮机喷嘴及用于发动机的涡轮增压器 ，环形涡轮机喷嘴包括中心轴线和喷嘴叶片，喷嘴叶片包括具有滑动表面的固定叶片和滑动叶片，滑动叶片包括与固定叶片的滑动表面接触的滑动表面，滑动叶片定位成沿与涡轮机喷嘴的内周相切的方向滑动。还提供一种用于发动机的涡轮增压器，包括具有旋转轴线的涡轮机叶轮；与涡轮机叶轮同心的环形喷嘴壁板，包括固定叶片和槽；滑动叶片，包括延伸穿过喷嘴壁板的槽的致动销；轴承，接收滑动叶片的致动销；与喷嘴壁板同轴的协调环，协调环包括槽，该槽接收轴承并沿与喷嘴壁板的内周基本相切的方向移动滑动叶片，滑动叶片在协调环和喷嘴壁板中的一个或两个旋转时与固定叶片滑动地接触。本实用新型可有效控制升压。

Description

环形涡轮机喷嘴、及用于发动机的涡轮增压器

本实用新型是在能源部授予的DE-FC26-07NT43280下得到联邦政府的支持完成的。政府对本实用新型具有特定的权利。

技术领域

本申请涉及用于内燃发动机的涡轮增压器的可变几何形状涡轮机。

背景技术

发动机可以使用涡轮增压器以提高发动机扭矩和/或功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括压缩机和由驱动轴连接的涡轮机，其中涡轮机接收排气并且压缩机接收进气。这样，由排气驱动的涡轮机向压缩机供给能量以升高进入发动机的空气的压力和流量。例如，可以通过增大涡轮机的转速来提高升压。期望的升压量可以在发动机的运转期间变化。例如，加速期间的期望升压可以比减速期间的期望升压要大。

一种控制升压的解决方案是可变几何形状涡轮机。可变几何形状涡轮机通过改变经过涡轮机的排气的流量来控制升压。例如，排气可以从排气歧管流经涡轮机喷嘴然后到达涡轮机叶片。涡轮机喷嘴的几何形状可以变化以控制排气撞击涡轮机叶片的角度和/或改变涡轮机上游的槽道的横截面面积。与流经具有较小横截面面积的槽道相比，增大这些槽道的横截面面积可以允许更多的气体流经槽道，但是气体可以更缓慢地流动。流过涡轮机叶片的气体的入射角可以影响涡轮机的效率，例如，影响由转化为机械能的气流所捕获的热动力学能量的大小。因此，可以通过改变涡轮机喷嘴的几何形状来改变涡轮机速度和升压。

一种类型的可变几何形状涡轮机包括在涡轮机喷嘴内枢转的摆动喷嘴。流经涡轮机喷嘴的排气流过形成在摆动喷嘴叶片之间的槽道。沿一个方向枢转这些叶片将增大涡轮机上游的槽道的横截面面积，并且减小流过涡轮机叶片的气体的入射角。沿另一个方向枢转这些叶片将减小涡轮机上游的槽道的横截面面积，并且增大流过涡轮机叶片的气体的入射角。因此，摆动喷嘴叶片在高排气流量或低排气流量下的涡轮机效率之间进行权衡，这是因为槽道的横截面面积和入射角不能够独立地变化。

另一种类型的可变几何形状涡轮机使用环形滑环，该环形滑环在涡轮机壳体内沿轴向滑动以改变涡轮机喷嘴中的槽道的横截面。因此，能够在发动机运转范围内保持有效的入射角。然而，在涡轮机喷嘴出口与涡轮机叶片之间的界面处，涡轮机入口的尺寸设置为用于发动机的较大排气流量。在较小的排气流量下，涡轮机喷嘴具有减小的横截面，并且当排气从较小的涡轮机喷嘴槽道膨胀到较大的涡轮机入口时，损失了能量。

实用新型内容

这里，本实用新型的发明人认识到了上面的问题，并且已经想到了至少部分地解决这些问题的方法。本实用新型的目的在于提供一种环形涡轮机喷嘴、以及用于发动机的涡轮增压器，以有效地控制升压。

在一个示例中，环形涡轮机喷嘴包括中心轴线和喷嘴叶片。喷嘴叶片包括固定叶片和滑动叶片。固定叶片包括与滑动叶片的滑动表面接触的滑动表面。滑动叶片定位成在与涡轮机喷嘴的内周基本相切的方向上滑动。因此，可以在一定范围的发动机运转工况下基本保持期望的入射角。另外，与具有环形滑环的涡轮机喷嘴相比，可以减小膨胀损失。

根据本实用新型的一个实施例，滑动叶片在相对于所述内周的切线在0到60度之间的方向上行进，以改变气流通道的喉部面积。

根据本实用新型的一个实施例，固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的外周的前边缘。

根据本实用新型的一个实施例，固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的所述内周的逐渐变细的后边缘。

根据本实用新型的一个实施例，喷嘴叶片包括在所述喷嘴叶片的前边缘与所述喷嘴叶片的后边缘之间延伸的弦，并且所述滑动叶片的行进距离在所述滑动叶片的滑动表面的0到50％之间。

根据本实用新型的一个实施例，固定叶片的滑动表面与所述弦形成60度的角度。

根据本实用新型的一个实施例，滑动叶片的滑动表面和所述固定叶片的滑动表面中的一个或两个是有纹理的。

根据本实用新型的一个实施例，滑动叶片是第一材料而所述固定叶片是第二材料，所述第一材料不同于所述第二材料。

根据本实用新型的一个实施例，第一材料和第二材料中的一个是陶瓷或涂覆有陶瓷。

另一方面，本实用新型还提供一种用于包括涡轮机的涡轮增压器的方法，包括：引导气体从排气通道经过涡轮机喷嘴到涡轮机叶轮；以及响应于发动机运转工况调节所述涡轮机喷嘴的喷嘴叶片的形状。

根据本实用新型的一个实施例，调节喷嘴叶片的形状包括延长喷嘴叶片。

根据本实用新型的一个实施例，延长喷嘴叶片包括使喷嘴叶片的滑动叶片背离喷嘴叶片的前边缘滑动。

根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括通过延长喷嘴叶片来增大涡轮机的转速。

根据本实用新型的一个实施例，调节喷嘴叶片的形状包括缩短喷嘴叶片。

根据本实用新型的一个实施例，缩短喷嘴叶片包括使喷嘴叶片的滑动叶片朝喷嘴叶片的前边缘滑动。

根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括通过缩短喷嘴叶片来减小涡轮机的转速。

又一方面，本实用新型提供一种用于发动机的涡轮增压器，包括：具有旋转轴线的涡轮机叶轮；与所述涡轮机叶轮同心的环形喷嘴壁板，所述喷嘴壁板包括固定叶片和槽；滑动叶片，所述滑动叶片包括构造成延伸穿过所述喷嘴壁板的所述槽的致动销；轴承，轴承构造成接收滑动叶片的所述致动销；以及与所述喷嘴壁板同轴的协调环(unison ring)，所述协调环包括槽，该槽构造成接收所述轴承并且沿与所述喷嘴壁板的内周基本相切的方向移动所述滑动叶片，所述滑动叶片在所述协调环和所述喷嘴壁板中的一个或两个旋转时与所述固定叶片滑动地接触。

根据本实用新型的一个实施例，喷嘴壁板的固定叶片是陶瓷的或者涂覆有陶瓷。

根据本实用新型的一个实施例，滑动叶片包括与所述固定叶片的平面形的表面滑动接触的平面形的表面。

根据本实用新型的一个实施例，固定叶片包括具有与滑动叶片的表面滑动接触的第一纹理的表面，滑动叶片的表面具有第二纹理。

相比于现有技术，本实用新型的效果在于，通过改变喷嘴叶片的长度有效地控制升压。

应当理解，提供上面的概述是为了引入将在下面的详细描述中进一步描述的一些构想的简化形式。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不局限于解决了在前面或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了涡轮增压发动机的示例性实施例。

图2示出了包括涡轮机喷嘴的涡轮增压器涡轮机的示例性实施例的横截面。

图3示出了涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮的示例性实施例的立体图。

图4示出了涡轮机喷嘴的示例性实施例的分解图。

图5示出了当滑动喷嘴叶片调节用于第一发动机运转工况时具有该滑动喷嘴叶片的涡轮机喷嘴的示例性实施例。

图6示出了当滑动喷嘴叶片调节用于第二发动机运转工况时涡轮机喷嘴的示例性实施例。

图7和图8示出了调节用于不同的发动机运转工况的喷嘴叶片的示例性实施例。

图9示出了用于包括滑动喷嘴叶片的涡轮增压发动机的方法的示例性实施例。

至少图3至图4是接近按规定比例绘制的。

具体实施方式

下面的描述涉及用于内燃发动机的可变几何形状涡轮增压器的系统。在图1中图示了具有涡轮增压器的发动机的示例性实施例。示例性涡轮增压器包括由涡轮机——如图2所示的涡轮机的示例性实施例——驱动的压缩机。该示例性涡轮机包括涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮，如在图3至图6中更详细示出的。图3示出了涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮的示例性实施例的立体图。图4示出了涡轮机喷嘴的示例性实施例的分解图。图5和图6示出了涡轮机喷嘴的滑动喷嘴叶片如何可以在不同的发动机运转工况下变化。例如，如图5所示，可以期望在发动机产生较大的排气流时减小滑动喷嘴叶片的长度。作为另一个示例，如图6所示，可以期望在发动机产生较小的排气流时增大滑动喷嘴叶片的长度。通过在不同的发动机运转工况下改变喷嘴叶片的长度，可以控制发动机的升压。图7和图8示出了喷嘴叶片的示例性实施例，使得可以限定各种叶片特性。例如，图7示出了调节到第一长度的喷嘴叶片，而图8示出了调节到第二长度的喷嘴叶片。图9示出了用于包括滑动喷嘴叶片的涡轮增压发动机的方法的示例性实施例。例如，该示例性方法示出了如何可以通过改变喷嘴叶片的长度来控制升压。

图1示出了涡轮增压发动机的示例。具体地，在图1中示出了包括多个气缸的内燃发动机10，其中示出了一个气缸。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统并且通过经由输入装置70的来自车辆操作人员72的输入来控制。在本示例中，输入装置70包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PPS的踏板位置传感器74。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，其中活塞36定位在气缸壁32中并且连接于曲轴40。燃烧室30通过相应的进气阀52和排气阀54与进气歧管44和排气歧管48连通。进气歧管44还示出为具有与其联接的燃料喷射器68，燃料喷射器68用于与来自控制器12的信号的脉冲宽度(FPW)成比例地输送燃料。

控制器12示出为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中示出为只读存储器(ROM)芯片106)、随机存取存储器(RAM)108、以及常规的数据总线。

控制器12接收来自联接于发动机10的传感器的各种信号，这些信号包括但不限于：来自联接于空气滤清器的空气质量流量传感器110的引入空气质量流量(MAF)的测量；来自联接于冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接于进气歧管44的歧管压力传感器115的歧管压力(MAP)的测量；以及来自联接于曲轴40的霍尔效应传感器118的指示发动机转速的点火脉冲信号(PIP)。

在已知的高压EGR的构造中，排气通过与排气歧管48连通的EGR管125被输送到进气歧管44。EGR阀组件120位于EGR管125中。换种方式来表述，排气从排气歧管48首先行进经过阀组件120，然后行进至进气歧管44。EGR阀组件120因此可以被认为处于进气歧管的上游。在EGR管125中还布置有可选的EGR冷却器130，以在进入进气歧管之前冷却EGR。低压EGR可以用于使排气通过阀141从涡轮机16下游重新循环到压缩机14上游。

压力传感器115向控制器12提供歧管压力(MAP)的测量。EGR阀组件120具有用于控制EGR管125中的可变面积限制的阀位置(未示出)，由此来控制EGR气流。EGR阀组件120可以最小程度地限制经过管125的EGR气流，或者可以完全地限制经过管125的EGR流，或者可以操作成可变地限制EGR流。真空调节器124联接于EGR阀组件120。真空调节器124接收来自控制器112的用于控制EGR阀组件120的阀位置的致动信号126。在一个实施例中，EGR阀组件是真空致动阀。然而，任何类型的流量控制阀都可以使用，例如电磁驱动阀或步进电机驱动阀。

涡轮增压器13具有联接于排气歧管48的涡轮机16和通过中冷器132联接在进气歧管44中的压缩机14。涡轮机16通过驱动轴15联接于压缩机14。处于大气压下的空气从通道140进入压缩机14。排气从排气歧管48流经涡轮机16然后离开通道142。这样，排气驱动的涡轮机向压缩机供给能量，以升高进入发动机的空气的压力和流量。升压可以通过涡轮机16的转速来控制，而涡轮机16的转速至少部分地通过经过涡轮机16的气体的流量来控制。

经过涡轮机16的气体的流量可以进一步通过图2中的涡轮机16的示例性实施例来图示。涡轮机16可以包括壳体202，202包围涡轮机喷嘴210和具有涡轮机叶片222的涡轮机叶轮220。例如，壳体202可以包括与环形涡轮机喷嘴210连通的通道204。涡轮机喷嘴210可以与通道206连通。因此，排气可以从排气歧管48流经通道204、涡轮机喷嘴210、穿过涡轮机叶轮220和涡轮机叶片222进入通道206中，并且流出到通道142中。另外，可以通过改变涡轮机喷嘴210的几何形状来控制经过涡轮机16的气体的流量(例如，气体的膨胀)，因此，涡轮机16的转速可以被控制。

例如，喷嘴叶片260的几何形状可以被调节为控制经过涡轮机喷嘴210的气体的流量。在一个示例中，喷嘴叶片260的长度可以被调节为控制经过涡轮机喷嘴210的气体的流量。在一个实施例中，涡轮机喷嘴210可以为大致环形并且与涡轮机叶轮220和驱动轴15共享一个中心轴线230。换言之，涡轮机叶轮220和涡轮机喷嘴210可以同轴且同心。涡轮机喷嘴210可以包括环形协调环240、环形喷嘴壁板250、以及喷嘴叶片260。在一个实施例中，协调环240和喷嘴壁板250可以形成用于喷嘴叶片260的支撑和控制结构。例如，可以通过旋转协调环240和喷嘴壁板250中的一个或两个来调节喷嘴叶片260的形状。

改变喷嘴叶片260的几何形状可以改变涡轮机喷嘴210的槽道或喉部的横截面面积。在一个实施例中，槽道可以包括四侧。例如，一侧可以通过喷嘴壁板250的表面252来形成，而一侧可以通过涡轮机壳体202的表面208来形成。另外两侧可以通过相邻的喷嘴叶片的表面来形成。在一个实施例中，喷嘴壁板250与涡轮机壳体202之间的距离在发动机运转期间不能够被改变，例如，不存在喷嘴壁板250相对于涡轮机壳体202的轴向移动，因此仅仅能够通过调节喷嘴叶片260来控制涡轮机喷嘴槽道的横截面面积。例如，延长喷嘴叶片260可以调节涡轮机喷嘴210的槽道的横截面面积和经过槽道的气体的体积流量。在替代性实施例中，喷嘴壁板250和涡轮机壳体202中的一个或两个的轴向移动可以进一步用来改变涡轮机喷嘴210的槽道的横截面面积。

可以通过图3来进一步示出喷嘴叶片260的几何形状和调节。图3示出了涡轮机喷嘴和涡轮机叶轮的示例性实施例的立体图，其中喷嘴壁板250的一部分在切割线302和304处被切除，例如被移除，以便进行图示。因此，在图3中显示了被组装的涡轮机喷嘴210中的喷嘴壁板250覆盖的协调环240的细节。涡轮机喷嘴210、协调环240以及喷嘴壁板250可以是大致环形的或是具有内周和外周的环的形状。在一个实施例中，涡轮机喷嘴210、协调环240以及喷嘴壁板250是同轴的。在一个实施例中，涡轮机喷嘴210、协调环240以及喷嘴壁板250的内周可以相同。在一个实施例中，涡轮机喷嘴210、协调环240以及喷嘴壁板250的外周可以相同。

喷嘴叶片260可以包括固定叶片310和滑动叶片320。在一个实施例中，可以通过使固定叶片310和滑动叶片320中的一个或两个相对于彼此移动(例如，滑动)来调节喷嘴叶片260的长度。例如，滑动叶片320可以构造成移动，而固定叶片310可以附接于环形喷嘴壁板250或者与其成一体。将固定叶片310附接于喷嘴壁板250可以是有益的，以减小或消除固定叶片310与喷嘴壁板250之间的间隙，因此可以减少当气体流经固定叶片310时的空气动力学损失。固定叶片310可以包括与滑动叶片320的滑动表面322滑动接触的滑动表面312。在一个实施例中，滑动表面312和322可以基本垂直于喷嘴壁板250的表面252。例如，滑动表面312与表面252之间的角度可以在80度到100度之间。在一个实施例中，滑动表面312和322可以平行并且是平面的。

在一个实施例中，滑动叶片320可以定位成随着协调环240旋转而移动。例如，协调环240可以通过从协调环240开始沿径向方向延伸的致动臂340而被旋转。协调环240可以包括成形为接收并引导轴承350的位置的槽330。轴承350可以构造成接收滑动叶片320的致动销324。例如，致动销324可以从滑动叶片320延伸穿过喷嘴壁板250中的槽，从而被轴承350接收。因此，滑动叶片320可以被限制为：在由喷嘴壁板250中的槽的长度和位置以及槽330的长度和位置确定的范围内移动。

图4示出了涡轮机喷嘴的示例性实施例的分解图，该视图可以进一步示出涡轮机喷嘴210的部件，如喷嘴壁板250中的槽410。槽410可以平行于滑动表面312和322。在一个实施例中，槽410可以延伸到喷嘴壁板250的外周。当组装涡轮机喷嘴210时，喷嘴壁板250的槽410与协调环240的槽330可以交叉。致动销324可以从滑动叶片320开始在槽330与槽410的交点处延伸穿过喷嘴壁板250和协调环240。当协调环240相对于喷嘴壁板250绕轴线230沿第一方向旋转时，该交点可以朝喷嘴壁板250的外周向外移动。类似地，当协调环240相对于喷嘴壁板250沿相反的方向旋转时，该交点可以朝喷嘴壁板250的内周向内移动。因此，可以通过旋转协调环240来调节滑动叶片320的位置。例如，在一个实施例中，滑动叶片320可以在涡轮机喷嘴210中沿大致径向方向移动。在一个实施例中，滑动叶片320可以沿线性方向移动而不枢转或不旋转。在一个实施例中，滑动叶片320可以沿线性方向移动而不枢转或不旋转并且不在涡轮机喷嘴210中轴向地移动。

流经涡轮机喷嘴210的排气可以包括可能沉积在滑动表面312和322上的烟灰和碳氢化合物。这些沉积物可能潜在地导致当移动滑动叶片320时的阻力或粘着力增大。因此，可能期望在发动机运转期间减少或移除滑动表面312和322上的沉积物。例如，滑动表面322在滑动表面312上的滑动运动可以用来移除沉积物。

在一个实施例中，固定叶片310可以是第一材料，而滑动叶片320可以是第二材料。另外，这些材料中的一个或两个可以是磨料。例如，固定叶片310可以是陶瓷或被陶瓷涂覆，而滑动叶片320可以是钢。作为另一个示例，固定叶片310可以是钢，而滑动叶片320可以是陶瓷或被陶瓷涂覆的。另外，滑动表面312和322中的一个或两个可以包括纹理。例如，滑动表面312上的粗糙纹理可以减小与滑动表面322接触的表面面积，这可以减小当移动滑动叶片320时的阻力。类似地，滑动表面312上的第一纹理或图案以及滑动表面322上的第二纹理或图案可以减小当移动滑动叶片320时的阻力。纹理表面还可以擦掉聚集在纹理表面上或相邻的表面上的烟灰沉积物。

涡轮机喷嘴210的滑动喷嘴叶片260可以在不同的发动机运转工况下变化，以控制经过涡轮机喷嘴210的气体的流量和进气歧管44的升压。具体地，可以通过调节滑动喷嘴叶片260的长度(这可以改变涡轮机喷嘴210的槽道的横截面面积)来控制经过涡轮机喷嘴210的气体的流量。图5和图6示出了如何可以通过在一定长度范围内调节滑动喷嘴叶片260来改变涡轮机喷嘴210的槽道。例如，在图5中，滑动喷嘴叶片260可以被调节到第一长度。作为另一个示例，滑动喷嘴叶片260的长度可以增大，如图6所示，

转向图5，喷嘴叶片260可以被调节到长度510。例如，滑动叶片320可以沿平面520与固定叶片310接触地滑动。在一个实施例中，平面520可以与喷嘴壁板250的内周530基本相切。例如，平面520可以在相对于内周530的切线从0到60度(例如，0到20度)的范围内。在一个实施例中，当滑动叶片320被调节到其范围的最靠近喷嘴壁板250的外周540的端点时，喷嘴叶片260可以被调节到最小长度510。

在相邻的喷嘴叶片之间可以形成有穿过涡轮机喷嘴210的槽道。例如，在固定叶片310的气体表面560与滑动叶片320的气体表面570之间可以形成有槽道。当气体穿过该槽道从喷嘴叶片260的前边缘朝喷嘴叶片260的后边缘流动时，气体可以被气体表面560和570引导。喷嘴叶片260的前边缘可以定位成面向外周540，而喷嘴叶片260的后边缘可以定位成面向内周530。通过将喷嘴叶片260中的每一个定向成与喷嘴壁板250的内周530基本相切，当气体经过涡轮机喷嘴210从外周540向内周530流动时，槽道可以变窄。因此，气体可以随着气体从外周540向内周530流动而加速。例如，当气体经过槽道向槽道的具有宽度550的窄位置处流动时，气体可以加速。

另外，可以由流过涡轮机叶片222的气体的入射角来确定涡轮机16的效率。例如，有益的是，气体离开涡轮机喷嘴210并且以基本垂直于涡轮机叶片222且基本相切于内周530的入射角流过涡轮机叶片。入射角可以由槽道的几何形状来确定。例如，固定叶片310的气体表面560和滑动叶片320的气体表面570的形状和定向可以影响流过涡轮机叶片222的气体的入射角。在一个实施例中，固定叶片310可以附接于涡轮机喷嘴210，并且当喷嘴叶片260的长度被调节时，气体表面560的几何形状可以不变。因此，与摆动喷嘴叶片涡轮机相比，在固定叶片310的气体表面560附近流动的气体可以以较小的变化被导向涡轮机叶片222。与摆动喷嘴叶片涡轮机相比，这可具有在较大的运行范围内增大涡轮机效率的潜在优点。

可以通过延长喷嘴叶片260来改变涡轮机喷嘴210的槽道的几何形状。图6示出了被调节到大于长度510的长度610的喷嘴叶片260。例如，协调环240可以被旋转以使滑动叶片320沿平面520与固定叶片310相接触地滑动。在一个实施例中，可以通过使滑动叶片320朝喷嘴壁板250的内周530移动来延长喷嘴叶片260。通过这种方式，相邻的喷嘴叶片之间(例如，气体表面560与570之间)的槽道的窄部可以进一步变窄，使得宽度620小于宽度550。因此，可以通过增大喷嘴叶片260的长度来减小槽道的横截面面积。

另外，在喷嘴叶片260的第一长度下流过涡轮机叶片222的气体的入射角，可以类似于在喷嘴叶片260的不同长度下流过涡轮机叶片222的气体的入射角。例如，当调节喷嘴叶片260的长度时，气体表面560的几何形状可以不变。另外，滑动叶片320的气体表面570的形状可以不变。然而，当喷嘴叶片260延长时，滑动表面312和322可以进一步引导气体经过涡轮机喷嘴210的槽道。在一个实施例中，滑动叶片320的逐渐变细的前边缘和固定叶片310的逐渐变细的后边缘可以潜在地在喷嘴叶片260的长度被调节时减小入射角的差异。

图7进一步示出了喷嘴叶片260的可影响涡轮机喷嘴210的空气动力学属性的方面。图7示出了喷嘴叶片260的示例性实施例，从而可以限定各种叶片特性。喷嘴叶片260可以包括圆形前边缘702和逐渐变细的后边缘704。具有一定长度的弦710可以在前边缘702与后边缘704之间延伸。在固定叶片310的滑动表面312与滑动叶片320的滑动表面322的界面处，弦710可以与平面520形成一角度712。在一个实施例中，角度712可以在±45度的范围内。

喷嘴叶片260包括滑动叶片320。涡轮机喷嘴210构造成使得气体表面570形成用于使气体经过涡轮机喷嘴210的槽道的一侧的至少一部分。滑动叶片320的形状可以影响经过槽道的空气动力学流动和涡轮机的效率。如所描绘的，滑动叶片320包括平面的滑动表面322、凸出的弯曲气体表面570、凹进或凸出的气体表面560、长度732、以及最大厚度730。

气体表面560和570可以是弯曲的或者具有其他的适当几何形状。例如，气体表面560和570可以勾勒出具有单个曲率轴线的弧线。作为另一个示例，气体表面可以包括凸出部分和凹进部分，直到流动通道沿流动方向会聚。作为另一个示例，气体表面可以包括一个或多个平面形的面。例如，滑动叶片320可以是在前边缘702附近具有窄端并且在后边缘704附近具有厚端的楔形。

滑动叶片320可以包括在前边缘702附近的逐渐变细端和在后边缘704附近的逐渐变细端。

喷嘴叶片260包括固定叶片310。涡轮机喷嘴210构造成使得气体表面560形成用于使气体经过涡轮机喷嘴210的槽道的一侧的至少一部分。固定叶片310的形状可以影响经过槽道的空气动力学流动和涡轮机的效率。如所描绘的，固定叶片310包括平面的滑动表面312、气体表面560、以及最大厚度750。

固定叶片310可以包括在前边缘702附近的圆形端和在后边缘704附近的逐渐变细端。例如，气体表面560可以包括与滑动表面312的前边缘相交的弯曲部。另外，气体表面560可以以角度760与气体表面570的后边缘相交。在一个实施例中，角度760可以在0到60度之间。在替代性实施例中，其他适当的几何形状可以用于固定叶片310。例如，固定叶片310可以包括在前边缘702附近的逐渐变细端。

在一个实施例中，可以通过使滑动叶片320与固定叶片310沿平面520接触地滑动来调节喷嘴叶片260。通过这种方式，喷嘴叶片260可以在最小长度与最大程度之间调节。图7示出了当滑动叶片320被调节到距离前边缘702最近的位置时处于最小长度的喷嘴叶片260的实施例。在范围的另一端，图8示出了当滑动叶片320被调节到距离前边缘702最远的位置时处于最大长度的喷嘴叶片260的实施例。例如，滑动叶片320的前边缘可以在范围810内被调节。在一个实施例中，行进范围810可以小于沿滑动表面312的50％。

涡轮机喷嘴210的滑动喷嘴叶片260可以响应于不同的发动机运转工况在范围810内变化。例如，可以期望在不同的发动机运转工况下调节发动机的升压量。通过调节滑动喷嘴叶片260的长度，经过涡轮机喷嘴210的气体的流量可以变化，并且进气歧管44的升压可以被调节。图9示出了用于包括滑动喷嘴叶片的涡轮增压发动机的方法900的示例性实施例。

在910处，可以确定发动机运转工况。例如，可以测量或计算发动机负荷、发动机转速、升压、进气空气质量流、涡轮增压器转速、以及排气温度。在一个示例中，这些工况可以用来确定是否应当调节涡轮增压器13。例如，使压缩机在喘振与阻塞之间的范围内运转可以是有益的。当经过压缩机14的气流停止并且可逆转时，喘振可以在低空气质量流期间发生。气流的逆转可导致发动机失去动力。当流经压缩机的气流质量不能对于压缩机的给定转速而增大时，发生阻塞。在阻塞期间，压缩机不能够提供附加的空气给发动机，因此发动机功率输出密度不能够增加。作为一个示例，可以期望的是，改变喷嘴叶片几何形状以改变从涡轮机提取的能量来满足由于不同的EGR要求或瞬态响应要求造成的压缩机对于升压的能量要求。作为另一个示例，可以期望的是，当压缩机14在阻塞工况附近运转时通过增加涡轮机16的转速来增大升压。

另外，可以监控来自比例踏板位置信号(PPS)的输入。例如，车辆操作人员72可以通过加速踏板请求加速或减速。在加速期间，可以期望增大升压。在减速期间，可以期望减小升压。

在920处，判断是否需要增大的升压。如果不需要增大的升压，方法900则在950继续。如果需要增大的升压，则通过调节喷嘴叶片260的形状来增大涡轮机16的转速可以是有益的。当需要增大的升压时，方法900在930处继续。

在930处，判断喷嘴叶片260是否处于其最大长度。例如，可以判断滑动叶片320的前边缘是否处于范围810的距离前边缘702最远的端点。如果喷嘴叶片260处于其最大长度，则该长度不能够进一步增大，并且方法900在980处继续。然而，如果喷嘴叶片260不处于其最大长度，则方法900在940处继续。

在940处，可以调节喷嘴叶片260的形状，以潜在地增大涡轮机16的转速。例如，喷嘴叶片260的长度可以增大，这可以减小涡轮机喷嘴210中槽道的横截面面积并且增大经过涡轮机喷嘴210的气体的体积流速。在一个示例中，可以通过使滑动叶片320背离前边缘702朝涡轮机喷嘴210的内周530移动来延长喷嘴叶片260。通过这种方式，可以潜在地增大涡轮机16的转速。方法900可以在940之后终止。

在950处，判断是否需要减小的升压。如果不需要减小的升压，则方法900在980处继续。如果需要减小的升压，则通过调节喷嘴叶片260的形状来减小涡轮机16的转速可以是有益的。当需要减小的升压时，方法900在960处继续。

在960处，判断喷嘴叶片260是否处于其最小长度。例如，可以判断滑动叶片320的前边缘是否处于范围810的距离前边缘702最近的端点。如果喷嘴叶片260处于其最小长度，则该长度不能够进一步减小，并且方法900在980处继续。然而，如果喷嘴叶片260不处于其最小长度，则方法900在970处继续。

在970处，可以调节喷嘴叶片260的形状，以潜在地减小涡轮机16的转速。例如，喷嘴叶片260的长度可以减小，这可以增大涡轮机喷嘴210中槽道的横截面面积并且减小经过涡轮机喷嘴210的气体的体积流速。在一个示例中，可以通过使滑动叶片320背离涡轮机喷嘴210的内周530朝前边缘702移动来缩短喷嘴叶片260。通过这种方式，可以潜在地减小涡轮机16的转速。方法900可以在970之后终止。

在980处，保持喷嘴叶片260的形状。例如，保持喷嘴叶片260的长度。方法900可以在980之后终止。

因此，方法900示出了用于诸如涡轮增压器13之类的涡轮增压器的方法。在一个示例中，方法900包括引导来自排气通道204的气体经过涡轮机喷嘴210达到涡轮机叶轮220。可以响应于发动机运转工况调节涡轮机喷嘴210的喷嘴叶片260的形状。通过这种方式，可以控制涡轮机16的转速和升压。

应当理解，此处公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解，因为可能有众多的变型。例如，上面的技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、汽油、柴油和其他发动机类型和燃料类型。本公开的主题包括此处公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能述及“一个”元件或“第一”元件或其等同称谓。这种权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前权利要求的修改或者通过本申请或相关申请中新的权利要求的提出来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。

这种权利要求——无论在范围上与原始权利要求相比是更宽、更窄、相同或者不同——都同样被认为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种环形涡轮机喷嘴，其特征在于，包括：

中心轴线和喷嘴叶片，所述喷嘴叶片包括：

具有滑动表面的固定叶片；和

滑动叶片，所述滑动叶片包括与所述固定叶片的所述滑动表面接触的滑动表面，所述滑动叶片定位成沿与所述涡轮机喷嘴的内周相切的方向滑动。

2.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述滑动叶片相对于所述内周的切线在0到60度之间的方向上行进，以改变气流通道的喉部面积。

3.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的外周的前边缘。

4.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述固定叶片包括面向所述涡轮机喷嘴的所述内周的逐渐变细的后边缘。

5.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述喷嘴叶片包括在所述喷嘴叶片的前边缘与所述喷嘴叶片的后边缘之间延伸的弦，并且所述滑动叶片的行进距离在所述滑动叶片的滑动表面的0到50％之间。

6.根据权利要求5所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述固定叶片的滑动表面与所述弦形成60度的角度。

7.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述滑动叶片的滑动表面和所述固定叶片的滑动表面中的一个或两个是有纹理的。

8.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述滑动叶片是第一材料而所述固定叶片是第二材料，所述第一材料不同于所述第二材料。

9.根据权利要求8所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述第一材料和所述第二材料中的一个是陶瓷或涂覆有陶瓷。

10.一种用于发动机的涡轮增压器，其特征在于，包括：

具有旋转轴线的涡轮机叶轮；

与所述涡轮机叶轮同心的环形喷嘴壁板，所述喷嘴壁板包括固定叶片和槽；

滑动叶片，所述滑动叶片包括构造成延伸穿过所述喷嘴壁板的所述槽的致动销；

轴承，所述轴承构造成接收所述滑动叶片的所述致动销；以及

与所述喷嘴壁板同轴的协调环，所述协调环包括槽，该槽构造成接收所述轴承并且沿与所述喷嘴壁板的内周相切的方向移动所述滑动叶片，所述滑动叶片在所述协调环和所述喷嘴壁板中的一个或两个旋转时与所述固定叶片滑动地接触。

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