專利名稱：具有由液壓和機(jī)械彈力致動(dòng)的可變渦輪噴嘴的渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可變渦輪噴嘴的廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，該可變渦輪噴嘴包 括通過(guò)與葉片相連的調(diào)和環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)而可調(diào)節(jié)安裝角的葉片陣列，調(diào)和環(huán)通過(guò)包括液壓致動(dòng) 器的致動(dòng)系統(tǒng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，該液壓致動(dòng)器包含在孔中往復(fù)可移動(dòng)的活塞。
背景技術(shù)：
在美國(guó)專利No. 6，269，642中描述了上述類型的可變幾何形狀的渦輪增壓器，該 專利與本申請(qǐng)被共同擁有，其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。用于液壓致動(dòng)器活塞的孔形成 在中心殼體的整體部分中。加壓的液壓流體(機(jī)油)通過(guò)也布置在中心殼體中的四通液壓 致動(dòng)器控制閥供給至孔內(nèi)。采用了螺線管以便移動(dòng)四通控制閥的桿。，642專利中描述的可變幾何形狀渦輪增壓器相對(duì)于具有其他可變?nèi)~片系統(tǒng)的現(xiàn) 有的渦輪增壓器而言，減少了復(fù)雜性和部件數(shù)目，以及增加了可靠性并且減少制造成本。雖 然‘642專利的渦輪增壓器在現(xiàn)有渦輪增壓器的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出進(jìn)步，但可以尋求進(jìn)一步改 進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
特別地，所需的改進(jìn)的一個(gè)方面是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間與控制可變?nèi)~片相關(guān)。發(fā)動(dòng) 機(jī)的曲軸由起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而“接通”時(shí)，機(jī)油壓力非常低，并且實(shí)際上實(shí)質(zhì)上為零(0值)。由 于在接通時(shí)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有油壓，用于葉片的液壓致動(dòng)器不能操作控制葉片的位置。因此，沒(méi)有 辦法有效地確保葉片處在用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的最佳位置。如果葉片在過(guò)度關(guān)閉的位置，可能 產(chǎn)生不合需要的后果(例如，渦輪超速)。本發(fā)明涉及一種在接通時(shí)可以有效地控制葉片位 置的改進(jìn)。根據(jù)一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種具有可變渦輪噴嘴的渦輪增壓器，該可變渦輪噴 嘴包括布置在噴嘴中的葉片陣列，每個(gè)葉片都可以繞葉片的樞軸線樞轉(zhuǎn)，葉片連接到可轉(zhuǎn) 動(dòng)的調(diào)和環(huán)從而調(diào)和環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使得葉片的安裝角被調(diào)整?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的曲軸連接到調(diào)和環(huán)，從 而曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)使得調(diào)和環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄由致動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，包括容納在形成在中心殼體中的孔中并且在孔中在完全閉合位置、完全打開(kāi)位置、以 及完全閉合位置和完全打開(kāi)位置之間的中間位置之間往復(fù)可移動(dòng)的活塞，活塞包括活塞 桿；包括連接到孔的液壓流體通道的液壓系統(tǒng)，用于有選擇地在活塞的一側(cè)或相對(duì)側(cè) 向所述孔供給加壓的液壓流體，這樣分別使得活塞向完全打開(kāi)位置或向完全閉合位置移 動(dòng)，活塞向完全打開(kāi)位置的移動(dòng)對(duì)應(yīng)于葉片在預(yù)定方向樞轉(zhuǎn)；將活塞桿連接到曲軸并且可操作以將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 機(jī)械連桿；以及布置在活塞以及孔的表面之間的彈簧，彈簧被構(gòu)造并且布置為在活塞上連續(xù)地向 活塞的完全打開(kāi)位置施加彈力。
在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧的彈簧常數(shù)和結(jié)構(gòu)被選擇為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間當(dāng)液壓流體 實(shí)質(zhì)上未加壓從而作用在活塞上的液壓流體力實(shí)質(zhì)上為零時(shí)確保彈力足夠?qū)⒒钊３衷?與葉片的預(yù)定位置相對(duì)應(yīng)的預(yù)定位置。根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)系統(tǒng)能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間保持預(yù)定的葉片位置(在可接受 的公差內(nèi))，從而可以避免諸如渦輪超速的不合希望的后果。更特別地，彈力足以將活塞向 完全打開(kāi)位置移動(dòng)，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)葉片將不會(huì)在過(guò)度閉合的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械連桿包括布置在活塞桿上的齒條以及緊固到曲軸的小齒 輪。小齒輪與齒條嚙合從而將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且因此轉(zhuǎn)換為 曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，活塞的預(yù)定位置處于完全打開(kāi)和完全閉合位置的中間。這是通 過(guò)選擇彈簧使得在活塞的預(yù)定位置彈力實(shí)質(zhì)上與必須克服以便從預(yù)定位置進(jìn)一步向完全 打開(kāi)位置移動(dòng)活塞的總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力大小相等方向相反而完成的。彈力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力因此在 活塞的中間位置相互抵消。除了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)葉片位于更佳位置的優(yōu)點(diǎn)外，根據(jù)本改進(jìn)的渦輪增壓器也可 以通過(guò)使得活塞直徑減小而有益于整個(gè)渦輪增壓器封裝?；钊睆降某叽缵呄蛴谟煞乐谷~ 片在過(guò)度閉合位置變得“粘附”的需要而決定。在現(xiàn)有的渦輪增壓器中，通過(guò)使得活塞直徑 較大而避免了葉片粘附從而用于給定油壓的液壓力將會(huì)變得更大并且將克服趨向于將葉 片保持在一個(gè)位置的葉片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力。有時(shí)，也設(shè)計(jì)葉片使得葉片上的氣體負(fù)載在趨向于 關(guān)閉葉片的方向上。因此，為了將葉片向打開(kāi)位置移動(dòng)，液壓致動(dòng)器必須克服氣體負(fù)載和由 其他原因引起的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力。然而，根據(jù)當(dāng)前的改進(jìn)，在打開(kāi)葉片時(shí)彈力幫助液壓力并且因 此特大尺寸的活塞不是必須的。


因此總體上描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將對(duì)附圖作出參考，附圖并不是必須按比例描繪 的，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器的分解圖；圖2是組裝狀態(tài)的圖1的渦輪增壓器的側(cè)視圖；圖3是圖1的渦輪增壓器的軸向橫截面視圖；圖4是渦輪增壓器的一部分的分解圖；圖5是通過(guò)圖2的渦輪增壓器的中心殼體的橫向剖視圖，示出了活塞在完全打開(kāi) 位置；圖6類似于圖5，示出了在完全閉合位置的活塞；以及圖7類似于圖5和圖6，示出了在預(yù)定的中間位置的活塞，其中彈力和葉片傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)力彼此平衡。
具體實(shí)施例方式參照附圖，現(xiàn)在將在下文中更全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的一些而不 是全部的實(shí)施例。實(shí)際上，這些發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)施并且將不會(huì)認(rèn)為對(duì)在此闡明 的實(shí)施例構(gòu)成限制；相反地，提供了這些實(shí)施例從而本發(fā)明將滿足適當(dāng)?shù)姆梢?。全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。在圖1-6中描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器100。如圖1的分解圖 和圖3的剖視圖中最佳示出，渦輪增壓器包括容納壓縮機(jī)葉輪112的壓縮機(jī)殼體110。壓縮 機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而壓縮通過(guò)壓縮機(jī)進(jìn)口軸向地進(jìn)入的空氣，并且壓縮空氣通常徑向地向外排 出到蝸殼114中，從此處壓縮空氣通過(guò)用于供給至內(nèi)燃機(jī)(未示出)進(jìn)口的排出管116排 出。渦輪增壓器還包括容納渦輪葉輪122的渦輪殼體120。渦輪殼體120限定了圍繞渦輪 葉輪用于接收來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的大致環(huán)狀的腔124。廢氣從腔124大致徑向向內(nèi)地通過(guò) 噴嘴126流到渦輪葉輪122，由此轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪葉輪。渦輪葉輪122和壓縮機(jī)葉輪112固定到可 轉(zhuǎn)動(dòng)的軸130的相對(duì)端。軸由容納在渦輪增壓器的中心殼體140中的軸承132支撐，中心 殼體140布置在壓縮機(jī)殼體110與渦輪殼體120之間并且連接到壓縮機(jī)殼體110與渦輪殼 體 120。渦輪增壓器的壓縮機(jī)部分包括通過(guò)諸如V形帶狀?yuàn)A具119等的適當(dāng)?shù)木o固裝置緊 固到壓縮機(jī)殼體110的凸緣的后板118。后板118通過(guò)諸如螺栓117的適當(dāng)?shù)木o固件緊固 到中心殼體140。渦輪殼體120由中心殼體140通過(guò)諸如V形帶狀?yuàn)A具119等適當(dāng)?shù)木o固
裝置緊固。應(yīng)當(dāng)注意，圖1所示的許多部件的細(xì)節(jié)，以及它們的布置和功能實(shí)質(zhì)上與之前并 入的美國(guó)專利No. 6，269，642中描述的相應(yīng)部件一致。因此，由于它們并不與本發(fā)明特別相 關(guān)，本說(shuō)明書(shū)將不會(huì)重復(fù)它們的說(shuō)明。本發(fā)明主要涉及對(duì)提供了用于調(diào)整渦輪噴嘴葉片150的安裝角的致動(dòng)力的液壓 致動(dòng)器的改進(jìn)。如在具有可變?nèi)~片的其它類似的渦輪增壓器中，葉片150具有通過(guò)噴嘴環(huán) 160中的軸承孔接收的葉片軸或軸152。葉片軸152的端部從噴嘴環(huán)160的相對(duì)側(cè)突出并 且固定到葉片臂154，從而各個(gè)葉片臂154圍繞由噴嘴環(huán)160中的軸承孔限定的樞軸線樞轉(zhuǎn) 使得葉片軸152樞轉(zhuǎn)，并且因此葉片150也樞轉(zhuǎn)。每個(gè)葉片臂154與調(diào)和環(huán)170接合，調(diào)和 環(huán)170可圍繞與渦輪增壓器軸130的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線實(shí)質(zhì)上相重合的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，調(diào)和環(huán)在 一個(gè)方向或另一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得葉片150在一個(gè)方向或另一方向樞轉(zhuǎn)，由此改變了葉片的 安裝角。調(diào)和環(huán)170通過(guò)曲軸180轉(zhuǎn)動(dòng)，該曲軸具有連接在其一端的偏移的曲柄182，曲柄 與調(diào)和環(huán)接合。用于轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸180的動(dòng)力由容納在中心殼體140中并且通過(guò)機(jī)械連桿連接到曲軸 180的液壓致動(dòng)器190提供?，F(xiàn)在主要參照?qǐng)D4和5來(lái)描述液壓致動(dòng)器。中心殼體140鑄件 包括限定出孔144的整體凸起142?；钊?92布置在孔144中并且可在完全閉合位置(圖 6)、完全打開(kāi)位置(圖5)、以及它們之間的中間位置之間在孔中往復(fù)地移動(dòng)?；钊?92包 括通過(guò)在中心殼體中形成的更小直徑的孔146延伸的活塞桿194。齒條196形成在活塞桿 194上。齒條由布置在中心殼體中的腔中的小齒輪/凸輪200接合。小齒輪/凸輪200固 定到用于調(diào)和環(huán)的曲軸180。小齒輪/凸輪200限定了與齒條196的齒嚙合的齒輪齒202。 因此，活塞192的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為小齒輪/凸輪200的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且因此轉(zhuǎn)換為曲軸180 的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。用這樣的方式，液壓致動(dòng)器190能夠調(diào)整葉片的安裝角。液壓系統(tǒng)包括連接到孔144的液壓流體通道，液壓流體通道用于有選擇地在活塞 192的一側(cè)或相對(duì)側(cè)向孔供給加壓的液壓流體，使得活塞分別向完全打開(kāi)位置或完全閉合 位置移動(dòng)。關(guān)于這一點(diǎn)，活塞192和活塞桿194是空心的，具有延伸通過(guò)中心的通道以便液壓流體的流動(dòng)。通過(guò)供給流體至較小直徑的孔146，加壓的液壓流體被供給至活塞192的左 側(cè)(圖5中)的孔144的部分，流體然后通過(guò)空心活塞桿和活塞的中心通道流動(dòng)至孔144的 左側(cè)部分。這使得活塞192通過(guò)液壓力向閉合位置(向圖5的右側(cè))移動(dòng)，這樣將葉片向 更閉合的位置移動(dòng)。可替換地，液壓流體經(jīng)由液壓通道(圖5中看不見(jiàn))供給至孔144的 右側(cè)，以便將活塞192向打開(kāi)位置(朝向圖5的左側(cè))移動(dòng)，這樣將葉片向更打開(kāi)的位置移 動(dòng)。當(dāng)活塞在如圖5所示的位置時(shí)，葉片完全打開(kāi)，并且當(dāng)活塞在圖6所示的位置時(shí)，完全 閉合。通過(guò)液壓伺服控制閥50提供對(duì)通向活塞孔的液壓流體流的控制。根據(jù)本發(fā)明，液壓致動(dòng)器190還包括布置在活塞192與孔144的表面之間的彈簧 210。在示出的實(shí)施例中，中心殼體140形成為具有階梯孔，其包括孔144、隨后的中間直徑 孔145、然后是更小直徑孔146，從而具有在中間孔與小孔之間限定的彈簧210的一端所抵 靠的肩臺(tái)。彈簧被構(gòu)造并且布置為連續(xù)地在活塞192上向完全打開(kāi)位置施加彈力。彈簧的 彈簧常數(shù)和結(jié)構(gòu)被選擇為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間當(dāng)液壓流體實(shí)質(zhì)上未加壓從而作用在活塞上 的液壓流體力實(shí)質(zhì)上為零時(shí)確保彈力足夠?qū)⒒钊３衷谂c葉片的預(yù)定位置相對(duì)應(yīng)的預(yù)定 位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，活塞192的預(yù)定位置是在完全打開(kāi)和完全閉合位置的 中間，從而葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間處在中間位置。這是通過(guò)選擇彈簧使得在預(yù)定位置彈力 實(shí)質(zhì)上與必須克服以便從預(yù)定位置進(jìn)一步向完全打開(kāi)位置移動(dòng)活塞的總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力大小 相等方向相反而完成的。當(dāng)活塞從完全閉合位置向完全打開(kāi)位置移動(dòng)時(shí)，彈力隨活塞位置 大致線性地減小。在一些中間位置，在由活塞、小齒輪、曲軸、調(diào)和環(huán)與葉片組成的系中彈力 將平衡機(jī)械負(fù)載/力(總的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力)，從而活塞將保持在中間位置。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇彈 簧，可以選擇活塞將被保持的中間位置。在示出的實(shí)施例中，總的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力的重要分量是由用于指示葉片位置的葉片位 置傳感器220引起的。葉片位置傳感器包括小齒輪/凸輪200，其外周邊限定出了從小齒 輪/凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線開(kāi)始變化半徑的凸輪輪廓；以及，凸輪隨動(dòng)件222，其布置為與小齒輪 /凸輪的凸輪輪廓接合從而當(dāng)其跟隨凸輪輪廓時(shí)小齒輪/凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使得凸輪隨動(dòng)件改變 位置。因此，凸輪隨動(dòng)件222的位置根據(jù)曲軸180的轉(zhuǎn)動(dòng)位置而定，并且因此是葉片位置的 指示。凸輪隨動(dòng)件222通過(guò)對(duì)凸輪隨動(dòng)件施加隨動(dòng)彈簧力的隨動(dòng)彈簧(未示出)壓迫小齒 輪/凸輪。由隨動(dòng)彈簧力引起的分力通過(guò)小齒輪/凸輪200與齒條196傳遞至活塞192。 該分力可以基于隨動(dòng)彈簧特性、隨動(dòng)彈簧在凸輪隨動(dòng)件222的給定位置中的長(zhǎng)度、以及小 齒輪/凸輪和齒條的幾何形狀計(jì)算出。根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)造并且布置了用于活塞192的彈簧210使得活 塞上的彈力和由隨動(dòng)彈簧力引起的活塞上的分力在完全打開(kāi)和完全閉合位置之間的活塞 的中間位置處實(shí)質(zhì)上彼此相抵消。在示出的實(shí)施例中，構(gòu)造和布置了凸輪200、凸輪隨動(dòng)件 222、以及隨動(dòng)彈簧從而活塞192從完全閉合位置向完全打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)使得由隨動(dòng)彈簧 力作用在活塞上的分力增加，而使得活塞上的彈力減小。這是因?yàn)楫?dāng)活塞從圖6的完全閉 合位置向完全打開(kāi)位置移動(dòng)時(shí)，凸輪200的輪廓使得凸輪隨動(dòng)彈簧越來(lái)越被壓縮并且從而 隨動(dòng)彈簧力逐漸增加。另一方面，當(dāng)活塞向完全打開(kāi)位置移動(dòng)時(shí)，活塞彈簧210的彈力大致 線性地減小。在一些中間位置，活塞彈力將平衡由葉片位置傳感器引起的力。當(dāng)選擇彈簧210時(shí)，還可能需要的是考慮活塞/齒條/小齒輪/曲軸/葉片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上其他的分力(例如，摩擦)。這樣的額外分力將增加由葉片位置傳感器引起的分力， 并且因此在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)當(dāng)液壓流體壓力實(shí)質(zhì)上為零時(shí)，需要稍稍較高彈力的彈簧以便獲 得某一需要的葉片位置。除了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)葉片位于更佳的位置的優(yōu)點(diǎn)外，根據(jù)本改進(jìn)的渦輪增壓器也 可以通過(guò)使得活塞192的直徑減小而有益于整個(gè)渦輪增壓器封裝。活塞直徑的尺寸趨向于 由防止葉片在過(guò)度閉合位置變得“粘附”的需要而決定。在現(xiàn)有的渦輪增壓器中，通過(guò)使得 活塞直徑較大而避免了葉片粘附從而用于給定油壓的液壓力將會(huì)變得更大并且將克服趨 向于將葉片保持在一個(gè)位置的葉片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力。有時(shí)，葉片還設(shè)計(jì)為葉片上的氣體負(fù)載在 趨向于關(guān)閉葉片的方向上(稱為“吹向關(guān)閉”設(shè)計(jì))。因此，為了將葉片向打開(kāi)位置移動(dòng)，液 壓致動(dòng)器必須克服氣體負(fù)載和由其他原因引起的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力。然而，根據(jù)當(dāng)前的改進(jìn)，在打 開(kāi)葉片時(shí)彈力幫助液壓力并且因此特大尺寸的活塞不是必須的。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，當(dāng)液壓流體壓力為零時(shí)，活塞的中間位置為從完全打 開(kāi)位置至完全關(guān)閉位置的距離的大約百分之四十至五十，如圖7所示(其示出了 40. 6%的 閉合位置)。然而，本發(fā)明并不被限制在任何特別的中間位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員在上述說(shuō)明書(shū)和附圖的教導(dǎo)下，將會(huì)想到對(duì)在此說(shuō)明的本發(fā)明的 許多修改以及其他實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于公開(kāi)的具體實(shí)施例并且修改和 其他實(shí)施例被包含在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管在此使用了專用名詞，但使用它們僅 是為了通用和描述的目的并不是為了進(jìn)行限定。
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權(quán)利要求
一種渦輪增壓器，包括連接到軸的一端并且布置在壓縮機(jī)殼體中的壓縮機(jī)葉輪；連接到軸的相對(duì)端并且布置在渦輪殼體中的渦輪葉輪，渦輪殼體具有用于接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的腔，以及從腔通向渦輪葉輪的噴嘴；連接在壓縮機(jī)殼體和渦輪殼體之間的中心殼體；布置在噴嘴中的葉片陣列，每個(gè)葉片都能繞葉片的樞軸線樞轉(zhuǎn)，葉片連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)和環(huán)從而調(diào)和環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使得葉片的安裝角被調(diào)整；連接到調(diào)和環(huán)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的曲軸，從而曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)使得調(diào)和環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)；和連接到曲軸并且可操作從而轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸并且因此轉(zhuǎn)動(dòng)用于調(diào)整葉片的安裝角的調(diào)和環(huán)的致動(dòng)系統(tǒng)，該致動(dòng)系統(tǒng)包括容納在形成在中心殼體中的孔中并且在孔中在完全閉合位置、完全打開(kāi)位置、以及完全閉合位置和完全打開(kāi)位置間的中間位置之間往復(fù)可移動(dòng)的活塞，活塞包括活塞桿；包括連接到孔的液壓流體通道的液壓系統(tǒng)，用于有選擇地在活塞的一側(cè)或相對(duì)側(cè)向孔供給加壓的液壓流體，分別使得活塞向完全打開(kāi)位置或向完全閉合位置移動(dòng)，活塞向完全打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于葉片在預(yù)定方向的樞轉(zhuǎn)；將活塞桿連接到曲軸并且可操作以將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械連桿；以及布置在活塞以及孔的表面之間的彈簧，彈簧被構(gòu)造并且布置為連續(xù)地在活塞上向活塞的完全打開(kāi)位置施加彈力。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中彈簧的彈簧常數(shù)和結(jié)構(gòu)被選擇為在發(fā)動(dòng)機(jī)起 動(dòng)期間當(dāng)液壓流體實(shí)質(zhì)上未加壓從而作用在活塞上的液壓流體力實(shí)質(zhì)上為零時(shí)確保彈力 足夠?qū)⒒钊３衷谂c葉片的預(yù)定位置相對(duì)應(yīng)的預(yù)定位置。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其中活塞的預(yù)定位置在完全打開(kāi)和完全關(guān)閉位置 的中間，在預(yù)定位置的彈力實(shí)質(zhì)上與必須克服以便從預(yù)定位置進(jìn)一步向完全打開(kāi)位置移動(dòng) 活塞的總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力大小相等方向相反。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中機(jī)械連桿包括布置在活塞桿上的齒條以及緊 固到曲軸的小齒輪，小齒輪與齒條嚙合從而將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)并 且因此轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器，還包括用于指示葉片位置的葉片位置傳感器，葉 片位置傳感器包括固定到曲軸的凸輪以及布置為與凸輪接合的凸輪隨動(dòng)件，從而曲軸的轉(zhuǎn) 動(dòng)使得凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而當(dāng)凸輪隨動(dòng)件跟隨凸輪的凸輪輪廓時(shí)使得凸輪隨動(dòng)件改變位置，從 而凸輪隨動(dòng)件的位置根據(jù)凸輪和曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置而定并且因此是葉片位置的指示，凸輪隨 動(dòng)件通過(guò)對(duì)凸輪隨動(dòng)件施加隨動(dòng)彈簧力的隨動(dòng)彈簧壓靠凸輪，其中由隨動(dòng)彈簧力引起的分 力通過(guò)凸輪、小齒輪、和齒條傳遞至活塞。
6.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中凸輪是小齒輪的整體部分。
7.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其中構(gòu)造和布置了用于活塞的彈簧使得活塞上的 彈力和由隨動(dòng)彈簧力引起的活塞上的分力在完全打開(kāi)和完全閉合位置之間的活塞的中間 位置處實(shí)質(zhì)上彼此相抵消。
8.如權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器，其中中間位置是從完全打開(kāi)位置至完全閉合位置的距離的大約百分之四十至五十。
9.如權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器，其中構(gòu)造和布置了凸輪、凸輪隨動(dòng)件、以及隨動(dòng)彈 簧從而活塞從完全閉合位置向完全打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)使得由隨動(dòng)彈簧力作用在活塞上的分 力增加，而使得活塞上的彈力減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有由液壓和機(jī)械彈力致動(dòng)的可變渦輪噴嘴的渦輪增壓器，其包括葉片陣列，葉片的安裝角可通過(guò)連接到使葉片樞轉(zhuǎn)的調(diào)和環(huán)的曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)。曲軸通過(guò)致動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，該致動(dòng)系統(tǒng)由容納在形成在中心殼體中的孔中的活塞、以及用于有選擇地在活塞一側(cè)或相對(duì)側(cè)向孔供給加壓的液壓流體使得活塞在一個(gè)方向或另一方向移動(dòng)的液壓系統(tǒng)組成。活塞通過(guò)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械連桿連接到曲軸。彈簧布置在活塞與孔的表面之間并且在活塞上連續(xù)地向活塞的完全打開(kāi)位置施加彈力。
文檔編號(hào)F01D17/16GK101899997SQ20091025847
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者C·李, L·李 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司