專利名稱：可變幾何構(gòu)造渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種幾何構(gòu)造可變渦輪機和一種制造渦輪機的方法。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器是用于在大氣壓力以上的壓力(增壓壓力)下將空氣供應(yīng)給內(nèi)燃機的進氣口的公知裝置。傳統(tǒng)的渦輪增壓機基本上包括在渦輪機殼體內(nèi)安裝在可旋轉(zhuǎn)軸上的廢氣驅(qū)動渦輪機葉輪。渦輪機葉輪的旋轉(zhuǎn)使在壓縮機殼體內(nèi)安裝在軸的另一端上的壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機葉輪將壓縮空氣輸送到發(fā)動機進氣口歧管。渦輪增壓器軸傳統(tǒng)地由位于連接在渦輪機與壓縮機葉輪殼體之間的中心軸承套內(nèi)的包括適當(dāng)?shù)臐櫥到y(tǒng)的軸頸和止推軸承支撐。傳統(tǒng)的渦輪增壓器的渦輪機級包括限定渦輪室的渦輪機殼體，其中渦輪機葉輪安裝在所述渦輪室內(nèi)；環(huán)形入口通路，所述環(huán)形入口通路在殼體中限定在殼體中并且在繞渦輪室布置的面對徑向延伸的壁之間；入口，所述入口繞入口通路布置；和出口通路，所述出口通路從渦輪室延伸。所述通路和所述室連通，使得進入入口內(nèi)的加壓廢氣通過入口通路經(jīng)由渦輪室流動到出口通路并使渦輪機葉輪旋轉(zhuǎn)。已知的是通過在入口通路中設(shè)置稱為噴嘴葉片(nozzle vane)的葉片以使流經(jīng)入口通路的空氣朝向渦輪機葉輪的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)以提高渦輪機的性能。這類渦輪機可以為幾何構(gòu)造固定型或幾何構(gòu)造可變型。幾何構(gòu)造可變渦輪機與幾何構(gòu)造固定渦輪機的不同在于入口通路的尺寸可以變化以在質(zhì)量流量的范圍內(nèi)優(yōu)化氣流速度，使得可以根據(jù)不同發(fā)動機要求而改變渦輪機的功率輸出。幾何構(gòu)造可變渦輪增壓器中的噴嘴葉片布置可以具有不同形式。在公知為滑動 “噴嘴環(huán)”的類型中，葉片固定到滑動橫過入口通路的可軸向移動的壁。可軸向移動壁朝向面對罩板移動以關(guān)閉入口通路并且在這種情況下葉片穿過罩板中的孔口。噴嘴環(huán)相對于罩的位置是可調(diào)的，以控制入口通路的寬度。例如，當(dāng)流經(jīng)渦輪機的氣體減小時，也可以減小入口通路寬度以保持氣流速度并優(yōu)化渦輪機輸出。在可選的布置中，葉片通過設(shè)置在移動罩板中的槽從固定壁延伸。移動噴嘴環(huán)或罩板通常被支撐在平行于渦輪機葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的桿上，并被致動器移動，所述致動器可操作以使桿在軸向方向上位移?？梢允褂酶鞣N類型的致動器使噴嘴環(huán)或罩板移動，例如，包括氣動致動器或通常安裝在殼體外部的電動機和齒輪傳動機構(gòu)。致動器可以通過固定在單獨形成的軸上的軛狀件連接到噴嘴環(huán)或罩板，其中所述單獨形成的軸容納在渦輪機殼體的壁中的軸頸軸承內(nèi)。軛狀件與軸一起旋轉(zhuǎn)并限定兩個間隔開的臂，所述臂在渦輪機軸線的相對側(cè)延伸遠(yuǎn)離所述軸，以接合支撐桿的從殼體伸出并延伸到相鄰軸承套中的部分。軛狀件的每一個臂的端部具有延伸到滑塊中的銷，所述滑塊又容納在相應(yīng)的支撐桿中限定的槽內(nèi)。致動器的操作使軛狀件和軸繞著所述軸的軸線樞轉(zhuǎn)，使得臂上的銷描繪圓弧，并還使得滑塊在限定在支撐桿中的槽內(nèi)軸向移動并垂直滑動。這樣， 通過軛狀件繞所述軸的轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)噴嘴環(huán)或罩板的軸向移動。
在需要較小的幾何構(gòu)造可變渦輪增壓器的應(yīng)用中(例如，對于用在較小的發(fā)動機上或作為兩級式系統(tǒng)中的高壓渦輪增壓器的使用來說)，存在空間限制，并且需要在不削弱渦輪增壓器的性能的情況下通過使渦輪增壓器更加緊湊來減小渦輪增壓器占據(jù)的空間包絡(luò)的尺寸。此外，包括可移動罩板或滑動噴嘴環(huán)的幾何構(gòu)造可變渦輪機可能在一些應(yīng)用中難以致動。這是因為在一些應(yīng)用中，當(dāng)可移動罩板或滑動噴嘴環(huán)處于靠近關(guān)閉位置的位置時 (即，在渦輪機入口通路基本上被關(guān)閉的情況下)，移動罩板或滑動噴嘴環(huán)可能會受到用于試圖使移動罩或滑動噴嘴環(huán)朝向關(guān)閉位置移動的力。這種渦輪機的致動可能需要與復(fù)雜聯(lián)動裝置結(jié)合的復(fù)雜的、大的、強有力的致動器。這種致動器和聯(lián)動裝置可能具有較高的財務(wù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種緊湊的渦輪增壓器設(shè)計。本發(fā)明的另一個目的是提供一種可選的或改進的幾何構(gòu)造可變渦輪機。本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有改進致動特性的幾何構(gòu)造可變渦輪機。本發(fā)明的進一步的目的是提供一種包括減小尺寸、成本和 /或復(fù)雜性的致動器和/或聯(lián)動裝置的渦輪機。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種幾何構(gòu)造可變渦輪機，包括渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪安裝在殼體內(nèi)用于繞渦輪機軸線旋轉(zhuǎn)；和位于所述渦輪機葉輪上游的氣體流動控制通道，所述氣體流動控制通道至少部分地限定在可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與殼體的面對壁之間，可移動壁構(gòu)件還包括與第一表面相對的第二表面和第三表面，可移動壁構(gòu)件可在軸向方向上移動以改變氣體流動控制通道的尺寸；渦輪機具有第一氣體區(qū)域、第二氣體區(qū)域和第三氣體區(qū)域，其中所述第一氣體區(qū)域的一部分位于氣體流動控制通道的上游，第一氣體區(qū)域至少包括氣體流動控制通道的一部分，所述第二氣體區(qū)域位于氣體流動控制通道的下游并包括渦輪機葉輪，所述第三氣體區(qū)域位于渦輪機葉輪的下游，其中第一氣體區(qū)域包括第一表面和第二表面，而第二氣體區(qū)域或第三氣體區(qū)域包括第三表面。第二氣體區(qū)域可以包括所述第三表面，并且在使用中第二氣體區(qū)域中的壓力在第一氣體區(qū)域和第三氣體區(qū)域中的壓力之間。幾何構(gòu)造可變渦輪機還可以包括氣體流動控制葉片，所述氣體流動控制葉片從殼體的面對壁至少部分地橫過氣體流動控制通道；以及其中可移動壁構(gòu)件包括罩板，罩板具有多個孔口，每一個孔口與氣體流動控制葉片相對應(yīng)并被構(gòu)造成使得在使用中孔口容納相應(yīng)的氣體流動控制葉片?？梢苿颖跇?gòu)件可以包括第一大致管狀部分、第二大致管狀部分和臂，第一大致管狀部分的半徑大于第二大致管狀部分的半徑；其中連接部連接第一大致管狀部分的第一端與第二大致管狀部分的第一端；其中臂在第二大致管形構(gòu)件的外側(cè)從第二大致管狀部分的第二端徑向延伸；其中徑向第一表面由所述臂限定，第二表面由所述臂限定；以及其中第三表面由連接部限定。第一大致管狀部分的半徑可以大于氣體流動控制葉片中的至少一個的徑向最內(nèi)側(cè)點的半徑；以及第一大致管狀部分的半徑小于氣體流動控制葉片中的至少一個的徑向最外側(cè)點的半徑。
第二氣體區(qū)域可以包括第三表面，并且其中第二氣體區(qū)域還可以包括連桿通路， 所述連桿通路的第一端與渦輪機葉輪進行氣體流動連通，而所述連桿通路的第二端與第三表面進行氣體流動連通。連桿通路可以限定在可移動壁構(gòu)件與殼體的固定環(huán)形壁部分之間。幾何構(gòu)造可變渦輪機還可以包括氣體流動控制機構(gòu)，所述氣體流動控制機構(gòu)可操作以使可移動構(gòu)件移動，從而控制流動通過所述氣體流動控制通道的氣體；氣體流動控制機構(gòu)包括用于致動器與可移動壁構(gòu)件之間的連接的非線性聯(lián)動裝置。氣體流動控制機構(gòu)可以至少部分地位于殼體內(nèi)。聯(lián)動裝置可以是四連桿機構(gòu)。聯(lián)動裝置可以包括第一連桿構(gòu)件、第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件；第一連桿構(gòu)件的第一端固定地連接到致動器，而第一連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第二連桿構(gòu)件的第一端，使得第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；第二連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第三連桿構(gòu)件的第一端，使得第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；以及第三連桿構(gòu)件的第二端固定地連接到軛構(gòu)件，所述軛構(gòu)件被構(gòu)造成使可移動壁構(gòu)件軸向移動；其中在第一連桿構(gòu)件的第一端與第三連桿構(gòu)件的第二端具有恒定固定位置關(guān)系。第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。任選地，第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離，而第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。當(dāng)可移動壁構(gòu)件處于關(guān)閉位置時，關(guān)于第一連桿構(gòu)件與第二連桿構(gòu)件之間的樞轉(zhuǎn)連接部對著第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件的肘節(jié)角可以在以下角度中的至少一個之間Oo與大約25ο之間；以及大約15ο和大約25ο之間。非線性聯(lián)動裝置可以被構(gòu)造成使得當(dāng)可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與殼體的面對壁之間的間距減小時由致動器的致動器的每單位轉(zhuǎn)矩施加在可移動壁構(gòu)件上的力增加。第三表面的表面面積可以被構(gòu)造成使得在使用中由于作用在可移動壁構(gòu)件上的氣體壓力而作用在可移動構(gòu)件上的凈力大致為零，或推動可移動壁構(gòu)件的第一表面遠(yuǎn)離殼體的面對壁。第一氣體區(qū)域可以包括渦輪機入口蝸殼，并且第三氣體區(qū)域可以包括渦輪機出口通路。幾何構(gòu)造可變渦輪機還可以包括環(huán)形壁構(gòu)件，所述環(huán)形壁構(gòu)件具有徑向內(nèi)表面和徑向外表面，徑向內(nèi)表面具有與渦輪機葉輪的外輪廓相對應(yīng)的輪廓，徑向外表面具有與第三表面的輪廓相對應(yīng)的輪廓。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機的渦輪增壓器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種制造或設(shè)計根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機或根據(jù)本發(fā)明的第二方面所述的渦輪增壓器的方法，其中所述方法包括以下步驟計算第三表面的表面面積，使得在使用中由于作用在可移動壁構(gòu)件上的氣體壓
7力而作用在可移動構(gòu)件上的凈力大致為零或推動可移動壁構(gòu)件的第一表面遠(yuǎn)離殼體的面對壁。制造或設(shè)計幾何構(gòu)造可變渦輪機的方法還可以包括以下步驟使第三表面形成有計算的所述表面面積。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種幾何構(gòu)造可變渦輪機，包括渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪安裝在殼體內(nèi)用于繞渦輪機軸線旋轉(zhuǎn)；和位于所述渦輪機葉輪上游的氣體流動控制通道，所述氣體流動控制通道位于可移動壁構(gòu)件的徑向表面與殼體的面對壁之間， 可移動壁構(gòu)件可在軸向方向上移動以改變氣體流動控制通道的尺寸，幾何構(gòu)造可變渦輪機還包括氣體流動控制機構(gòu)，所述氣體流動控制機構(gòu)可操作以使可移動構(gòu)件移動，從而控制流動通過所述氣體流動控制通道的氣體；氣體流動控制機構(gòu)包括用于致動器與可移動壁構(gòu)件之間的連接的非線性聯(lián)動裝置。氣體流動控制機構(gòu)可以至少部分地位于所述殼體內(nèi)。聯(lián)動裝置可以是四連桿機構(gòu)。聯(lián)動裝置可以包括第一連桿構(gòu)件、第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件；第一連桿構(gòu)件的第一端固定地連接到致動器，而第一連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第二連桿構(gòu)件的第一端，使得第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；第二連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第三連桿構(gòu)件的第一端，使得第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；以及第三連桿構(gòu)件的第二端固定地連接到軛構(gòu)件，所述軛構(gòu)件被構(gòu)造成使可移動壁構(gòu)件軸向移動；其中在第一連桿構(gòu)件的第一端與第三連桿構(gòu)件的第二端具有恒定固定位置關(guān)系。第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離，而第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。當(dāng)可移動壁構(gòu)件處于關(guān)閉位置時，關(guān)于第一連桿構(gòu)件與第二連桿構(gòu)件之間的樞轉(zhuǎn)連接部對著第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件的肘節(jié)角可以在以下角度中的至少一個之間Oo與大約25ο之間；以及大約15ο和大約25ο之間。非線性聯(lián)動裝置可以被構(gòu)造成使得當(dāng)可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與殼體的面對壁之間的間距減小時由致動器的致動器的每單位轉(zhuǎn)矩施加在可移動壁構(gòu)件上的力增加。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種幾何構(gòu)造可變渦輪機，包括渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪安裝在殼體內(nèi)用于繞渦輪機軸線旋轉(zhuǎn)；位于所述渦輪機葉輪上游的氣體流動控制通道，所述氣體流動控制通道至少部分地限定在可移動壁構(gòu)件的徑向表面與殼體的面對壁之間，可移動壁構(gòu)件可在軸向方向上移動以改變氣體流動控制通道的尺寸；和氣體流動控制機構(gòu)，所述氣體流動控制機構(gòu)可操作以使可移動構(gòu)件移動，從而控制流動通過所述氣體流動控制通道的氣體；氣體流動控制機構(gòu)包括用于致動器與可移動壁構(gòu)件之間的連接的非線性聯(lián)動裝置。聯(lián)動裝置可以是四連桿機構(gòu)。氣體流動控制機構(gòu)可以至少部分地位于所述殼體內(nèi)。
聯(lián)動裝置可以包括第一連桿構(gòu)件、第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件；第一連桿構(gòu)件的第一端固定地連接到致動器，而第一連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第二連桿構(gòu)件的第一端，使得第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；第二連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第三連桿構(gòu)件的第一端，使得第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；以及第三連桿構(gòu)件的第二端固定地連接到軛構(gòu)件，所述軛構(gòu)件被構(gòu)造成使可移動壁構(gòu)件軸向移動；其中在第一連桿構(gòu)件的第一端與第三連桿構(gòu)件的第二端具有恒定固定位置關(guān)系。第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離；以及任選地第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離，而第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離可以小于第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。當(dāng)可移動壁構(gòu)件處于關(guān)閉位置時，關(guān)于第一連桿構(gòu)件與第二連桿構(gòu)件之間的樞轉(zhuǎn)連接部對著第一連桿構(gòu)件和第二連桿構(gòu)件的肘節(jié)角可以在以下角度中的至少一個之間Oo與大約25ο之間；以及大約15ο和大約25ο之間。非線性聯(lián)動裝置可以被構(gòu)造成使得當(dāng)可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與殼體的面對壁之間的間距減小時由致動器的致動器的每單位轉(zhuǎn)矩施加在可移動壁構(gòu)件上的力增加。


以下僅以示例的方式參照

本發(fā)明的具體實施例，其中圖1顯示渦輪增壓器的橫截面圖；圖2顯示渦輪機的一部分的示意性橫截面圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪機的一部分的示意性橫截面圖；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖3中所示的渦輪機的橫截面圖；圖5顯示圖4中所示的渦輪機的立體圖，其中為了清楚起見切掉了渦輪機的一部分；圖6顯示具有如圖4和圖5所示的渦輪機的渦輪增壓器的立體圖；圖7顯示圖6中所示的渦輪增壓器的側(cè)視圖，其中為了清楚起見，聯(lián)動裝置的連桿和樞軸被重點顯示；圖8顯示圖7中所示的聯(lián)動裝置的示意性視圖；和圖9顯示通過圖6和圖7中所示的渦輪增壓器的可移動壁構(gòu)件施加在致動器上的負(fù)載的負(fù)載曲線圖，和由形成圖5-7中所示的渦輪機的一部分的致動器和聯(lián)動裝置施加在可移動壁構(gòu)件上的理論負(fù)載的負(fù)載曲線圖。
具體實施例方式參照圖1，該圖示出了已知的幾何構(gòu)造可變渦輪增壓器，其中該渦輪增壓器包括通過中心軸承套3相互連接的幾何構(gòu)造可變渦輪機殼體1和壓縮機殼體2。渦輪增壓器軸4 通過軸承套3從渦輪機殼體1延伸到壓縮機殼體2。渦輪機葉輪5安裝在軸4的一端上用于在渦輪機殼體1內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而壓縮機葉輪6安裝在軸4的另一端上用于在壓縮機殼體2內(nèi)
9旋轉(zhuǎn)。軸4在位于軸承套3中的軸承組件上繞渦輪增壓器軸線如旋轉(zhuǎn)。渦輪機殼體1限定入口蝸殼7，來自內(nèi)燃機(未示出)的氣體被輸送到所述入口蝸殼。廢氣從入口蝸殼7經(jīng)由環(huán)形入口通路9和渦輪機葉輪5流動到軸向出口通路8。入口通路9在一側(cè)由包括環(huán)形罩12的可移動環(huán)形壁構(gòu)件11的徑向壁的表面10限定，而在相對側(cè)由稱作噴嘴環(huán)10的第二壁構(gòu)件限定，其中所述第二壁構(gòu)件形成面對環(huán)形罩12的入口通路9的壁。罩12在渦輪機殼體1中限定環(huán)形凹部13。噴嘴環(huán)10支撐沿圓周方向且等間距間隔開的入口葉片陣列14，所述入口葉片中的每一個都延伸橫過入口通路9。葉片14被定向成使流經(jīng)入口通路9的空氣朝向渦輪機葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向被偏轉(zhuǎn)。當(dāng)環(huán)形罩12緊鄰噴嘴環(huán)10時，葉片14突出穿過罩12中被適當(dāng)構(gòu)造而成的槽，而突出到凹部13中。環(huán)形壁構(gòu)件11的位置由US 5，868，552中所公開那種致動器組件控制。致動器 (未示出)可操作以通過致動器輸出軸(未示出)調(diào)節(jié)環(huán)形壁構(gòu)件11的位置，所述致動器輸出軸連接到軛狀件15。軛狀件15又接合支撐環(huán)形壁構(gòu)件11的軸向延伸的致動桿16。 因此，通過適當(dāng)?shù)乜刂浦聞悠?所述致動器例如可以為氣動致動器或電致動器)，可以控制所述桿16的軸向位置并因此控制環(huán)形壁構(gòu)件的軸向位置。渦輪機葉輪5的速度取決于通過環(huán)形入口通路9的氣體的速度。對于流入到入口通路9中的固定質(zhì)量流量的氣體流動， 氣體速度是入口通路9的寬度的函數(shù)，其中通過控制環(huán)形壁構(gòu)件11的軸向位置可調(diào)節(jié)該寬度。對于流入到入口通路9中的固定質(zhì)量流量的氣體流動，入口通路9的寬度越窄，通過入口通路9的氣體的速度越大。圖1顯示出環(huán)形入口通路9完全打開?？梢酝ㄟ^使環(huán)形壁構(gòu)件11的環(huán)形罩12朝向噴嘴環(huán)10移動而將入口通路9關(guān)閉到最小。當(dāng)環(huán)形壁構(gòu)件11的環(huán)形罩12與噴嘴環(huán)10之間的間隔最小(使得入口通路的寬度最小)時，環(huán)形壁構(gòu)件11可以處于關(guān)閉位置。環(huán)形壁構(gòu)件11具有軸向延伸的徑向內(nèi)環(huán)形凸緣17和外環(huán)形凸緣18，所述環(huán)形凸緣延伸到設(shè)置在渦輪機殼體1中的環(huán)形空腔19內(nèi)。內(nèi)密封環(huán)20和外密封環(huán)21被設(shè)置成分別相對于環(huán)形空腔19的內(nèi)環(huán)形表面和外環(huán)形表面密封環(huán)形壁構(gòu)件11，同時允許環(huán)形壁構(gòu)件11在環(huán)形空腔19內(nèi)滑動。內(nèi)密封環(huán)20被支撐在形成在空腔19的徑向內(nèi)環(huán)形表面中的環(huán)形溝槽中并被支承在環(huán)形壁構(gòu)件11的內(nèi)環(huán)形凸緣17上。外密封環(huán)20被支撐在形成在空腔19的徑向外環(huán)形表面中的環(huán)形溝槽中并支承在環(huán)形壁構(gòu)件11的外環(huán)形凸緣18上。從入口蝸殼7流動到出口通路8的氣體在渦輪機葉輪5上通過，因此將轉(zhuǎn)矩施加到軸4以驅(qū)動壓縮機葉輪6。壓縮機葉輪6在壓縮機殼體2內(nèi)的旋轉(zhuǎn)對存在于空氣入口 22 中的周圍空氣進行加壓并將加壓空氣輸送到空氣出口蝸殼23，所述空氣從所述空氣出口蝸殼被供應(yīng)給內(nèi)燃機(未示出)。圖2顯示渦輪機的一部分的示意性橫截面圖。與圖1所示的渦輪增壓器的渦輪機相同，圖2中所示的渦輪機具有限定在可移動環(huán)形壁構(gòu)件Ila的環(huán)形罩12與環(huán)狀噴嘴環(huán) 10之間的入口通路9 (也被稱為氣流控制通道)。可移動環(huán)形壁構(gòu)件Ila的結(jié)構(gòu)不同于圖 1中所示的可移動環(huán)形壁構(gòu)件11的結(jié)構(gòu)，如隨后進一步詳細(xì)所述那樣。入口通路9位于安裝到渦輪軸(未示出)的渦輪機葉輪5的上游。環(huán)形壁構(gòu)件Ila和渦輪機葉輪5安裝在渦輪機殼體(未示出)內(nèi)。渦輪軸由位于中心軸承套中包括適當(dāng)?shù)臐櫥到y(tǒng)的軸頸和止推軸承(在圖中未示出，但是位于圖中的渦輪機葉輪5的左側(cè))支撐。噴嘴環(huán)10支撐沿圓周方向間隔開的入口葉片14的陣列，所述入口葉片中的每一個都延伸橫過入口通路9。葉片14 被定向成使流動通過入口通路9的空氣朝向渦輪機葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)環(huán)形罩接近噴嘴環(huán)10時，葉片14突出穿過罩12中被適當(dāng)構(gòu)造而成的槽(如圖中所示)。環(huán)形壁M與渦輪機葉輪5的軸線同軸，并且所述環(huán)形壁的至少一部分位于渦輪機葉輪5與可移動壁構(gòu)件Ila之間。環(huán)形壁M具有端部Ma，所述端部與渦輪機葉輪5相鄰并包括具有與渦輪機葉輪5的外輪廓相對應(yīng)的輪廓的表面。由于環(huán)形壁M的端部2 的表面的輪廓與渦輪機葉輪5的外輪廓匹配，渦輪機葉輪5與環(huán)形壁M之間的間隙被最小化。 最小化渦輪機葉輪5與環(huán)形壁M之間的間隙有助于防止由于空氣從渦輪機葉輪5上游的入口通路9泄露到渦輪機葉輪5下游的出口通路8 (且不對渦輪機葉輪5的旋轉(zhuǎn)做貢獻) 而可能造成的渦輪機的任何效率損失。環(huán)形壁M安裝在渦輪機殼體(未示出)內(nèi)。在一些實施例中，環(huán)形壁M可以與渦輪機殼體成一體或形成所述渦輪機殼體的一部分。環(huán)形可移動壁構(gòu)件Ila具有大致E形橫截面?？梢苿颖跇?gòu)件Ila安裝在渦輪機殼體(未示出)內(nèi)，使得可移動壁構(gòu)件Ila的主體25基本上平行于渦輪機葉輪5的旋轉(zhuǎn)軸線 (在該實施例中，平行于環(huán)形壁24)定位。環(huán)形凸緣以及第一和第二臂^5b、26c從主體25 徑向向外延伸。與第一和第二臂^a、26b相比，更靠近渦輪機葉輪5和噴嘴環(huán)10的凸緣 26a構(gòu)成或形成罩12。第一和第二臂26b和26c形成相對于凸緣26a從主體16的相對端延伸的一對臂。第一和第二臂^5b、26c可以機械連接到聯(lián)動裝置以便使可移動壁構(gòu)件Ila 相對于噴嘴環(huán)10移動。一對環(huán)形密封件27a和27b彼此軸向移位并位于環(huán)形壁M與可移動構(gòu)件Ila之間。環(huán)形密封件27a和27b每一個都被支撐在環(huán)形壁M的徑向外表面中的環(huán)形溝槽(未示出)內(nèi)。環(huán)狀密封件27a和27b在環(huán)形壁15與可移動構(gòu)件Ila之間形成大致氣密的密封。入口蝸殼7位于入口通路9和可移動構(gòu)件Ila的上游。入口蝸殼7與可移動構(gòu)件 Ila的多個表面(所述表面可以包括表面的多個部分)氣流連通。這些表面包括可移動構(gòu)件Ila的凸緣^a的面向后側(cè)(即，遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10面向)表面觀；可移動構(gòu)件Ila的凸緣 26a的面向前側(cè)(即，面向噴嘴環(huán)10)表面的第一部分四；徑向向外面向并作為可移動構(gòu)件 Ila的主體25的一部分的圓周表面30和31 ；在密封件27b的上游(即，在與入口蝸殼7相同的氣體區(qū)域中)并作為可移動構(gòu)件Ila的主體25的徑向向內(nèi)面向的圓周表面32 ；可移動構(gòu)件Ila的第一臂^b的面向前側(cè)表面33a和面向后側(cè)表面33b ；可移動構(gòu)件Ila的第二臂^c的面向前側(cè)表面3 和面向后側(cè)表面34b ；以及在可移動構(gòu)件Ila的端部處與第一臂^a所位于的端部相對的面向后側(cè)表面35。提供給入口蝸殼7的氣體(所述入口蝸殼與上述所有表面流動連通)處于相對較高的壓力(稱為第一壓力)。與入口蝸殼7流動連通(并因此被暴露于第一壓力的氣體下)并在入口通路9內(nèi)位于葉片14的上游的所有以上表面可以說是位于第一氣體區(qū)域中。第一氣體區(qū)域內(nèi)任意位置處的氣體與第一氣體區(qū)域內(nèi)任意其它位置處的氣體成流動連通。當(dāng)氣體通過入口通路9并與葉片14相互作用時，氣體的壓力減小。因此，可移動構(gòu)件Ila的凸緣^a的面向前側(cè)表面的靠近葉片14的一部分被暴露在與入口蝸殼7的第一壓力相比被減小的壓力下。所述被減小的壓力被稱為第二壓力。當(dāng)氣體移動通過入口通路9時，一旦氣體已經(jīng)通過葉片14，氣體的壓力被再次減小(即，在氣體通過葉片14時的氣體的壓力大于當(dāng)氣體已經(jīng)通過葉片14 一次的氣體的壓力)。接著，可移動構(gòu)件Ila的凸緣^a的面向前側(cè)表面的部分37被暴露至與凸緣^a的靠近葉片14的部分36受到的第二壓力相比被減小的壓力。相對于第二壓力所述被減小的該壓力稱為第三壓力。一旦氣體已經(jīng)通過入口通路9，氣體在渦輪機葉輪上通過并進入到出口通路8中。 當(dāng)氣體通過(或鄰近)渦輪機葉輪5時，氣體壓力從第三壓力下降到出口通路8中的壓力。 出口通路8中的壓力可以為大氣壓力。當(dāng)氣體從入口通路9的處于第三壓力的部分通過 (或鄰近)渦輪機葉輪5達(dá)到出口通路8時的氣體壓力稱為第四壓力。當(dāng)氣體從入口通路 9的第三壓力部分通過到達(dá)出口通路時，氣體壓力不是恒定的(即，當(dāng)氣體朝向出口通路8 時氣體壓力降低)。這表示術(shù)語“第四壓力”用于涵蓋入口通路9的第四壓力部分與出口通路8的壓力之間存在的壓力的范圍。出口通路8的壓力可以被稱為第五壓力。將要認(rèn)識的是第一壓力大于第二壓力，第二壓力大于第三壓力，第三壓力大于第四壓力，而第四壓力大于第五壓力?？梢钥吹降氖强梢苿訕?gòu)件Ila的主體25的徑向面向內(nèi)的圓周表面38與處于第四壓力下的氣體流動連通?？梢苿訕?gòu)件Ila的表面38由環(huán)狀密封件27a限定(即，表面38 位于環(huán)狀密封件27a的上游(在圖中的左側(cè))。表面38可以說是在第二氣體區(qū)域中，所述第二氣體區(qū)域位于在入口通路9的下游且在出口通路8的上游，并且包括渦輪機葉輪的至少一部分。第二氣體內(nèi)區(qū)域內(nèi)的氣體將處于第四壓力下。第二氣體區(qū)域中的任意位置處的氣體與第二氣體區(qū)域中的任意其它位置處的氣體流動連通。出口通路8可以說是位于第三氣體區(qū)域中。第三氣體區(qū)域包括出口通路8并且位于渦輪機葉輪5的下游。第三氣體區(qū)域內(nèi)的氣體將處于第五壓力下。第三氣體區(qū)域中的任意位置處的氣體與第三氣體區(qū)域中的任意其它位置處的氣體流動連通。第一、第二和第三氣體區(qū)域可以不交疊。在圖2中，由朝向右側(cè)向下傾斜的對角線陰影填充的表面可以說是在第一氣體部分中并被暴露于第一壓力下的氣體。由水平線陰影填充的表面36被暴露于第二壓力下的氣體，而由向上傾斜的對角線陰影填充的表面37被暴露于第三壓力下的氣體。如果一個表面被暴露至壓力下，則壓力將力施加在垂直于該表面的表面上。接著， 這些表面所暴露于其下的各種壓力將力施加在這些表面中的每一個上。如前所述，可移動構(gòu)件Ila的表面中的一些大致是徑向的，而所述表面中的一些大致是周向的。因為可移動構(gòu)件Ila安裝在渦輪機殼體內(nèi)使得可移動構(gòu)件可以軸向移動，因此施加在可移動構(gòu)件Ila 的徑向表面/表面部分中的一個上的任何力將推動可移動構(gòu)件11a，使得罩12朝向噴嘴環(huán) 10移動(從而使入口通路9變窄)，或者推動可移動構(gòu)件Ila使得罩12遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10移動(從而加寬入口通路9)。而任何施加在圓周表面上的力則不會推動可移動構(gòu)件Ila軸向移動，并因此對于本發(fā)明的目的來說可以忽略。在圖2中所示的可移動構(gòu)件Ila的情況下，受到推動可移動構(gòu)件Ila(因此推動罩 12)遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的力的表面(遠(yuǎn)離是由于壓力施加在所述表面上)是可移動構(gòu)件Ila 的凸緣26a的表面部分四、36和37 ；可移動構(gòu)件Ila的第一臂2 的表面33a ；以及可移動構(gòu)件Ila的第二臂^c的表面34a。可移動構(gòu)件Ila的受到推動可移動構(gòu)件Ila的罩12朝向噴嘴環(huán)10的力的表面部分(由于壓力施加在所述表面部分上)是可移動構(gòu)件Ila的凸緣的表面28 ；可移動
12構(gòu)件Ila的第一臂^b的表面33b ；第二臂^c的表面34b ；以及可移動構(gòu)件Ila的與凸緣 26a相對的端部處的表面部分35。為了確定施加在可移動構(gòu)件1 Ia上的凈軸向力，必須對作用在徑向表面中的每一個上的分力進行求和。受到推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的力的表面或表面部分可以說是與受到推動可移動壁構(gòu)件Ila朝向噴嘴環(huán)10的力的表面相對。當(dāng)確定由于施加在兩個相對表面上的力而產(chǎn)生的可移動壁構(gòu)件Ila上的凈軸向力時，要從施加在相對表面中的一個上的力減去施加在另一個相對表面上的力。由于表面33a的表面面積與表面33b的表面面積相同，并且由于表面33a和表面 33b是暴露于相同壓力的相對表面，因此由于施加在表面33a和3 中的每一個上的力而產(chǎn)生的可移動壁構(gòu)件Ila上的凈軸向力總和基本上為零。為此，表面33a和33b由十字標(biāo)記， 這是因為施加在表面33a和33b中的一個上的力(由于表面所暴露至的壓力)基本上“抵消”施加在另一個上的力(即，作用在表面中的每一個上的力對可移動構(gòu)件Ila上的凈軸向力的貢獻可以基本上被忽略)。對于第二臂^c的表面3 和34b來說，也是這樣。應(yīng)該認(rèn)識到的是如果表面33a和33b (或3 和34b)的表面面積不相同，則與較小表面相比，越大表面的33a和3 (或3 和34b)將具有施加在該表面上的更大力，因此由于施加在表面 33a和3 (或3 和34b)中的每一個上的力而最終施加在可移動壁構(gòu)件Ila的凈力的總和不會大致為零。施加在暴露于具體壓力下的氣體的表面上的力等于該表面所暴露至的壓力與表面面積的乘積。可以看到的是可移動壁構(gòu)件Ila的凸緣^a的表面觀和表面部分35 (其位于可移動構(gòu)件Ila的與凸緣26a相對的端部處)均暴露于第一壓力下，即從入口蝸殼7 流出的氣體的壓力。表面觀和表面部分35將力施加在可移動壁構(gòu)件Ila上，從而朝向噴嘴環(huán)10推動可移動壁構(gòu)件11a?？梢苿颖跇?gòu)件Ila的凸緣^a的表面部分四也被暴露于第一壓力(即，從入口蝸殼7流動的氣體的壓力)。然而，施加在表面部分四上的力推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10。可移動壁構(gòu)件Ila的凸緣^a的表面部分36和37分別被暴露于第二壓力和第三壓力。這些表面中的每一個上的壓力產(chǎn)生也推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的力。施加在表面28上的壓力與該表面的表面面積的乘積和表面部分35上的壓力與該表面部分的表面面積的乘積的總和，給出了施加在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件 Ila朝向噴嘴環(huán)10的合力。表面部分四、36和37中的每一個上的壓力與這些表面部分的各表面面積的乘積的總和，給出了在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的合力。在該示例中，施加在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件Ila朝向噴嘴環(huán) 10的合力大于施加在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的合力。 這是因為例如與相對表面(在該示例中為表面觀和3 上的第一壓力相比，施加在表面部分36和37上的壓力分別是較小的第二壓力和第三壓力。因為施加在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件Ila朝向噴嘴環(huán)10的合力大于施加在可移動壁構(gòu)件Ila上推動可移動壁構(gòu)件Ila遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的合力，因此施加在可移動壁構(gòu)件Ila上的凈力推動可移動壁構(gòu)件(由此推動罩12)朝向噴嘴環(huán)10。在一些應(yīng)用中可移動壁構(gòu)件lla(由此罩12)受到用于推動可移動壁構(gòu)件Ila朝向噴嘴環(huán)10的凈力可能是不利的。例如，這意味著需要較大的致動器(所述致動器可以通過第一和第二臂26b、26c連接到可移動壁構(gòu)件Ila)來克服可移動構(gòu)件Ila上的力。較大的致動器可能會更加昂貴，因此導(dǎo)致具有這種結(jié)構(gòu)的渦輪增壓器的成本增加。較大的致動器會占據(jù)更多的空間，因此增加渦輪機的尺寸。這在其中渦輪機占據(jù)的空間必須被保持到最小的那些應(yīng)用中是不利的。此外，在一些實施例中，當(dāng)可移動壁構(gòu)件Ila處于罩12非常接近噴嘴環(huán)10時的位置(即，當(dāng)入口通路9幾乎關(guān)閉時)，可移動壁構(gòu)件Ila上推動該可移動壁構(gòu)件朝向噴嘴環(huán)10的凈力可能相對較大。在這種情況下，可能難以準(zhǔn)確地控制可移動壁構(gòu)件的位置?？赡芤搽y以防止或避免入口的無意關(guān)閉。此外，例如，如果入口的壓力或通過入口的壓力隨時間改變(例如，由于從與渦輪機連接的發(fā)動機的一個或多個排氣歧管進氣)，則壓力和力不平衡可能會導(dǎo)致可移動構(gòu)件的顫抖、顫動或振蕩。這可能會導(dǎo)致在這種條件下的渦輪機的運行低效。當(dāng)比較圖2中所示的渦輪機與圖1中所示的渦輪增壓器的渦輪機時，可以看到兩個渦輪機的結(jié)構(gòu)之間的不同。在圖1所示的渦輪增壓器的渦輪機中，如前所述，罩由可移動壁構(gòu)件11支撐?？梢苿颖跇?gòu)件11從可移動壁構(gòu)件11側(cè)的軸承套通過推桿16來致動。相比較，圖2中所示的渦輪機的可移動壁構(gòu)件Ila從渦輪機側(cè)通過可移動壁構(gòu)件Ila的臂26b 和26c來致動。S卩，聯(lián)動裝置(經(jīng)由其而致動可移動壁構(gòu)件Ila)至少部分地位于渦輪機殼體內(nèi)而不是位于軸承套內(nèi)。此外，圖2中所示的渦輪機的可移動壁構(gòu)件Ila位于渦輪機殼體(不是軸承套)內(nèi)，并且可移動壁構(gòu)件Ila被致動，使得罩12朝向軸承套移動，從而使入口通路9的寬度變窄。將可移動壁構(gòu)件Ila(和可移動壁構(gòu)件Ila被致動所需經(jīng)由的聯(lián)動裝置的至少一部分)定位在渦輪機殼體內(nèi)(而不是定位在軸承套內(nèi))在一些應(yīng)用中是有利的，這是因為這可以降低軸承套的復(fù)雜性以及使渦輪增壓器(或其它渦輪機)的至少一部分的尺寸減小，其中渦輪機形成所述渦輪增壓器的一部分。圖3至圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪機，所述渦輪機旨在消除或減輕關(guān)于公知渦輪機的上述問題中的至少一個或另一個問題。另外，根據(jù)圖3至圖8中所示的本發(fā)明的實施例的渦輪機旨在提供一種可選的渦輪機。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪機的一部分的示意性橫截面圖。本發(fā)明的實施例中與圖2中所示的渦輪機的特征相同的特征由相同的附圖標(biāo)記表示。圖3-8中所示的渦輪機包括環(huán)形可移動壁構(gòu)件lib?？梢苿颖跇?gòu)件lib具有主體25a。在主體25a的最靠近渦輪機葉輪5的第一端處具有環(huán)形罩部分39，所述環(huán)形罩部分具有大致U形橫截面。 U形罩部分39的第一側(cè)連接到主體25a，而U形罩部分39的第二側(cè)形成可移動壁構(gòu)件lib 的凸緣^a。凸緣26a包括環(huán)形罩12。從主體2 徑向向外延伸的第一和第二軸向間隔開的臂26b和26c設(shè)置在主體25a的另一端處，在與罩部分39相對的端部處。渦輪機具有面對罩12的噴嘴環(huán)10。入口通路9限定在噴嘴環(huán)10與罩12之間。 葉片14從噴嘴環(huán)10大致軸向延伸橫過入口通路9。葉片14通過適當(dāng)定位和成形的孔口 (未示出)被容納在罩12中。可移動壁構(gòu)件lib安裝在渦輪機內(nèi)，使得該可移動壁構(gòu)件可以相對于噴嘴環(huán)10軸向移動，從而改變?nèi)肟谕?的尺寸?？梢苿颖跇?gòu)件lib安裝到環(huán)形壁40，所述環(huán)形壁沿徑向方向位于可移動壁構(gòu)件lib的內(nèi)側(cè)。兩個環(huán)狀密封件27a和27b 提供可移動壁構(gòu)件lib與環(huán)形壁40之間的密封，使得在密封件27a、27b的位置處基本上沒有氣體可以通過可移動壁構(gòu)件lib與環(huán)形壁40之間。密封件由環(huán)形壁40中的環(huán)形溝槽 (未示出)支撐。
環(huán)形壁40可以連接到渦輪機殼體(未示出)或可以與所述渦輪機殼體成一體。環(huán)形壁40被成形為使得環(huán)形壁40的徑向內(nèi)表面40a的輪廓(其位于渦輪機葉輪5鄰近處) 與渦輪機葉輪5的外輪廓相對應(yīng)。如前所述，這有助于最小化可能從入口通路9到出口 8 在渦輪機葉輪5周圍出現(xiàn)的任何氣體泄漏。環(huán)形壁40的徑向外表面40b具有與可移動構(gòu)件lib的輪廓相對應(yīng)的輪廓。這確保U形罩部分39可以被環(huán)形壁40容納，而讓可移動壁構(gòu)件lib能夠軸向移動。如相對于圖2中所示的渦輪機所述，由入口蝸殼7供應(yīng)給噴嘴葉片上游的第一氣體區(qū)域的氣體的壓力為第一壓力。在入口通路內(nèi)靠近葉片的氣體的壓力是第二壓力。在入口通路內(nèi)在入口葉片下游的氣體的壓力是第三壓力。在入口通路的下游且在排出通道上游的氣體的壓力是第四壓力，而出口通路在的氣體的壓力為第五壓力。應(yīng)認(rèn)識到，第一壓力大于第二壓力，第二壓力大于第三壓力，第三壓力大于第四壓力，而第四壓力大于第五壓力。與圖2中所示的可移動壁構(gòu)件Ila相比，由于可移動壁構(gòu)件lib的U形罩部分39， 圖3的可移動壁構(gòu)件lib具有兩個額外的徑向表面。這些額外表面是徑向表面41和徑向表面42，其中徑向表面41面對噴嘴環(huán)10 (即面向前側(cè))并與入口蝸殼7的相對較高壓力的氣體(即，第一壓力下的氣體)流動連通，而徑向表面42遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)面向(即，面向后側(cè)) 并位于可移動壁構(gòu)件lib的徑向最內(nèi)側(cè)。表面42與渦輪機的位于入口通路9的下游且在出口 8的上游的一部分流動連通。接著，表面42與處于第四壓力下的氣體流動連通。如前所述，第四壓力是比入口通路的下游部分的第三壓力低但是大于第五壓力(第五壓力是出口通路8中的氣體的壓力)的壓力。如前所述，為了確定施加在可移動壁構(gòu)件lib上的凈力，必須考慮每一個表面所暴露的壓力和合力。如前所述，具有相同表面面積并暴露于相同壓力的相對表面將受到互相抵消的相反的力(即，集合效果是基本上沒有將力施加在可移動構(gòu)件lib上)。在這種情況下，第一臂26b的相對表面33a和33b導(dǎo)致軸向力抵消。第二臂^c的相對表面3 和 34b導(dǎo)致軸向力抵消。最終，表面41和相對表面部分43 (其為凸緣^a的面向后側(cè)表面28 的一部分)導(dǎo)致軸向力抵消。再次，為了清楚起見，結(jié)果是軸向力抵消的區(qū)域由十字標(biāo)記。 因為由這些表面部分施加在可移動壁構(gòu)件lib上的凈力基本上為零，因此可以忽略所述表面部分對施加在可移動壁構(gòu)件lib上的力的集體貢獻。接著，對作用在可移動構(gòu)件lib上以推動可移動壁構(gòu)件lib和罩12遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)(從而增加入口通路9的寬度)的力做貢獻的表面部分是表面部分四、36和37。對推動可移動壁構(gòu)件lib由此推動罩12朝向噴嘴環(huán)10 (從而減小入口通路9的寬度)的力做貢獻的表面是表面42、表面部分35和可移動壁構(gòu)件lib的凸緣沈的面向后側(cè)表面的一部分44。通過從第一臂^a的整個面向后側(cè)表面28的面積減去表面41的面積來限定表面部分44?？梢酝ㄟ^對表面42的表面面積與第四壓力的乘積、表面部分35的表面面積與第一壓力的乘積及表面部分44的表面面積與第一壓力的乘積進行求和，來確定作用為推動可移動構(gòu)件lib朝向噴嘴環(huán)10的力。可以通過對表面部分四的表面面積與第一壓力的乘積、表面部分36的表面面積與第二壓力的乘積以及表面部分37的表面面積與第三壓力的乘積進行求和，來確定作用為推動可移動壁構(gòu)件lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)的相反力。表面42的表面面積使得作用于表面42、表面部分35和表面部分44的力(所述力推動可移動壁構(gòu)件lib 朝向噴嘴環(huán)10)小于作用于表面部分四、表面部分36和表面部分37的力(所述力推動可移動壁構(gòu)件lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10)。因此，可移動壁構(gòu)件lib上的凈力在推動可移動壁構(gòu)件 lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的方向上?？蛇x地，在其它實施例中，表面42的面積可以使得用于推動可移動構(gòu)件lib朝向噴嘴環(huán)10的力基本上等于用于推動可移動構(gòu)件lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的力。在那些實施例中，作用于可移動壁構(gòu)件lib上的凈軸向力基本上為零，由此可移動壁構(gòu)件可以說是被平衡。作用于可移動壁構(gòu)件lib上以推動可移動壁構(gòu)件lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)10的力的大小， 可以明顯小于推動圖2中所示的可移動壁構(gòu)件Ila朝向噴嘴環(huán)10的力的大小。在一些實施例中，在壁構(gòu)件lib上可能基本上沒有凈力。這可以意味著可以使用較小、不昂貴與/和不復(fù)雜的致動器來致動可移動壁構(gòu)件。此外，致動器可以對可移動壁構(gòu)件lib的定位進行更多的控制。與諸如液壓致動器或氣動致動器的致動器不同，能夠使用較小(以及較少動力)的致動器意味著可以能夠使用電子致動器來致動可移動構(gòu)件lib。電子致動器往往較便宜，并且易于與形成發(fā)動機的一部分的其它電子系統(tǒng)成一體。表面42可以認(rèn)為是與可移動構(gòu)件lib的第一臂^a的表面部分四、36和37中的任一個相對的表面。這是因為由于表面42所暴露的壓力而施加在表面42上的力將在與由于表面部分四、36和37中的任一個(由于所暴露的壓力而)施加在表面部分四、36和37 中的任一個上的力相反的軸向方向上推動可移動壁構(gòu)件lib。換句話說，或另外地，表面42 面向與表面部分四、36和37不同的方向?？梢苿颖跇?gòu)件1 Ib也被描述為具有兩個大致管狀部分45和46，其中所述管狀部分具有不同的半徑。將要認(rèn)識的是圖3僅顯示了渦輪機的橫截面的上半部。在所示的實施例中，管狀部分為大致環(huán)形并與渦輪機葉輪5的旋轉(zhuǎn)軸線同軸?？梢苿訕?gòu)件lib的主體25a 由具有較大半徑的管狀部分45形成?？梢苿訕?gòu)件lib的主體25 (由管狀部分45形成)通過限定了表面42的大致徑向地連接部連接到管狀部分46 (管狀部分46具有小于管狀部分 45的半徑)的第一端。表面42為大致環(huán)形。圓筒46的第二端連接到罩12。在本發(fā)明的一些實施例中，對于管形構(gòu)件45的半徑來說期望的是管狀部分45 (由此主體2 的徑向位置基本上與葉片14的徑向位置相對應(yīng)。在本發(fā)明的一些實施例中，管狀部分45的半徑大于葉片14中的至少一個的徑向最內(nèi)側(cè)的點的半徑，且小于葉片14中的至少一個的徑向最外側(cè)的點的半徑。將要認(rèn)識的是在本發(fā)明的一些實施例中，連接部并非一定要是徑向的，只要連接部連接第一和第二大致管狀部分即可。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機可以具有第一氣體區(qū)域，所述第一氣體區(qū)域包括入口通路9 的在葉片14和入口蝸殼7的上游的部分。因此，可移動構(gòu)件lib的凸緣^a的面向前側(cè)表面和面向后側(cè)表面的至少一部分(即，分別為表面部分四和44)位于第一氣體區(qū)域中。 在這種情況下，第一氣體區(qū)域的所有部分內(nèi)的氣體的壓力可以為第一壓力。表面41、33a、 33b、34a、34b和表面部分35也位于第一氣體區(qū)域中。可選地，渦輪機可以具有包括入口通路9和入口蝸殼7的第一氣體區(qū)域。因此，可移動構(gòu)件lib的凸緣的面向前側(cè)表面和面向后側(cè)表面均位于第一氣體區(qū)域中(即，表面部分四、36、37和表面觀位于第一氣體區(qū)域中)。在這種情況下，第一氣體區(qū)域內(nèi)特定位置處的氣體的壓力可以為第一壓力、第二壓力或第三壓力。在這種情況下，表面41、33a、3;3b、3^、34b和表面部分35也位于第一氣體區(qū)域中。在這兩種情況下，第一氣體區(qū)域的一部分位于入口通路9的上游。此外，在這兩種情況下，第一氣體區(qū)域包括入口通路9的至少一部分(在第二情況下，第一氣體區(qū)域包括所有入口通路9)。第二氣體區(qū)域從入口通路9的下游延伸到出口通路8。在這種情況下，第二氣體區(qū)域內(nèi)的氣體的壓力可以為第四壓力。在一些情況下，第二氣體區(qū)域可以從入口通路9的在葉片14的下游的部分延伸到出口通路8。在這種情況下，第二氣體區(qū)域內(nèi)的特定位置處的氣體的壓力可以為第三壓力或第二壓力。第三氣體區(qū)域包括出口 8。第一、第二和第三氣體區(qū)域可以不交迭，并且可以限定渦輪機的不同區(qū)域。表面42是第二或第三氣體區(qū)域的一部分。在所示的本發(fā)明的實施例中，表面42位于第二氣體區(qū)域中。氣體區(qū)域為連續(xù)容積，且氣體區(qū)域內(nèi)任意位置處的氣體與氣體區(qū)域內(nèi)任意其它位置處的氣體流動連通。限定氣體區(qū)域的一部分的表面為該氣體區(qū)域的一部分。在本發(fā)明的所述實施例中，推動可移動壁構(gòu)件lib軸向移動的表面(或表面部分) (所述表面具有(由于氣體壓力)施加在該表面上的力)大致是徑向的。但也不必一定要是這種情況。表面可以相對于渦輪機軸線以任意適當(dāng)?shù)慕嵌葍A斜和/或可以是不規(guī)則，只要氣體壓力可以施加在該表面(或表面部分)上，并且具有在軸向方向上作用的分量并因此可以推動可移動壁構(gòu)件以沿著軸線在一個方向或另一個方向上移動。在本發(fā)明所示的實施例中，表面42與處于第四壓力下的氣體(也稱為第二氣體區(qū)域中的氣體)流動連通。如在圖4中最清楚地所示，表面42被設(shè)置成通過在壁40與可移動壁構(gòu)件lib之間延伸的連接通路47與處于中間壓力下的氣體流動連通。在所示的實施例中，表面42沒有并且不能與出口通路8流動連通(即，表面42沒有且不能形成第三氣體區(qū)域的一部分)。同樣地，在所示的實施例中，表面42沒有且不能與入口蝸殼7流動連通 (即，表面42沒有且不能形成第一氣體區(qū)域的一部分)。圖5-7顯示用于使可移動壁構(gòu)件lib移動的致動聯(lián)動裝置。致動聯(lián)動裝置包括旋轉(zhuǎn)式致動器48、連桿連接器49、第一聯(lián)桿50、第二聯(lián)桿51和軛構(gòu)件52。軛構(gòu)件52固定在單獨形成的軸5 上，所述軸容納在渦輪機殼體M的壁中的軸頸軸承內(nèi)。軸5 被安裝， 使得軸5 具有垂直于渦輪機軸線的旋轉(zhuǎn)軸線。軛構(gòu)件52可以與軸一起旋轉(zhuǎn)并限定在渦輪機軸線的相對側(cè)遠(yuǎn)離軸5 延伸的兩個間隔開的臂53、53a。軛構(gòu)件52的每一個臂53、 53a的端部具有延伸到滑塊討、5如中的銷，所述滑塊又容納在可移動壁構(gòu)件lib的第一臂 26b與第二臂26c之間。軛構(gòu)件52的每一個臂53、53a的銷樞轉(zhuǎn)地將每一個臂連接到相應(yīng)的滑塊討、5乜。軛構(gòu)件52的軸5 通過渦輪機殼體55中的孔口(未示出)穿過渦輪機殼體，使得軸52a的端部52b位于渦輪機殼體外。軸52a的端部52b固定到第二聯(lián)桿51的第一端部。第二聯(lián)桿51的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到第一聯(lián)桿50的第一端。第一聯(lián)桿50與第二聯(lián)桿 51之間的樞轉(zhuǎn)連接允許所述第一聯(lián)桿與所述第二聯(lián)桿之間的相對旋轉(zhuǎn)。第一聯(lián)桿50的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到連桿連接器49的第一端，再次使得可以在第一聯(lián)桿50與連桿連接器49 之間進行相對旋轉(zhuǎn)。連桿連接器49的第二端連接到致動器48的心軸。致動器48通過安裝板56固定到渦輪機殼體M。致動器的心軸48穿過安裝板56中的孔口 57。圖8顯示相對于可移動構(gòu)件lib的聯(lián)動裝置的示意圖?？梢钥吹降氖擒棙?gòu)件52 穿過渦輪機殼體45的點形成固定點58，所述固定點具有相對于致動器48的心軸穿過固定板56的固定點59的固定位置。點58與59之間的固定位置關(guān)系由虛線60表示。
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如果致動器48被通電使得致動器的心軸如圖8所示沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，則這將使連桿連接器49(其固定地連接到致動器心軸)也沿順時針方向繞致動器心軸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。連桿連接器49與第一聯(lián)桿50之間的樞轉(zhuǎn)連接(其使所述連桿連接器和所述第一聯(lián)桿能夠在圖7和圖8中所示的圖的平面中進行相對旋轉(zhuǎn))意味著連桿連接器49繞致動器的心軸的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)將被轉(zhuǎn)換成第一聯(lián)桿50朝向右側(cè)的大致直線移動，如圖8中所示。 第一聯(lián)桿50與第二聯(lián)桿51之間的樞轉(zhuǎn)連接(其允許第一聯(lián)桿50和第二聯(lián)桿51之間在圖 7和8中所示的圖的平面中進行相對旋轉(zhuǎn))意味著第一聯(lián)桿50如圖8所示朝向右側(cè)的大致直線移動被轉(zhuǎn)換成第二聯(lián)桿51繞固定樞轉(zhuǎn)點58 (及由此固定地連接到第二聯(lián)桿51的軛構(gòu)件52)的順時針方向旋轉(zhuǎn)(或樞轉(zhuǎn))。軛構(gòu)件52關(guān)于軛構(gòu)件52的軸的軸線繞軛構(gòu)件52 (其樞轉(zhuǎn)地連接到渦輪機殼體的固定樞轉(zhuǎn)點58)的軸樞轉(zhuǎn)。這使軛構(gòu)件52的臂上的銷描繪圓的一段弧，從而又使軛構(gòu)件52 的每一個臂的滑塊(圖8中未示出)軸向移動并在可移動壁構(gòu)件lib的徑向臂26b和26c 之間限定的通道內(nèi)垂直滑動。在這種情況下，軛構(gòu)件52繞固定樞轉(zhuǎn)點58在圖8的順時針方向上的旋轉(zhuǎn)使可移動壁構(gòu)件1 Ib朝向圖中的左側(cè)移動。這可以與可移動壁構(gòu)件1 Ib的朝向噴嘴環(huán)(未示出)的移動，即，在使渦輪機的入口通路的寬度變窄的方向上的移動，相對應(yīng)。容納在可移動壁構(gòu)件lib的第一臂26b與第二臂26c之間并樞轉(zhuǎn)地連接到軛構(gòu)件52的滑塊(圖8中未示出)，能夠?qū)④棙?gòu)件52繞固定樞轉(zhuǎn)點58的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成可移動壁構(gòu)件lib 的直線軸向移動(即，平行于渦輪機葉輪(圖8中未示出)的旋轉(zhuǎn)軸線)。應(yīng)該認(rèn)識到，以相反的方式，致動器心軸沿逆時針方向的旋轉(zhuǎn)使可移動壁構(gòu)件1 Ib朝向右側(cè)(如圖8所示) 進行直線軸向移動。該移動可以與可移動壁構(gòu)件lib遠(yuǎn)離渦輪機的噴嘴環(huán)(未示出)的移動相對應(yīng)，并因此可增大渦輪機的入口通路的寬度。上述聯(lián)動裝置可以稱為四連桿機構(gòu)或為四連桿機構(gòu)。四連桿機構(gòu)的前三個 “桿”(連桿構(gòu)件)是連桿連接器49、第一聯(lián)桿50和第二聯(lián)桿51。第四聯(lián)桿是具有固定位置關(guān)系的樞轉(zhuǎn)點58與59之間的象征性連桿(由虛線60表示)。在所示的本發(fā)明的實施例中，連桿連接器49的第一端部與第二端部之間的距離小于第一聯(lián)桿50的第一端部與第二端部之間的距離。此外，第一聯(lián)桿50的第一端部與第二端部之間的距離小于第二聯(lián)桿51的第一端部與第二端部之間的距離。形成象征性第四聯(lián)桿60的樞轉(zhuǎn)點58與59之間的距離小于第二聯(lián)桿51的第一端部與第二端部之間的距離， 但大于第一聯(lián)桿50的第一端部與第二端部之間的距離。將要認(rèn)識的是可以使用任意適當(dāng)結(jié)構(gòu)(例如，聯(lián)動裝置的四個“桿”的長度)的四連桿機構(gòu)。使用四連桿機構(gòu)使可移動壁構(gòu)件lib移動(與將軛構(gòu)件直接連接到致動器相反) 將改變從可移動壁構(gòu)件lib傳遞給致動器48的負(fù)載(并且相反地改變由致動器施加在可移動壁構(gòu)件lib上的力)。如前所述，由于作用在可移動壁構(gòu)件的被暴露給氣體的表面的氣體壓力，可能存在作用在可移動壁構(gòu)件1 Ib上的凈力，并且該力將推動可移動壁構(gòu)件1 Ib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)(即，朝向圖8所述的右側(cè))。在該方向上推動可移動壁構(gòu)件lib將使致動器48 受到逆時針方向(如圖8中所示)轉(zhuǎn)動力或轉(zhuǎn)矩。四連桿機構(gòu)通過將可移動壁構(gòu)件lib上的一些力(或負(fù)載)(否則所述力或負(fù)載作為轉(zhuǎn)矩施加在致動器上)轉(zhuǎn)換成軸承負(fù)載來改變由可移動壁構(gòu)件lib施加在致動器上的力，所述軸承負(fù)載則由固定樞轉(zhuǎn)點48a、48b并因此由渦輪機殼體和安裝板(與致動器本身相對)承受。本發(fā)明的四連桿機構(gòu)可以減小可移
18動壁構(gòu)件lib施加在致動器48上的力(即，減小由于施加在可移動壁構(gòu)件lib上的力而造成的在致動器48上的負(fù)載)。為此，可以使用較小動力(由此不昂貴、較小和/或較輕)的致動器。四連桿機構(gòu)不僅影響通過可移動壁構(gòu)件lib施加到致動器的力，而且還影響致動器可以通過聯(lián)動裝置施加到可移動壁構(gòu)件lib的力。圖9顯示力(L)與噴嘴間隙(NG)(即， 渦輪機的噴嘴環(huán)與罩之間的距離)的曲線圖。由61所示的虛線顯示了通過直接連接到軛構(gòu)件的致動器(即，沒有四連桿機構(gòu))施加的作為噴嘴間隙的函數(shù)的力?？梢钥闯龅氖侵聞悠鹘?jīng)由軛構(gòu)件施加在可移動壁構(gòu)件上的力不管噴管間隙如何都基本上恒定。這在致動可移動壁構(gòu)件所需的力作為可移動壁構(gòu)件的位置的函數(shù)而變化的情況下是不利的。例如，當(dāng)入口通路的寬度最小時，致動可移動壁構(gòu)件所需的力可以最大。如果致動可移動壁構(gòu)件所需的力大于能夠使致動器位于可移動壁構(gòu)件的任意位置處(例如，當(dāng)入口通路的寬度最小時)的力，則將需要較大的致動器。因此期望的是使用聯(lián)動裝置以增大致動器的施力能力， 使得可以使用更小、更便宜或不復(fù)雜的致動器。曲線62顯示當(dāng)致動器和可移動壁構(gòu)件通過前述四連桿機構(gòu)連接時由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的理論力。在這種情況下，致動器被假設(shè)為能夠提供恒定轉(zhuǎn)矩。曲線62 顯示當(dāng)噴嘴間隙基本上為零時由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的力的大小是最大值。由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的力的大小則隨著噴嘴間隙的增加而減小。這種特性被稱為非線性的，其中通過所述特性，由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的力(每單位致動器轉(zhuǎn)矩)作為噴嘴間隙的函數(shù)而變化(由此作為可移動構(gòu)件的位置的函數(shù)而變化)。因此，將致動器連接到可移動壁構(gòu)件的聯(lián)動裝置(在這種情況下為四連桿機構(gòu))被稱為非線性聯(lián)動裝置。例如，不同于上述的其它這種聯(lián)動裝置也是可以的。四連桿機構(gòu)增加可以由致動器施加到可移動壁構(gòu)件的力的大小(每單位致動器轉(zhuǎn)矩)。增大由致動器施加的每單位轉(zhuǎn)矩施加到可移動壁構(gòu)件的力的大小，將有助于使用較小動力致動器將給定力施加在可移動壁構(gòu)件上。較小動力的致動器是有益的，這是因為所述致動器較便宜，尺寸較小，并且較輕。接著，能夠使用較小動力和/或較便宜的致動器可以使得包括這種致動器的渦輪機的尺寸和重量減小或成本降低。曲線圖上的曲線63顯示具有四連桿機構(gòu)裝置的渦輪機的致動器上的測量負(fù)載。 可以看出的是曲線63的輪廓非常類似于連接到致動器的理論四連桿機構(gòu)的由曲線62顯示的非線性響應(yīng)的輪廓。應(yīng)該注意的是優(yōu)選的是在任意給定噴嘴間隙處通過四連桿機構(gòu)由可移動壁構(gòu)件施加在致動器上的負(fù)載的大小小于致動器通過四連桿機構(gòu)能夠施加在可移動壁構(gòu)件上的力的大小。這使得致動器能夠通過聯(lián)動裝置在任意位置處施加充分的轉(zhuǎn)矩以克服由于可移動壁構(gòu)件lib上的力在致動器上產(chǎn)生的負(fù)載，從而影響可移動壁構(gòu)件lib的移動。作為噴嘴間隙的函數(shù)的致動器可以施加到可移動壁構(gòu)件的力的非線性范圍至少部分取決于與連桿連接器49與第一聯(lián)桿50之間的肘節(jié)角?？梢栽趫D8中最清楚地看到肘節(jié)角，并且肘節(jié)角為角度64，所述角度關(guān)于連桿連接器49與第一聯(lián)桿50之間的樞轉(zhuǎn)連接部對著連桿連接器49與第一聯(lián)桿50之間。通常，對于此，肘節(jié)角64越大，對于致動器的每單位轉(zhuǎn)矩則越小的力將通過四連桿機構(gòu)被傳遞給可移動壁構(gòu)件lib。肘節(jié)角64根據(jù)可移動壁構(gòu)件lib的位置而變化。例如，當(dāng)可移動壁構(gòu)件lib朝向圖8中所示的右側(cè)移動時，肘節(jié)角將增加。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的是當(dāng)可移動壁構(gòu)件lib處于其關(guān)閉位置時肘節(jié)角在Oo與大約 25ο之間。在本發(fā)明的一些實施例中，在使用中的可移動壁構(gòu)件lib的任意給定位置處，肘節(jié)角可以在Oo與大約25ο之間。在本發(fā)明的又一個優(yōu)選的實施例中，當(dāng)可移動壁構(gòu)件lib 處于其關(guān)閉位置時肘節(jié)角在大約15ο與關(guān)于25ο之間。還優(yōu)選的是當(dāng)可移動壁構(gòu)件lib遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)(即，在使渦輪機的入口通路的寬度增加的方向上)移動時，肘節(jié)角64增加。這是因為通常更大的肘節(jié)角將使致動器能夠?qū)⒏〉牧κ┘釉诳梢苿訕?gòu)件lib上。因此，在一些實施例中，在當(dāng)壁構(gòu)件最靠近噴嘴環(huán)時需要通過致動器和聯(lián)動裝置將最大力施加在可移動壁構(gòu)件上的情況下(因此當(dāng)噴嘴減小時致動器和聯(lián)動裝置上所需的力減小)，則有利的是當(dāng)噴嘴間隙增加時肘節(jié)角增大。以此方式，由致動器和聯(lián)動裝置施加在可移動壁構(gòu)件上的力(其至少部分取決于肘節(jié)角)，可以大致與當(dāng)可移動構(gòu)件移動以改變噴嘴間隙時致動可移動構(gòu)件所需的變化(非線性)的力相匹配。雖然已經(jīng)顯示四連桿機構(gòu)作為從致動器獲得非線性響應(yīng)的裝置(即，在通過聯(lián)動裝置由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的力作為可移動壁構(gòu)件的位置的函數(shù)而變化的情況下)，但是可以使用任意適當(dāng)?shù)难b置以產(chǎn)生來自致動器的非線性響應(yīng)。優(yōu)選的是當(dāng)渦輪機入口通路的寬度最小時，致動器通過聯(lián)動裝置施加在可移動壁構(gòu)件上的力最大。這是因為在一些實施例中，當(dāng)入口通路的寬度最小時通過可移動壁構(gòu)件經(jīng)由聯(lián)動裝置施加在致動器上的負(fù)載最大。因此，當(dāng)入口通路的寬度最小時，需要致動器通過聯(lián)動裝置將最大的力施加在可移動壁構(gòu)件上，使得由致動器施加在可移動構(gòu)件上的力足以克服致動器上的負(fù)載，而使可移動壁構(gòu)件移動。同樣優(yōu)選的是，通過非線性聯(lián)動裝置由致動器施加在可移動壁構(gòu)件上的力的輪廓類似于由可移動壁構(gòu)件通過聯(lián)動裝置施加在致動器上的負(fù)載的輪廓的形狀和大小。在不背離如權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的保護范圍的情況下可以對上述示例性設(shè)計進行多種修改和改變。此外，雖然所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機形成幾何構(gòu)造可變渦輪增壓器的一部分， 但是將要認(rèn)識的是不必一定是這種情況。例如，幾何構(gòu)造可變渦輪機可以連接到將機械動力傳遞給飛輪或動力生成裝置的曲軸和/或齒輪。雖然已經(jīng)在附圖和上述說明中詳細(xì)地顯示和說明了本發(fā)明，但是其被認(rèn)為是示例性的而非在性質(zhì)上進行約束，且要理解的是僅顯示和說明了優(yōu)選實的施例，并且期望保護落入本發(fā)明的如權(quán)利要求中限定的保護范圍內(nèi)的所有改變和修改。應(yīng)該理解的是雖然在以上說明中使用的諸如優(yōu)選的、優(yōu)選地或更優(yōu)選地的單詞表明如此描述的特征可以是更加期望的，盡管如此可以不是必需的，并且可以在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)設(shè)計沒有該特征的實施例，且該保護范圍由下述權(quán)利要求限定。在閱讀權(quán)利要求時，注意的是當(dāng)這里使用的諸如 “一” “一個”、“至少一個”或“至少一部分”的單詞時，除非在權(quán)利要求中相反地明確指出， 上述單詞的目的不是將權(quán)利要求限制到只有一項。當(dāng)使用措辭“至少一部分”和/或“一部分”時，除非相反地明確指出，所述特征可以包括一部分和/或整個特征。
權(quán)利要求
1.一種幾何構(gòu)造可變渦輪機，包括渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪安裝在殼體內(nèi)用于繞渦輪機軸線旋轉(zhuǎn)；和位于所述渦輪機葉輪上游的氣體流動控制通道，所述氣體流動控制通道至少部分地限定在可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與所述殼體的面對壁之間，所述可移動壁構(gòu)件還包括與所述第一表面相對的第二表面和第三表面，所述可移動壁構(gòu)件能夠在軸向方向上移動以改變所述氣體流動控制通道的尺寸；所述渦輪機具有第一氣體區(qū)域、第二氣體區(qū)域和第三氣體區(qū)域，其中所述第一氣體區(qū)域的一部分位于所述氣體流動控制通道的上游，所述第一氣體區(qū)域至少包括所述氣體流動控制通道的一部分，所述第二氣體區(qū)域位于所述氣體流動控制通道的下游并包括所述渦輪機葉輪，所述第三氣體區(qū)域位于所述渦輪機葉輪的下游，其中所述第一氣體區(qū)域包括所述第一表面和所述第二表面，而所述第二氣體區(qū)域或所述第三氣體區(qū)域包括所述第三表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述第二氣體區(qū)域包括所述第三表面，并且其中在使用中所述第二氣體區(qū)域中的壓力在所述第一氣體區(qū)域和所述第三氣體區(qū)域中的壓力之間。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，還包括氣體流動控制葉片，所述氣體流動控制葉片從所述殼體的面對壁至少部分地橫過所述氣體流動控制通道延伸；以及其中所述可移動壁構(gòu)件包括罩板，所述罩板具有多個孔口，每一個孔口與氣體流動控制葉片相對應(yīng)并被構(gòu)造成使得在使用中所述孔口能夠容納相應(yīng)的所述氣體流動控制葉片。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中所述可移動壁構(gòu)件包括第一大致管狀部分、第二大致管狀部分和臂，所述第一大致管狀部分的半徑大于所述第二大致管狀部分的半徑；其中連接部連接所述第一大致管狀部分的第一端與所述第二大致管狀部分的第一端；其中所述臂在所述第二大致管狀構(gòu)件的外側(cè)從所述第二大致管狀部分的第二端徑向延伸；其中所述徑向第一表面由所述臂限定，所述第二表面由所述臂限定；以及其中所述第三表面由所述連接部限定。
5.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3時的權(quán)利要求4所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中 所述第一大致管狀部分的半徑大于所述氣體流動控制葉片中的至少一個的徑向最內(nèi)側(cè)點的半徑；以及所述第一大致管狀部分的半徑小于所述氣體流動控制葉片中的至少一個的徑向最外側(cè)點的半徑。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機， 其中所述第二氣體區(qū)域包括第三表面；以及其中所述第二氣體區(qū)域還包括連桿通路，所述連桿通路的第一端與所述渦輪機葉輪成氣體流動連通，而所述連桿通路的第二端與所述第三表面成氣體流動連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述連桿通路限定在所述可移動壁構(gòu)件與所述殼體的固定環(huán)形壁部分之間。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，還包括氣體流動控制機構(gòu)， 所述氣體流動控制機構(gòu)能夠操作以使所述可移動構(gòu)件移動，從而控制通過所述氣體流動控制通道的氣流；所述氣體流動控制機構(gòu)包括用于致動器與所述可移動壁構(gòu)件之間的連接的非線性聯(lián)動裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述氣體流動控制機構(gòu)至少部分地位于所述殼體內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述聯(lián)動裝置是四連桿機構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中所述聯(lián)動裝置包括第一連桿構(gòu)件、第二連桿構(gòu)件和第三連桿構(gòu)件；所述第一連桿構(gòu)件的第一端固定地連接到所述致動器，而所述第一連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到所述第二連桿構(gòu)件的第一端，使得所述第一連桿構(gòu)件和所述第二連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；所述第二連桿構(gòu)件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接到所述第三連桿構(gòu)件的第一端，使得所述第二連桿構(gòu)件和所述第三連桿構(gòu)件能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)；以及所述第三連桿構(gòu)件的第二端固定地連接到軛構(gòu)件，所述軛構(gòu)件被構(gòu)造成使所述可移動壁構(gòu)件軸向移動，其中在所述第一連桿構(gòu)件的第一端與所述第三連桿構(gòu)件的第二端之間具有恒定的固定位置關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中所述第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離小于所述第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離；以及任選地，所述第一連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離小于所述第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離，而所述第二連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離小于所述第三連桿構(gòu)件的第一端與第二端之間的距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，當(dāng)所述可移動壁構(gòu)件處于關(guān)閉位置時，所述第一連桿構(gòu)件和所述第二連桿構(gòu)件圍繞所述第一連桿構(gòu)件與所述第二連桿構(gòu)件之間的樞轉(zhuǎn)連接部所對著的肘節(jié)角在以下角度中的至少一個之間Oo與大約25ο之間；以及大約15ο和大約25ο之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中任一項所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述非線性聯(lián)動裝置被構(gòu)造成使得隨著所述可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與所述殼體的面對壁之間的間距的減小，由所述致動器的致動器的每單位轉(zhuǎn)矩施加在所述可移動壁構(gòu)件上的力增加。
15.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述第三表面的表面面積構(gòu)造成使得在使用中由于作用在所述可移動壁構(gòu)件上的氣體壓力而作用在所述可移動構(gòu)件上的凈力大致為零，或推動所述可移動壁構(gòu)件的第一表面遠(yuǎn)離所述殼體的面對壁。
16.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，其中，所述第一氣體區(qū)域包括渦輪機入口蝸殼，并且其中所述第三氣體區(qū)域包括渦輪機出口通路。
17.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機，還包括環(huán)形壁構(gòu)件，所述環(huán)形壁構(gòu)件具有徑向內(nèi)表面和徑向外表面，所述徑向內(nèi)表面具有與所述渦輪機葉輪的外輪廓相對應(yīng)的輪廓，所述徑向外表面具有與所述第三表面的輪廓相對應(yīng)的輪廓。
18.—種包括根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機的渦輪增壓器。
19.一種制造或設(shè)計根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的幾何構(gòu)造可變渦輪機或根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪增壓器的方法，其中所述方法包括以下步驟計算所述第三表面的表面面積，使得在使用中由于作用在所述可移動壁構(gòu)件上的氣體壓力而作用在所述可移動構(gòu)件上的凈力大致為零或推動所述可移動壁構(gòu)件的第一表面遠(yuǎn)離所述殼體的面對壁。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造或設(shè)計幾何構(gòu)造可變渦輪機的方法，還包括以下步驟使所述第三表面形成所述計算得出的所述表面面積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種幾何構(gòu)造可變渦輪機，包括渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪安裝在殼體內(nèi)用于繞渦輪機軸線旋轉(zhuǎn)；和位于所述渦輪機葉輪上游的氣體流動控制通道，所述氣體流動控制通道至少部分地限定在可移動壁構(gòu)件的徑向第一表面與殼體的面對壁之間，可移動壁構(gòu)件還包括與第一表面相對的第二表面和第三表面，可移動壁構(gòu)件可在軸向方向上移動以改變氣體流動控制通道的尺寸。渦輪機具有第一氣體區(qū)域、第二氣體區(qū)域和第三氣體區(qū)域，其中所述第一氣體區(qū)域的一部分位于氣體流動控制通道的上游，第一氣體區(qū)域至少包括氣體流動控制通道的一部分，所述第二氣體區(qū)域位于氣體流動控制通道的下游并包括渦輪機葉輪，所述第三氣體區(qū)域位于渦輪機葉輪的下游。第一氣體區(qū)域包括第一表面和第二表面，而第二氣體區(qū)域或第三氣體區(qū)域包括第三表面。
文檔編號F01D17/16GK102434230SQ20111028458
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者大衛(wèi)·安德魯·拉克, 斯蒂芬·愛德華·加勒特, 阿倫·塔米爾·塞爾萬·維賈雅庫馬爾 申請人:康明斯有限公司