渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】在渦形通路和渦輪室之間配置有圓環(huán)狀的蓋板。蓋板具有在沿渦輪軸的軸線的方向上貫通的通孔?？勺儑娮煲钥砷_閉的方式由插入穿過所述通孔的軸支承在蓋板上。蓋板和渦輪殼體之間在沿所述軸線的方向上的間隙被配置成圍繞渦輪的盤簧分隔成與排氣的面向所述通孔并相對于排氣流設(shè)置在渦輪的上游的出口連通的第一空間和與渦形通路連通的第二空間。
【專利說明】渦輪增壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，其中結(jié)合有通過使可變噴嘴以開閉方式操作來使吹送到渦輪上的排氣的流速可變的可變噴嘴機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為裝設(shè)在發(fā)動機(jī)上的渦輪增壓器，存在這樣一種渦輪增壓器，其中結(jié)合有通過使可變噴嘴以開閉方式操作來使吹送到渦輪上的排氣的流速可變的可變噴嘴機(jī)構(gòu)。
[0003]例如，在日本專利申請公報(bào)N0.2009-144545 (JP-2009-144545A)中記載的渦輪增壓器中，如圖5所示，渦輪軸71可旋轉(zhuǎn)地由軸承殼體72支承。在軸承殼體72的在沿渦輪軸71的軸線LI的方向上的一側(cè)(圖5中在左側(cè))配置有渦輪殼體73。渦輪殼體73在其中心部具有渦輪室74，并且具有在渦輪室74周圍的回旋狀的渦形通路75。在渦輪軸71上設(shè)置有在上述渦輪室74內(nèi)旋轉(zhuǎn)的渦輪76。另外，在該渦輪增壓器70中，在從發(fā)動機(jī)排出之后已沿渦形通路75流動的排氣E被吹送到渦輪76上，并且渦輪76被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。因此，與渦輪76共軸的壓縮機(jī)葉輪(未示出)與渦輪76 一體地旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機(jī)被增壓(進(jìn)氣被壓縮并傳送到發(fā)動機(jī))。
[0004]在位于上述渦形通路75和上述渦輪室74之間的環(huán)形的連通通路77中配置有環(huán)形的支承部件79，該支承部件具有在沿上述軸線LI的方向(圖5中的左右方向)上貫穿其的多個(gè)通孔78。軸81分別可轉(zhuǎn)動地插入穿過通孔78，并且可變噴嘴82分別固定在軸81上。另外，各個(gè)可變噴嘴82通過與相應(yīng)的一個(gè)軸81—體地轉(zhuǎn)動而以開閉方式操作。吹送到渦輪76上的排氣E的流速改變，渦輪增壓器70的轉(zhuǎn)速改變，并且發(fā)動機(jī)的增壓壓力(進(jìn)氣壓力)被調(diào)節(jié)。
[0005]在支承部件79和渦輪殼體73之間在沿上述軸線LI的方向上的間隙G中，環(huán)形的密封部件83配置成圍繞渦輪76。上述間隙G在上述通孔78相對于排氣流的上游被該密封部件83密封。因而，渦形通路75中的排氣E被抑制經(jīng)間隙G漏出。
[0006]但是，在上述日本專利申請公報(bào)N0.2009-144545 (JP-2009-144545A)中記載的渦輪增壓器70中，當(dāng)排氣E在從渦形通路75經(jīng)過相鄰的可變噴嘴82之間的過程中如圖5中的箭頭所示經(jīng)通孔78和軸81之間漏出到間隙G時(shí)，排氣E沿間隙G流向相對于排氣流的下游。另外，該排氣E從位于間隙G的下游端的出口 84在渦輪76的相對于排氣流的下游排出而不通過渦輪76。因而，吹送到渦輪76上的排氣E的量減少了所排出的排氣量。結(jié)果，渦輪增壓器70的轉(zhuǎn)速可能變低，并且發(fā)動機(jī)的增壓壓力可能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種能夠抑制增壓壓力由于從通孔和軸之間漏出的排氣而降低的渦輪增壓器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明第一方面的渦輪增壓器包括渦輪殼體、渦輪、環(huán)形的支承部件、多個(gè)可變噴嘴和環(huán)形的密封部件。所述渦輪殼體具有在渦輪室周圍的回旋狀的渦形通路。所述渦輪設(shè)置在渦輪軸上，在所述渦輪室中旋轉(zhuǎn)，并且在從發(fā)動機(jī)排出之后已沿所述渦形通路流動的排氣吹送到其上時(shí)被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。所述環(huán)形的支承部件配置在所述渦形通路和所述渦輪室之間，并且在所述渦輪周圍的多個(gè)部位具有在沿所述渦輪軸的軸線的方向上貫通的通孔。所述多個(gè)可變噴嘴以可開閉的方式由插入穿過各個(gè)所述通孔的軸支承在所述支承部件上，并且通過其開度的變化使吹送到所述渦輪上的排氣的流速可變。所述環(huán)形的密封部件配置成圍繞所述渦輪，并且將所述支承部件和所述渦輪殼體之間在沿所述軸線的方向上的間隙分隔成與排氣的面向所述通孔并相對于排氣流設(shè)置在所述渦輪的上游的出口連通的第一空間和與所述渦形通路連通的第二空間。
[0009]根據(jù)上述構(gòu)型，在所述渦輪增壓器中，已沿渦輪殼體的渦形通路流動的排氣經(jīng)過相鄰的可變噴嘴之間且被吹送到渦輪室內(nèi)的渦輪上，并且渦輪被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。可變噴嘴以插入穿過支承部件的通孔的軸用作支點(diǎn)來開閉，使得可變噴嘴的開度改變。因此，吹送到渦輪上的排氣的流速改變，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速改變，并且發(fā)動機(jī)的增壓壓力被調(diào)節(jié)。
[0010]在上述渦輪增壓器中，支承部件和渦輪殼體之間存在間隙。但是，該間隙在上述通孔相對于排氣流的上游被環(huán)形的密封部件密封。
[0011 ] 順便說一下，當(dāng)排氣在經(jīng)過相鄰的可變噴嘴之間的過程中經(jīng)通孔和軸之間漏出到所述間隙時(shí)，排氣沿該間隙流向下游。該排氣經(jīng)過上述間隙的出口，并且回到渦輪的相對于排氣流的上游。該排氣與已經(jīng)過相鄰的可變噴嘴之間的排氣一起被吹送到渦輪上，并且用于對渦輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。以這種方式，已暫時(shí)從通孔和軸之間漏出的排氣被用于使渦輪旋轉(zhuǎn)。因此，與排氣在渦輪相對于排氣流的下游排出的渦輪增壓器相比，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速不太會下降，并且可進(jìn)一步抑制增壓壓力降低。
[0012]在上述構(gòu)型中，可設(shè)置有建立所述第一空間和所述可變噴嘴的操作范圍之間的連通的通路，并且所述出口可由所述通路的在所述操作范圍內(nèi)的開口區(qū)域構(gòu)成。
[0013]根據(jù)上述構(gòu)型，已從通孔和軸之間漏出到第一空間的排氣流過建立第一空間和可變噴嘴的操作范圍之間的連通的通路。該排氣經(jīng)過通路的在操作范圍內(nèi)的開口區(qū)域(出口)，并且流到所述操作范圍。然后，上述排氣與已經(jīng)過相鄰的可變噴嘴之間的排氣一起被吹送到渦輪上。
[0014]在上述構(gòu)型中，所述渦輪殼體可設(shè)置有凸出部，所述凸出部朝向可旋轉(zhuǎn)地支承所述渦輪軸的軸承殼體側(cè)延伸并在與所述支承部件間隔開的狀態(tài)下位于所述支承部件和所述渦輪之間，并且所述通路可由所述支承部件和所述凸出部之間的空間構(gòu)成。
[0015]根據(jù)上述構(gòu)型，當(dāng)排氣在經(jīng)過相鄰的可變噴嘴之間的過程中經(jīng)通孔和軸之間漏出到第一空間時(shí)，排氣沿所述間隙流向下游。該排氣經(jīng)過支承部件和渦輪的凸出部之間的通路，并由此在沿所述軸線的方向上被引導(dǎo)。然后，排氣從通路的出口流到可變噴嘴的操作范圍。
[0016]以這種方式，凸出部和支承部件之間的空間被用作建立間隙和操作范圍之間的連通的上述通路。因此，不必另外設(shè)置該通路。在上述構(gòu)型中，所述渦輪增壓器還可包括環(huán)形板，所述環(huán)形板配置成與所述支承部件以將所述可變噴嘴夾在其間的方式相對并與所述支承部件一體地連結(jié)。所述密封部件可由配置于在所述間隙中圍繞所述渦輪的狀態(tài)下的盤簧構(gòu)成，并且所述盤簧可在彈性變形成使得所述盤簧在沿所述軸線的方向上的尺寸減小的狀態(tài)下在其外周緣部和其內(nèi)周緣部中的一者處與所述支承部件接觸并在其外周緣部和其內(nèi)周緣部中的另一者處與所述渦輪殼體接觸，由此將所述支承部件朝向支承所述渦輪軸的軸承殼體側(cè)推靠(驅(qū)促)，將所述板壓靠在所述軸承殼體上，并且作為所述密封部件將所述間隙分隔成所述第一空間和所述第二空間。
[0017]根據(jù)上述構(gòu)型，盤簧通過該盤部件在其外周緣部和其內(nèi)周緣部中的一者處與支承部件接觸的部位將支承部件朝向軸承殼體側(cè)推靠。因此，與支承部件一體地連結(jié)的環(huán)形板也朝向同一側(cè)被推靠，并且被壓靠在軸承殼體上。由于該擠壓，支承部件、可變噴嘴和所述板以浮動狀態(tài)定位而不固定在軸承殼體和渦輪殼體上。
[0018]此外，盤簧的外周緣部和盤簧的內(nèi)周緣部中的一者與支承部件接觸，并且盤簧的外周緣部和盤簧的內(nèi)周緣部中的另一者與渦輪殼體接觸，使得所述間隙被分隔成通向所述通孔和出口的下游空間(第一空間)和不通向它們的上游空間(第二空間)。這樣，已從渦形通路直接流入所述間隙上游的空間內(nèi)的排氣被盤簧密封，并且被抑制漏出到下游空間。此外，已從通孔和軸之間漏出到下游空間的排氣被密封部件抑制流入上游空間內(nèi)。
[0019]以這種方式，單個(gè)部件(盤簧)既用作推靠支承部件的推壓部件，又用作密封所述間隙的密封部件。因此，渦輪增壓器的部件數(shù)量少于推壓部件和密封部件由不同的部件構(gòu)成的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]將在下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中說明本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0021]圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的視圖，并且是示出其中結(jié)合有可變噴嘴機(jī)構(gòu)的渦輪增壓器的總體構(gòu)型的局部剖視圖；
[0022]圖2A和2B是示出本發(fā)明該實(shí)施例中的可變噴嘴機(jī)構(gòu)的一部分的視圖，圖2A是從圖1的左側(cè)看去的側(cè)視圖，而圖2B是從圖1的右側(cè)看去的側(cè)視圖；
[0023]圖3是以擴(kuò)大的比例示出圖1的可變噴嘴機(jī)構(gòu)及其周邊區(qū)域的局部剖視圖；
[0024]圖4是示出就本發(fā)明該實(shí)施例中的可變噴嘴機(jī)構(gòu)及其周邊區(qū)域而言與圖1和3中不同的截面的截面結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；以及
[0025]圖5是以擴(kuò)大的比例示出通常的渦輪增壓器中的可變噴嘴機(jī)構(gòu)及其周邊區(qū)域的局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下文將參照圖1至4說明作為本發(fā)明的具體形式的一個(gè)實(shí)施例。車輛裝設(shè)有發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)燃燒經(jīng)進(jìn)氣通路吸入燃燒室的空氣和供給到燃燒室的燃料的混合物。該發(fā)動機(jī)設(shè)置有圖1所示的渦輪增壓器10。在該渦輪增壓器10中，渦輪軸11可旋轉(zhuǎn)地由軸承13支承在軸承殼體12上。在軸承殼體12的在沿渦輪軸11的軸線LI的方向(下文稱為“軸向方向”)上的一側(cè)(圖1中在右側(cè))相鄰地配置有渦輪殼體14。在軸承殼體12的另一側(cè)(圖1中在左側(cè))相鄰地配置有由多個(gè)部件組成的壓縮機(jī)殼體(未示出)。渦輪殼體14和壓縮機(jī)殼體被緊固到軸承殼體12上。另外，該軸承殼體12、該渦輪殼體14和該壓縮機(jī)殼體構(gòu)成渦輪增壓器10的殼體。
[0027]在渦輪殼體14的中心部形成有沿上述軸向方向延伸的圓筒狀的渦輪室15。在渦輪殼體14中，在渦輪室15的周圍形成有回旋狀的渦形通路16。渦輪室15和渦形通路16經(jīng)由連通通路17彼此連通(參見圖3)。
[0028]順便說一下，軸承殼體12中面向連通通路17的內(nèi)壁面12A和渦輪殼體14中面向連通通路17的內(nèi)壁面14A與上述軸線LI垂直或幾乎垂直。
[0029]在渦輪室15中旋轉(zhuǎn)的渦輪26被固定在渦輪軸11的一端上(圖1中在右側(cè))。在壓縮機(jī)殼體中旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪(未示出)被固定在渦輪軸11的另一端上(圖1中在左側(cè))。
[0030]另外，在具有上述基本構(gòu)型的渦輪增壓器10中，在從發(fā)動機(jī)排出之后已沿渦形通路16流動的排氣E經(jīng)連通通路17吹送到渦輪26上，使得渦輪26被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由渦輪軸11傳遞到壓縮機(jī)葉輪。結(jié)果，在發(fā)動機(jī)中，通過在燃燒室中隨著活塞的移動而產(chǎn)生的負(fù)壓吸入的空氣通過渦輪增壓器10的壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)而被強(qiáng)制傳送(增壓)到燃燒室。以這種方式，對燃燒室充填空氣的效率提高。
[0031]上述渦輪增壓器10中結(jié)合有可變噴嘴機(jī)構(gòu)30?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)30改變連通通路17的排氣流通面積，并且使吹送到渦輪26上的排氣E的流速可變。可變噴嘴機(jī)構(gòu)30是用于調(diào)節(jié)渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)被強(qiáng)制傳送到燃燒室的空氣量的機(jī)構(gòu)。
[0032]接下來將說明該可變噴嘴機(jī)構(gòu)30的總體構(gòu)型。圖2A示出從圖1的左側(cè)看去的可變噴嘴機(jī)構(gòu)30的一部分(噴嘴板31等)，而圖2B示出從圖1的右側(cè)看去的可變噴嘴機(jī)構(gòu)30的一部分(噴嘴板31等)。如圖1、2A和2B所示，可變噴嘴機(jī)構(gòu)30配備有配置在連通通路17中的噴嘴板31和同步環(huán)36。該噴嘴板31和該同步環(huán)35呈圍繞上述軸線LI的圓環(huán)狀。此外，噴嘴板31也簡稱為板。
[0033]在噴嘴板31上，在圍繞上述軸線LI的圓上大致以等角間隔配置有多個(gè)軸32。各個(gè)軸32平行于軸線LI延伸，并且可轉(zhuǎn)動地插入穿過噴嘴板31。每個(gè)可變噴嘴(噴嘴葉片)33在對應(yīng)的一個(gè)軸32的從噴嘴板31露出的一個(gè)區(qū)域(圖1中在右側(cè))中被固定到該軸32上。圖1中，用雙點(diǎn)劃線表示可變噴嘴33之一。此外，每個(gè)臂34的近端部在對應(yīng)的一個(gè)軸32的從噴嘴板31露出的另一端(圖1中在左側(cè))被固定到該軸32上。
[0034]同步環(huán)35在其內(nèi)周面上的多個(gè)部位具有凹部36。每個(gè)上述臂34的遠(yuǎn)端部與這些凹部36中對應(yīng)的一個(gè)凹部接合。從渦輪增壓器10的外部經(jīng)由聯(lián)動件37 (參見圖1)等使同步環(huán)35旋轉(zhuǎn)。亦即，臂39被固定到聯(lián)動件37的轉(zhuǎn)動軸37A上，并且臂39的遠(yuǎn)端部與設(shè)置在同步環(huán)35的內(nèi)周面中的凹部40接合。另外，當(dāng)從渦輪增壓器10的外部經(jīng)由聯(lián)動件37、轉(zhuǎn)動軸37A、臂39等使同步環(huán)35圍繞上述軸線LI轉(zhuǎn)動時(shí)，與同步環(huán)35的多個(gè)凹部36接合的各個(gè)軸34在互相同步的狀態(tài)下圍繞軸32轉(zhuǎn)動(開閉)。由于各軸32的轉(zhuǎn)動，對應(yīng)的一個(gè)可變噴嘴33的開度改變，并且連通通路17的上述排氣流通面積改變。于是，經(jīng)相鄰的可變噴嘴33之間吹送到渦輪26上的排氣E的流速被調(diào)節(jié)。
[0035]例如，在圖2A中，當(dāng)臂39通過聯(lián)動件37等以轉(zhuǎn)動軸37A用作支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，同步環(huán)35由此沿圖2A和2B中用各箭頭表示的方向轉(zhuǎn)動。由于同步環(huán)35的上述轉(zhuǎn)動，各軸32在圖2A中逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，而在圖2B中順時(shí)針轉(zhuǎn)動。作為各軸32的上述轉(zhuǎn)動的結(jié)果，對應(yīng)的一個(gè)可變噴嘴33向關(guān)閉側(cè)轉(zhuǎn)動，并且吹送到渦輪26上的排氣E的流速變高。與以上情況相反，當(dāng)可變噴嘴33向開啟側(cè)轉(zhuǎn)動時(shí)，吹送到渦輪26上的排氣E的流速變低。
[0036]圖3以擴(kuò)大的比例示出圖1中的可變噴嘴機(jī)構(gòu)30及其周邊區(qū)域。此外，圖4以擴(kuò)大的比例示出可變噴嘴機(jī)構(gòu)30及其周邊區(qū)域沿與上述圖1和3不同的截面(延伸通過后述的間隔件47的截面)的截面結(jié)構(gòu)。如圖3和4所示，可變噴嘴機(jī)構(gòu)30除上述構(gòu)型外還配備有配置在上述連通通路17中的支承部件。該支承部件由呈圍繞上述軸線LI的圓環(huán)狀的蓋板41構(gòu)成。蓋板41相對于噴嘴板31配置在移動離開軸承殼體12的一側(cè)(圖3和4中都在右側(cè))。沿軸向方向貫通的通孔42在圍繞上述軸線LI的圓上的多個(gè)部位穿過蓋板41被鉆出。另一方面，用于對應(yīng)的一個(gè)可變噴嘴33的每個(gè)軸32從對應(yīng)的一個(gè)可變噴嘴33向蓋板41側(cè)露出。該軸32的露出區(qū)域可轉(zhuǎn)動地插入穿過對應(yīng)的一個(gè)上述通孔42。因此，各可變噴嘴33以能夠與對應(yīng)的一個(gè)軸32 —體地轉(zhuǎn)動的方式被支承在噴嘴板31和蓋板41上。
[0037]蓋板41通過以大致等角間隔配置在圍繞上述軸線LI的圓上的多個(gè)銷46與噴嘴板31連結(jié)。該圓的直徑大于供多個(gè)上述軸32所配置的圓的直徑。因此，各銷46位于比對應(yīng)的一個(gè)軸32離軸線LI更遠(yuǎn)的部位。各銷46被壓配合在噴嘴板31中，并且被壓配合于在蓋板41中鉆出的對應(yīng)一個(gè)孔45中。
[0038]各銷46在噴嘴板31和蓋板41之間覆蓋有對應(yīng)的一個(gè)圓管狀的間隔件47。這些間隔件47確保噴嘴板31和蓋板41之間與可變噴嘴33 —樣厚的間隙。由于上述連結(jié)，噴嘴板31和蓋板41彼此一體地結(jié)合而構(gòu)成“組裝體48”。在該組裝體48中，被噴嘴板31和蓋板41所夾的范圍是各可變噴嘴33隨同對應(yīng)的一個(gè)軸32 —起轉(zhuǎn)動(開閉)的范圍(操作范圍A)。
[0039]此外，在渦輪增壓器10中，在組裝體48的蓋板41和渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A之間的間隙G中圍繞渦輪26配置有密封部件。該密封部件由通過彈性體如金屬板等呈圓環(huán)狀形成的盤簧50構(gòu)成。該間隙G是考慮例如即使在渦輪殼體14等在冷態(tài)和熱態(tài)之間轉(zhuǎn)變期間發(fā)生熱變形(收縮或膨脹)時(shí)或者即使在渦輪增壓器10的構(gòu)成部件的精度分散時(shí)也確保組裝體48在軸承殼體12和渦輪殼體14之間的安裝空間的可能性而設(shè)置的。
[0040]盤簧50在通孔42相對于排氣流的上游密封上述間隙G。此外，盤簧50還具有沿軸向方向推壓組裝體48以將組裝體48壓靠在軸承殼體12的內(nèi)壁面12A上的作用。盤簧50呈圓錐狀(漸縮狀)形成而隨著離盤簧50的中心部的距離減小而靠近渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A。
[0041]盤簧50的外周緣部52呈圍繞軸線LI的圓環(huán)狀，并且在比所有孔45都離軸線LI更遠(yuǎn)的部位與蓋板41接觸。如上所述，各孔45位于比對應(yīng)的一個(gè)通孔42離軸線LI更遠(yuǎn)的部位。因此，上述外周緣部52在比所有通孔42都離軸線LI更遠(yuǎn)的部位與蓋板41接觸。盤簧50的內(nèi)周緣部51呈圍繞軸線LI的圓環(huán)狀，并且與渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A接觸。這種情況下，內(nèi)周緣部51在比所有通孔42都離渦輪26更近的部位與內(nèi)壁面14A接觸。
[0042]由于向上述內(nèi)周緣部51和上述外周緣部52施加載荷，盤簧50沿使得盤簧50在其軸向方向上的尺寸減小的方向彎曲(彈性變形)。盤簧50在其外周緣部52將組裝體48(蓋板41)朝向軸承殼體12側(cè)推靠。由于該推壓，噴嘴板31被壓靠在軸承殼體12的內(nèi)壁面12A上。
[0043]此外，在朝向渦輪26側(cè)與蓋板41稍微間隔開的狀態(tài)下朝向軸承殼體12側(cè)延伸的凸出部18與渦輪殼體14 一體地形成。凸出部18呈圍繞軸線LI的圓環(huán)狀，位于蓋板41和渦輪26之間，并且構(gòu)成上述渦輪室15的內(nèi)壁面的一部分。此外，建立間隙G和可變噴嘴33的操作范圍A—也就是可變噴嘴33的分別相對于排氣流位于軸32的下游的那些區(qū)域一之間的連通的通路43由在蓋板41和凸出部18之間平行于軸線LI延伸的環(huán)形空間構(gòu)成。該通路43的下游端(操作范圍A中的開口區(qū)域)構(gòu)成排氣E在間隙G中的出口 44。因此，出口 44位于渦輪26相對于排氣流的上游。
[0044]根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的渦輪增壓器10如上所述地構(gòu)造而成。接下來將說明該渦輪增壓器10的操作。通過發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的排氣E在流過排氣通路的過程中流入渦輪增壓器10，并且沿渦輪殼體14的渦形通路16流動。該排氣E經(jīng)過相鄰的可變噴嘴33之間，并且被吹送到渦輪室15內(nèi)的渦輪26上。由于該排氣E的吹送，渦輪26被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。因此，與渦輪26共軸的壓縮機(jī)葉輪與渦輪26 —體地旋轉(zhuǎn)以使發(fā)動機(jī)增壓。
[0045]可變噴嘴33通過從渦輪增壓器10的外部操作聯(lián)動件37等而轉(zhuǎn)動，并且可變噴嘴33的開度由此改變。因此，吹送到渦輪26上的排氣E的流速改變，渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速改變，并且發(fā)動機(jī)的增壓壓力被調(diào)節(jié)。
[0046]在此應(yīng)該注意的是，盡管上述渦輪增壓器10具有在蓋板41和渦輪殼體14之間的間隙G，但該間隙G在上述通孔42相對于排氣流的上游被盤簧50密封。亦即，在渦輪增壓器10中，在組裝體48(蓋板41)和渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A之間，盤簧50沿軸向方向彈性變形，并且結(jié)合有蓄積在其中的彈性能。
[0047]盤簧50的外周緣部52保持與其接觸的蓋板41被用于釋放盤簧50的彈性能的力(彈性回復(fù)力和推壓力)沿軸向方向恒定地推壓。該盤簧50的推壓力經(jīng)由間隔件47和銷46傳遞到噴嘴板31。由于該推壓力的傳遞，組裝體48朝向軸承殼體12側(cè)移位，并且噴嘴板31的一部分被壓靠在軸承殼體12的內(nèi)壁面12A上。由于該擠壓，組裝體48以浮動狀態(tài)定位而未固定在殼體12和14兩者上。
[0048]此外，盤簧50的外周緣部52在離軸線LI比通孔42遠(yuǎn)的部位與蓋板41接觸，并且盤簧50的內(nèi)周緣部51與渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A接觸。處于這種接觸狀態(tài)的盤簧50將間隙G分隔成通向通孔42、孔45和通路43 (出口 44)的下游空間SI和不通向通孔42、孔45和通路43 (出口 44)的上游空間S2。這樣，已從渦形通路16直接流入上游空間S2的排氣E被盤簧50密封，并且被抑制漏出到下游空間SI。
[0049]順便說一下，為了使各可變噴嘴33與對應(yīng)的一個(gè)軸32 —體地轉(zhuǎn)動，該對應(yīng)的一個(gè)軸32可轉(zhuǎn)動地插入穿過對應(yīng)的一個(gè)通孔42。因此，在各軸32與對應(yīng)的一個(gè)通孔42的內(nèi)壁面之間形成有很大的間隙。因而，排氣E在通過相鄰的可變噴嘴33之間的過程中可經(jīng)通孔42和軸32之間漏出到間隙G(空間SI)。該排氣E沿間隙G(空間SI)流向相對于排氣流的下游。排氣E在軸32相對于排氣流的下游流過建立上述間隙G(空間SI)和可變噴嘴33的操作范圍A之間的連通的通路43。該排氣E經(jīng)通路43的在操作范圍A中的開口區(qū)域(出口 44)被引導(dǎo)到操作范圍A，并且返回渦輪26相對于排氣流的上游。該排氣E隨同已通過相鄰的可變噴嘴33之間的排氣E —起被吹送到渦輪26上，并且用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動渦輪26。
[0050]根據(jù)上文詳細(xì)說明的本發(fā)明的實(shí)施例，可獲得以下效果。(I)在結(jié)合有可變噴嘴機(jī)構(gòu)30并且盤簧50作為密封部件配置在組裝體48的蓋板41與渦輪殼體14的內(nèi)表面14A之間的間隙G中的渦輪增壓器10中，排氣E在間隙G中的出口 44設(shè)置在渦輪26相對于排氣流的上游。
[0051]因而，即使在排氣E暫時(shí)從軸32和支承可變噴嘴機(jī)構(gòu)30中的可變噴嘴33的蓋板41的通孔42之間漏出到間隙G(空間SI)時(shí)，排氣E也能從出口 44返回渦輪26相對于排氣流的上游，并且能用于使渦輪26旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，與排氣E在渦輪26相對于排氣流的下游排出的渦輪增壓器(日本專利申請公報(bào)N0.2009-144545 (JP-2009-144545A))相比，渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速不太會降低，并且能更加抑制增壓壓力的降低。
[0052](2)設(shè)置了建立間隙G和可變噴嘴33的操作范圍A之間的連通的通路43，并且該通路43在操作范圍A中的開口區(qū)域用作出口 44。這樣，已從通孔42和軸32之間漏出到間隙G (空間SI)的排氣E被通路43引導(dǎo)到可變噴嘴33的操作范圍A側(cè)，并且使其從出口44流到操作范圍A。排氣E由此能返回渦輪26相對于排氣流的上游。
[0053](3)渦輪殼體14設(shè)置有朝向軸承殼體12側(cè)延伸并在與蓋板41間隔開的狀態(tài)下位于蓋板41和渦輪26之間的凸出部18，并且通路43由蓋板41和凸出部18之間的環(huán)形空間構(gòu)成。
[0054]這樣，已通過通孔42和軸32之間漏出到間隙G(空間SI)的排氣E能被蓋板41和凸出部18之間的通路43引導(dǎo)到可變噴嘴33的操作范圍A側(cè)，并且能使其從出口 44流到操作范圍A。
[0055]以這種方式，凸出部18和蓋板41之間的空間被利用為建立間隙G和操作范圍A之間的連通的通路43。因此，不需要另外設(shè)置通路43。
[0056]此外，蓋板41與渦輪殼體14(凸出部18)分開。因此，即使在渦輪殼體14由于熱等而變形時(shí)，也能防止或抑制變形的影響施加于蓋板41。
[0057](4)環(huán)形噴嘴板31配置成與蓋板41以將可變噴嘴33夾在其間的方式相對，并且蓋板41通過銷46和間隔件47與噴嘴板31 —體地結(jié)合。在間隙G中，盤簧50以包圍渦輪26的狀態(tài)配置。在盤簧50彈性變形成使得其在沿軸線LI的方向上的尺寸減小的情況下，盤簧50的外周緣部52保持與蓋板41接觸，并且盤簧50的內(nèi)周緣部51保持與渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A接觸。
[0058]這樣，蓋板41能被盤簧50推壓，噴嘴板31能被壓靠在軸承殼體12的內(nèi)壁面12A上，并且組裝體48能以浮動狀態(tài)定位而不固定在軸承殼體12和渦輪殼體14上。
[0059]此外，間隙G被盤簧50分隔成通向通孔42和出口 44的下游空間SI以及不通向通孔42和出口 44的上游空間S2。這樣，已從渦形通路16直接流入上游空間S2的排氣E被盤簧50密封，并且能被抑制漏出到下游空間SI。此外，已從通孔42和軸32之間漏出到下游空間SI的排氣E能被盤簧50抑制流入上游空間S2。
[0060]以這種方式，單個(gè)部件(盤簧50)既用作推靠蓋板41的推壓部件，又用作密封間隙G的密封部件。因此，能使渦輪增壓器10的部件數(shù)量少于推壓部件和密封部件由不同部件構(gòu)成的情況。
[0061](5)盤簧50的外周緣部52在離軸線LI比所有銷46的孔45都遠(yuǎn)的部位與蓋板41保持接觸。這樣，即使當(dāng)在相鄰的可變噴嘴33之間流動的排氣E從蓋板41的孔45和銷46之間漏出到間隙G時(shí)，也可使排氣E從出口 44返回渦輪26相對于排氣流的上游，并且利用排氣E來使渦輪26旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，能使渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速不易降低，并且能進(jìn)一步抑制增壓壓力降低。
[0062](6)僅通過盤簧50的推壓力，可變噴嘴機(jī)構(gòu)30的組裝體48通過被壓靠在軸承殼體12上而被定位。這樣，組裝體48能以比較小的尺寸構(gòu)成，能減小組裝體48的各構(gòu)件之間的溫差，并且能降低高溫時(shí)的熱變形程度。
[0063]此外，組裝體48未被強(qiáng)制固定在噴嘴板31等的外徑側(cè)。因此，能減少對變形的約束，并且能減小熱變形程度。鑒于這些事實(shí)，即使在噴嘴板31和可變噴嘴33之間的間隙或蓋板41和可變噴嘴33之間的間隙減小時(shí)，也可避免可變噴嘴33在高溫時(shí)的剛硬化等。可變噴嘴33的剛硬化是可變噴嘴33由于在轉(zhuǎn)動(開閉)時(shí)與噴嘴板31和蓋板41的接觸而變得不易移動或不可移動的現(xiàn)象。結(jié)果，能改善渦輪性能。亦即，能提高渦輪效率。
[0064]順便說一下，本發(fā)明能以下文將說明的本發(fā)明的其它實(shí)施例來實(shí)施。在排氣E在間隙G中的出口 44位于渦輪26相對于排氣流的上游的前提下，出口 44可設(shè)置在與本發(fā)明的上述實(shí)施例的部位不同的部位。該部位可以是相對于排氣流更位于上游且比在本發(fā)明的上述實(shí)施例中更靠近軸32的部位。此外，該部位可相對于排氣流位于軸32的上游。
[0065]蓋板41可配置成與凸出部18接觸。另外，具有出口 44的通路43可設(shè)置在位于蓋板41和凸出部18之間的邊界區(qū)域中。
[0066]本發(fā)明的上述實(shí)施例中的蓋板41可設(shè)置有具有出口 44的通路43。凸出部18可與蓋板41 一體地設(shè)置而不是與渦輪殼體14 一體地設(shè)置，并且具有該凸出部18的蓋板41可設(shè)置有具有出口 44的通路43。
[0067]凸出部18可設(shè)置有具有出口 44的通路43。通路43可不必設(shè)置成平行于軸線LI，而是可設(shè)置成相對于軸線LI傾斜。
[0068]通路43可不必呈環(huán)形。通路43可在沿周向方向互相間隔開的多個(gè)部位設(shè)置在圍繞軸線LI的圓上。與本發(fā)明的上述實(shí)施例相反，盤簧50可在其內(nèi)周緣部51與蓋板41保持接觸，并且可在其外周緣部52與渦輪殼體14的內(nèi)壁面14A保持接觸。但是，這種情況下，盤簧50的內(nèi)周緣部51在通孔42的相對于排氣流的上游與蓋板41保持接觸。
[0069]盤簧50需要在通孔42的相對于排氣流的上游與蓋板41保持接觸。但是，盤簧50可在其任何部位與渦輪殼體14保持接觸。例如，盤簧50可在通孔42的相對于排氣流的上游與渦輪殼體14保持接觸。
[0070]在從銷46和孔45之間流動的排氣E的量小得可忽略不計(jì)的情況下，盤簧50可在孔45的相對于排氣流的下游(但在通孔42的上游)與蓋板41保持接觸。
[0071]密封部件可由除推壓可變噴嘴機(jī)構(gòu)30的組裝體48的部件以外的其它部件構(gòu)成。例如，密封部件可由墊片構(gòu)成而不是由盤簧構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪增壓器，包括: 渦輪殼體，所述渦輪殼體具有在渦輪室周圍的回旋狀的渦形通路； 渦輪，所述渦輪設(shè)置在渦輪軸上，在所述渦輪室中旋轉(zhuǎn)，并且在從發(fā)動機(jī)排出之后已沿所述渦形通路流動的排氣吹送到其上時(shí)被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動； 環(huán)形的支承部件，所述支承部件配置在所述渦形通路和所述渦輪室之間，并且在所述渦輪周圍的多個(gè)部位具有在沿所述渦輪軸的軸線的方向上貫通的通孔； 多個(gè)可變噴嘴，所述可變噴嘴以可開閉的方式由插入穿過各個(gè)所述通孔的軸支承在所述支承部件上，并且通過其開度的變化使吹送到所述渦輪上的排氣的流速可變；和 環(huán)形的密封部件，所述密封部件配置成圍繞所述渦輪，并且將所述支承部件和所述渦輪殼體之間在沿所述軸線的方向上的間隙分隔成與排氣的面向所述通孔并相對于排氣流設(shè)置在所述渦輪的上游的出口連通的第一空間和與所述渦形通路連通的第二空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，設(shè)置有建立所述第一空間和所述可變噴嘴的操作范圍之間的連通的通路，并且所述出口由所述通路的在所述操作范圍內(nèi)的開口區(qū)域構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪殼體設(shè)置有凸出部，所述凸出部朝向可旋轉(zhuǎn)地支承所述渦輪軸的軸承殼體側(cè)延伸并在與所述支承部件間隔開的狀態(tài)下位于所述支承部件和所述渦輪之間，并且所述通路由所述支承部件和所述凸出部之間的空間構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，還包括: 環(huán)形板，所述環(huán)形板配置成與所述支承部件以將所述可變噴嘴夾在其間的方式相對并與所述支承部件一體地連結(jié)，其中 所述密封部件由配置成在所述間隙中圍繞所述渦輪的盤簧構(gòu)成，并且所述盤簧在彈性變形成使得所述盤簧在沿所述軸線的方向上的尺寸減小的狀態(tài)下在其外周緣部和其內(nèi)周緣部中的一者處與所述支承部件接觸并在其外周緣部和其內(nèi)周緣部中的另一者處與所述渦輪殼體接觸，由此將所述支承部件朝向支承所述渦輪軸的軸承殼體側(cè)推靠，將所述板壓靠在所述軸承殼體上，并且作為所述密封部件將所述間隙分隔成所述第一空間和所述第二空間。
【文檔編號】F01D17/16GK103946485SQ201280056488
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】池上弘晃, 樹杉剛 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社豐田自動織機(jī)