可變幾何形狀噴嘴及相關(guān)聯(lián)的操作方法
【專利摘要】本方法包括移動(dòng)第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置，以控制橫跨渦輪的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)控制特性。渦輪包括具有多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的噴嘴。多個(gè)主葉片聯(lián)接于第一支承件，并且多個(gè)串聯(lián)葉片聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件。
【專利說明】可變幾何形狀噴嘴及相關(guān)聯(lián)的操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及噴嘴，并且更特別地涉及例如用于渦輪增壓器中的渦輪的可變幾何形狀噴嘴。

【背景技術(shù)】
[0002]固定幾何形狀渦輪增壓器通常設(shè)計(jì)用于內(nèi)燃機(jī)的特定操作狀態(tài)。因此，此類渦輪增壓器可橫跨寬范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處于非設(shè)計(jì)狀態(tài)。固定幾何形狀渦輪增壓器的性能可在部分負(fù)載操作期間降低，并且因此可引入與滿足排放和性能的空氣處理要求相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)?？勺儙缀涡螤顪u輪增壓器可用于解決與固定幾何形狀渦輪增壓器相關(guān)聯(lián)的問題。部分負(fù)載狀態(tài)的最佳渦輪要求可非常不同于滿負(fù)載下的最佳要求?？勺儙缀涡螤顪u輪增壓器(VGT)通過允許渦輪噴嘴的有效尺寸從部分負(fù)載到滿負(fù)載操作狀態(tài)變化來解決此類限制。
[0003]有效渦輪尺寸主要由渦輪噴嘴喉部面積確定?？勺儑娮鞙u輪改變有效的噴嘴喉部面積和轉(zhuǎn)角，以便實(shí)現(xiàn)渦輪操作特性的變化。噴嘴喉部面積取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變化?？勺儑娮鞙u輪在滿負(fù)載和部分負(fù)載狀態(tài)兩者期間提供瞬變響應(yīng)益處和比燃料消耗益處?？勺儑娮鞙u輪還允許對(duì)于不同操作狀態(tài)定制空氣處理系統(tǒng)。
[0004]常規(guī)可變幾何形狀渦輪增壓器實(shí)施為具有可旋轉(zhuǎn)/滑動(dòng)噴嘴引導(dǎo)導(dǎo)葉。在一個(gè)常規(guī)實(shí)施中，各個(gè)噴嘴翼型件為圍繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的單獨(dú)的件。各個(gè)噴嘴翼型件需要套管/軸承/密封件，并且需要機(jī)械上復(fù)雜的促動(dòng)機(jī)構(gòu)。大數(shù)量的構(gòu)件、密封件和移動(dòng)部分使常規(guī)VGT系統(tǒng)從成本和可靠性觀點(diǎn)看是無吸引力的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)不例性實(shí)施例，公開了一種方法。該方法包括移動(dòng)第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置，以控制橫跨渦輪的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)特性。渦輪包括具有多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的噴嘴。多個(gè)主葉片聯(lián)接于第一支承件，并且多個(gè)串聯(lián)葉片聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件。
[0006]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，公開了一種噴嘴。噴嘴包括聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片，以及聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片。第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
[0007]根據(jù)又一個(gè)示例性實(shí)施例，公開了一種系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有噴嘴的機(jī)器。噴嘴包括聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片，以及聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片。第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
[0008]一種方法，包括:移動(dòng)第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置，以控制橫跨渦輪的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)控制特性，其中渦輪包括具有多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的噴嘴；其中多個(gè)主葉片聯(lián)接于第一支承件，并且多個(gè)串聯(lián)葉片聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件。
[0009]優(yōu)選地，該方法還包括使第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)關(guān)于彼此沿周向方向移動(dòng)。
[0010]優(yōu)選地，該方法還包括使第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)關(guān)于彼此沿軸向方向移動(dòng)。
[0011]優(yōu)選地，該方法還包括改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置以改變噴嘴的有效復(fù)合喉部面積。
[0012]優(yōu)選地，該方法還包括取決于聯(lián)接于渦輪的發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載來改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
[0013]優(yōu)選地，流動(dòng)特性包括橫跨渦輪的質(zhì)量流、功率和壓力比。
[0014]一種噴嘴，包括:聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片；以及聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片，其中第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
[0015]優(yōu)選地，噴嘴還包括聯(lián)接于第一支承件的促動(dòng)器連桿。
[0016]優(yōu)選地，噴嘴還包括聯(lián)接于第二支承件的促動(dòng)器連桿。
[0017]優(yōu)選地，第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠沿周向方向關(guān)于彼此移動(dòng)。
[0018]優(yōu)選地，第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠沿軸向方向關(guān)于彼此移動(dòng)。
[0019]優(yōu)選地，多個(gè)主葉片的一部分配置成與多個(gè)串聯(lián)葉片的一部分重疊。
[0020]優(yōu)選地，多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置能夠變化以改變噴嘴的有效復(fù)合喉部面積。
[0021]一種系統(tǒng)，包括:具有噴嘴的機(jī)器，噴嘴包括:聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片；以及聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片，其中第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
[0022]優(yōu)選地，噴嘴還包括聯(lián)接于第一支承件的促動(dòng)器連桿。
[0023]優(yōu)選地，噴嘴還包括聯(lián)接于第二支承件的促動(dòng)器連桿。
[0024]優(yōu)選地，第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠沿周向方向關(guān)于彼此移動(dòng)。
[0025]優(yōu)選地，第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠沿軸向方向關(guān)于彼此移動(dòng)。
[0026]優(yōu)選地，多個(gè)主葉片的一部分配置成與多個(gè)串聯(lián)葉片的一部分重疊。
[0027]優(yōu)選地，多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置能夠變化以改變噴嘴的有效復(fù)合喉部面積。
[0028]優(yōu)選地，機(jī)器包括:發(fā)動(dòng)機(jī)，聯(lián)接于發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器；其中渦輪增壓器包括聯(lián)接于渦輪的壓縮機(jī)；其中渦輪包括噴嘴。
[0029]優(yōu)選地，渦輪增壓器為高壓渦輪增壓器。
[0030]優(yōu)選地，渦輪增壓器為低壓渦輪增壓器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]當(dāng)參照附圖來閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在該附圖中，相似標(biāo)記遍及附圖表示相似的部件，其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖4a為根據(jù)圖2的實(shí)施例的位于渦輪內(nèi)的可變幾何形狀噴嘴的正視透視圖；
圖4b為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位于渦輪內(nèi)的可變幾何形狀噴嘴的后視透視圖；
圖5為根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的可變幾何形狀噴嘴的正視透視圖；
圖6a為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可變幾何形狀噴嘴的多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的區(qū)段的立面圖；以及
圖6b為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可變幾何形狀噴嘴的多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的區(qū)段的立面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，公開了用于機(jī)器的可變幾何形狀噴嘴。可變幾何形狀噴嘴包括聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片，以及聯(lián)接于配置成與第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片。第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。此類構(gòu)造相比于常規(guī)系統(tǒng)減少了部件的數(shù)量，并且降低了與系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)和成本。在一個(gè)實(shí)施例中，第一支承件和第二支承件中的各個(gè)具有相同半徑，并且通過相對(duì)軸向間隙與彼此分開。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，公開了具有示例性可變幾何形狀噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，公開了用于促動(dòng)示例性可變幾何形狀噴嘴的方法。
[0033]參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)11的示意圖。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括渦輪增壓器13和內(nèi)燃機(jī)15。渦輪增壓器13包括經(jīng)由渦輪增壓器軸21聯(lián)接于渦輪19的壓縮機(jī)17。本文應(yīng)當(dāng)注意的是，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的構(gòu)造為示例性實(shí)施例，并且不應(yīng)當(dāng)看作是本發(fā)明的限制。
[0034]壓縮機(jī)17操作成壓縮空氣，并且將壓縮空氣經(jīng)由后冷卻器25給送至發(fā)動(dòng)機(jī)15的多個(gè)缸23。壓縮空氣流過后冷卻器34，使得在輸送到多個(gè)缸23中之前，空氣的溫度降低。
[0035]渦輪19使來自發(fā)動(dòng)機(jī)15的排出氣體膨脹，用于從排出氣體提取能量用于使聯(lián)接于壓縮機(jī)17的渦輪增壓器軸21旋轉(zhuǎn)。來自渦輪19的膨脹氣體通過排氣器噴出。在所示的實(shí)施例中，排出氣體的至少一部分可再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)15的缸23中。
[0036]在所示的實(shí)施例中，渦輪增壓器13的渦輪19包括可變幾何形狀噴嘴27，用于選擇性地控制燃燒氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)15穿過渦輪19的流。本文應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管本文參照渦輪討論了示例性可變幾何形狀噴嘴27，但可變幾何形狀噴嘴27還可適用于需要?dú)鈶B(tài)介質(zhì)流的控制的其它構(gòu)件。
[0037]盡管本文公開了內(nèi)燃機(jī)15，但可變幾何形狀噴嘴27還適用于其它類型的機(jī)器。在另一個(gè)特定實(shí)施例中，示例性可變幾何形狀噴嘴27還可適用于燃?xì)鉁u輪。其它應(yīng)用可包括但不限于徑流機(jī)器、軸流機(jī)器等。發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用可包括但不限于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、靜止發(fā)動(dòng)機(jī)等。
[0038]參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的示意圖。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括低壓渦輪增壓器12、高壓渦輪增壓器14和內(nèi)燃機(jī)16。低壓渦輪增壓器12包括經(jīng)由渦輪增壓器軸22聯(lián)接于渦輪20的低壓壓縮機(jī)18。高壓渦輪增壓器14包括經(jīng)由渦輪增壓器軸28聯(lián)接于渦輪26的高壓壓縮機(jī)24。本文應(yīng)當(dāng)注意的是，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的構(gòu)造為示例性實(shí)施例，并且不應(yīng)當(dāng)看作是本發(fā)明的限制。
[0039]低壓壓縮機(jī)18操作成將壓縮空氣經(jīng)由級(jí)間冷卻器30供應(yīng)至高壓壓縮機(jī)24。空氣的溫度由于低壓壓縮機(jī)18中的壓縮而升高。壓縮空氣流過級(jí)間冷卻器30，使得在輸送到高壓壓縮機(jī)24中之前空氣溫度降低。高壓壓縮機(jī)24操作成進(jìn)一步壓縮空氣并且經(jīng)由后冷卻器34將壓縮空氣給送至發(fā)動(dòng)機(jī)16的多個(gè)缸32。壓縮空氣流過后冷卻器34，使得在輸送到多個(gè)缸32中之前，空氣的溫度降低。
[0040]渦輪26使來自發(fā)動(dòng)機(jī)16的排出氣體膨脹，用于從排出氣體提取能量用于使聯(lián)接于高壓壓縮機(jī)24的渦輪增壓器軸28旋轉(zhuǎn)。來自渦輪26的膨脹氣體在通過排氣器噴出之前在渦輪20中進(jìn)一步膨脹。渦輪20使排出氣體膨脹用于從排出氣體提取能量用于使聯(lián)接于低壓壓縮機(jī)18的渦輪增壓器軸22旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，排出氣體的至少一部分可再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)16的缸32中。
[0041]在所示的實(shí)施例中，高壓渦輪增壓器14的渦輪26包括可變幾何形狀噴嘴40，用于選擇性地控制燃燒氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)16穿過渦輪26的流。在一些其它實(shí)施例中，可變幾何形狀噴嘴40例如可配置在低壓渦輪增壓器12內(nèi)。本文應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管本文參照渦輪討論了示例性可變幾何形狀噴嘴40，但可變幾何形狀噴嘴40還可適用于需要?dú)鈶B(tài)介質(zhì)流的控制的其它構(gòu)件。
[0042]參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的示意圖。所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10類似于圖2的實(shí)施例，除了低壓渦輪增壓器12的渦輪20包括可變幾何形狀噴嘴40用于選擇性地控制燃燒氣體從渦輪26穿過渦輪20的流。具體而言，可變幾何形狀噴嘴40用于控制橫跨渦輪的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)控制特性，諸如功率、壓力比、質(zhì)量流。
[0043]參照?qǐng)D4a，例如，示出了位于渦輪26 (圖2中所示)內(nèi)的可變幾何形狀噴嘴40的正視透視圖。如先前討論的，可變幾何形狀噴嘴40用于選擇性地控制燃燒氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)穿過渦輪的流。噴嘴40包括間隔開且聯(lián)接于第一支承件44 (例如，外徑導(dǎo)葉環(huán))的多個(gè)主葉片42，以及間隔開且聯(lián)接于第二支承件46 (例如，內(nèi)徑導(dǎo)葉環(huán))的多個(gè)串聯(lián)葉片(圖4a中未示出)。第一支承件44和第二支承件46可圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線限定，使得第一支承件44和第二支承件46中的各個(gè)具有相同半徑，并且通過相對(duì)軸向間隙39與彼此分開。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一支承件44和第二支承件46沿徑向分開。在特定實(shí)施例中，第二支承件46關(guān)于第一支承件44沿徑向向內(nèi)配置。
[0044]多個(gè)主葉片42和串聯(lián)葉片形成剛性結(jié)構(gòu)組件，其在操作期間容納熱負(fù)載和空氣動(dòng)力負(fù)載。在所示的實(shí)施例中，可變幾何形狀噴嘴40構(gòu)成渦輪中的葉片(導(dǎo)葉)的一級(jí)。在公開的實(shí)施例中，各個(gè)串聯(lián)葉片與各個(gè)主葉片42交錯(cuò)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的串聯(lián)葉片可與多個(gè)主葉片42交替。換言之，在其它非限制性實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)葉片可在各個(gè)主葉片42之間交替。
[0045]在所示實(shí)施例中，多個(gè)促動(dòng)器連桿47聯(lián)接于第二支承件46。聯(lián)接于一個(gè)或更多個(gè)促動(dòng)器(圖4a中未示出)的多個(gè)促動(dòng)器連桿47用于移動(dòng)第二支承件46。在一個(gè)實(shí)施例中，第一支承件44是靜止的。在所示的實(shí)施例中，第一支承件44包括外區(qū)段41和內(nèi)區(qū)段43。具體而言，多個(gè)主葉片42配置在外區(qū)段41與內(nèi)區(qū)段43之間。在某些實(shí)施例中，第二支承件46能夠關(guān)于第一支承件44沿軸向方向50移動(dòng)。在某些實(shí)施例中，第二支承件46能夠關(guān)于第一支承件44沿周向方向52移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，促動(dòng)器連桿47可包括協(xié)同環(huán)、促動(dòng)器臂和心軸。還構(gòu)想出其它類型的促動(dòng)器。
[0046]參照?qǐng)D4b，示出了位于渦輪內(nèi)的可變幾何形狀噴嘴40的后視透視圖。所示的實(shí)施例具有間隔開且聯(lián)接于第一支承件44的多個(gè)主葉片(圖4b中未示出)和間隔開且聯(lián)接于第二支承件46的多個(gè)串聯(lián)葉片54。多個(gè)促動(dòng)器連桿47聯(lián)接于第二支承件46。聯(lián)接于一個(gè)或更多個(gè)促動(dòng)器(圖4b中未示出)的促動(dòng)器連桿47用于使第二支承件46關(guān)于第一支承件44沿軸向方向50和/或周向方向52移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一支承件44是靜止的。在一些其它實(shí)施例中，第一支承件44和第二支承件46兩者可移動(dòng)。
[0047]在所示的實(shí)施例中，第二支承件46包括外區(qū)段45和內(nèi)區(qū)段49。具體而言，多個(gè)串聯(lián)葉片54配置在外區(qū)段45與內(nèi)區(qū)段49之間。在所示實(shí)施例中，多個(gè)促動(dòng)器連桿47聯(lián)接于外區(qū)段45。
[0048]多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片54關(guān)于彼此的位置取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變化。在某些實(shí)施例中，主葉片在滿負(fù)載狀態(tài)下關(guān)于串聯(lián)葉片54的位置不同于主葉片在部分負(fù)載狀態(tài)下關(guān)于串聯(lián)葉片54的位置。
[0049]示例性可變幾何形狀噴嘴40允許改變主葉片和串聯(lián)葉片54關(guān)于彼此的定位的自由度。主葉片和串聯(lián)葉片54的位置變化性可用于改變噴嘴40的有效復(fù)合喉部面積，并且由此改變橫跨渦輪的壓力比。本文應(yīng)當(dāng)注意的是，有效復(fù)合喉部面積稱為組合的主葉片和串聯(lián)葉片噴嘴構(gòu)造的最小流動(dòng)面積。橫跨渦輪的壓力比的變化允許發(fā)動(dòng)機(jī)的更靈活操作。換言之，改變主葉片和串聯(lián)葉片54關(guān)于彼此的位置便于針對(duì)滿負(fù)載和部分負(fù)載操作狀態(tài)改變發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0050]參照?qǐng)D5，示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的可變幾何形狀噴嘴51的正視透視圖。噴嘴51包括間隔開且聯(lián)接于第一支承件57的多個(gè)主葉片53，以及間隔開且聯(lián)接于第二支承件59的多個(gè)串聯(lián)葉片(圖5中未示出)。第一支承件57和第二支承件59可圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線限定，使得第一支承件57和第二支承件59中的各個(gè)具有相同半徑，并且通過相對(duì)軸向間隙60與彼此分開。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一支承件57和第二支承件59沿徑向分開。在特定實(shí)施例中，第二支承件59關(guān)于第一支承件57沿徑向向內(nèi)配置。
[0051]在所示實(shí)施例中，多個(gè)促動(dòng)器連桿62聯(lián)接于第一支承件57。聯(lián)接于一個(gè)或更多個(gè)促動(dòng)器(圖5中未示出)的多個(gè)促動(dòng)器連桿62用于移動(dòng)第一支承件57。在一個(gè)實(shí)施例中，第二支承件59是靜止的。在所示的實(shí)施例中，第一支承件57包括外區(qū)段64和內(nèi)區(qū)段66。具體而言，多個(gè)主葉片53配置在外區(qū)段64與內(nèi)區(qū)段66之間。在某些實(shí)施例中，第一支承件57能夠關(guān)于第二支承件59沿軸向方向68移動(dòng)。在某些其它實(shí)施例中，第一支承件57能夠關(guān)于第二支承件59沿周向方向70移動(dòng)。
[0052]參照?qǐng)D6a和圖6b，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可變幾何形狀噴嘴40的區(qū)段的立面圖。圖6a不出了噴嘴40的一個(gè)位置，并且圖6b不出了噴嘴40的另一個(gè)位置。噴嘴40包括聯(lián)接于第一支承件44的多個(gè)主葉片42，以及聯(lián)接于第二支承件46的多個(gè)串聯(lián)葉片54。在所示的實(shí)施例中，多個(gè)主葉片42的至少一部分配置成與多個(gè)串聯(lián)葉片54的至少一部分重疊。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，促動(dòng)器使第一支承件44移動(dòng)以便改變多個(gè)主葉片42關(guān)于多個(gè)串聯(lián)葉片54的位置，以選擇性地改變噴嘴40的有效復(fù)合喉部面積55。如果第一支承件44關(guān)于第二支承件46沿軸向方向50位移，則主葉片42的位置關(guān)于串聯(lián)葉片54沿軸向方向50相應(yīng)地調(diào)整。類似地，如果第一支承件44關(guān)于第二支承件46沿周向方向52移動(dòng)，則主葉片42的位置關(guān)于串聯(lián)葉片54沿周向方向52相應(yīng)地調(diào)整。
[0054]在另一個(gè)實(shí)施例中，促動(dòng)器經(jīng)由促動(dòng)器連桿使第二支承件46移動(dòng)以便改變多個(gè)串聯(lián)葉片54關(guān)于多個(gè)主葉片42的位置，以選擇性地改變噴嘴40的有效復(fù)合喉部面積55。如果第二支承件46關(guān)于第一支承件44沿軸向方向50移動(dòng)，則串聯(lián)葉片54的位置關(guān)于主葉片42沿軸向方向50相應(yīng)地調(diào)整。類似地，如果第二支承件46關(guān)于第一支承件44沿周向方向52移動(dòng)，則串聯(lián)葉片54的位置關(guān)于主葉片42沿周向方向52相應(yīng)地調(diào)整。在特定實(shí)施例中，沿周向方向52的葉片42，54的最大移動(dòng)為大約10度。
[0055]例如，可變幾何形狀渦輪典型地在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中使用以解決在發(fā)動(dòng)機(jī)的部分負(fù)載操作期間的功率要求?？勺儙缀涡螤顪u輪的使用避免了需要使用廢物門，并且通過降低泵送損失而改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)效率。然而，可變幾何形狀渦輪具有與易于故障的大數(shù)量的移動(dòng)構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的問題。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示例性可變幾何形狀噴嘴改變渦輪的噴嘴喉部面積，并且還改變噴嘴轉(zhuǎn)角以改變由渦輪生成的功率。示例性可變幾何形狀噴嘴40具有最小移動(dòng)部分，并且由此減小了復(fù)雜性，因?yàn)橹魅~片42聯(lián)接于一個(gè)支承件，而串聯(lián)葉片54聯(lián)接于另一個(gè)支承件。僅對(duì)應(yīng)的支承件被促動(dòng)以改變主葉片42和/或串聯(lián)葉片54的位置。
[0056]盡管本文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多改型和變化。因此，將理解的是，所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)的所有此類改型和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 移動(dòng)第一支承件和第二支承件中的至少一個(gè)以改變多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置，以控制橫跨渦輪的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)控制特性，其中所述渦輪包括具有多個(gè)主葉片和串聯(lián)葉片的噴嘴；其中所述多個(gè)主葉片聯(lián)接于所述第一支承件，并且所述多個(gè)串聯(lián)葉片聯(lián)接于配置成與所述第一支承件間隔開的所述第二支承件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使所述第一支承件和所述第二支承件中的至少一個(gè)關(guān)于彼此沿周向方向移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使所述第一支承件和所述第二支承件中的至少一個(gè)關(guān)于彼此沿軸向方向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括改變所述多個(gè)主葉片和所述串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置以改變所述噴嘴的有效復(fù)合喉部面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括取決于聯(lián)接于所述渦輪的發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載來改變所述多個(gè)主葉片和所述串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流動(dòng)特性包括橫跨所述渦輪的質(zhì)量流、功率和壓力比。
7.—種噴嘴,包括: 聯(lián)接于第一支承件的多個(gè)主葉片；以及 聯(lián)接于配置成與所述第一支承件間隔開的第二支承件的多個(gè)串聯(lián)葉片， 其中所述第一支承件和所述第二支承件中的至少一個(gè)能夠移動(dòng)以改變所述多個(gè)主葉片和所述串聯(lián)葉片關(guān)于彼此的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴還包括聯(lián)接于所述第一支承件的促動(dòng)器連桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴還包括聯(lián)接于所述第二支承件的促動(dòng)器連桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，其特征在于，所述第一支承件和所述第二支承件中的至少一個(gè)能夠沿周向方向關(guān)于彼此移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F02B37/22GK104251142SQ201410295902
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】C.克蘭西, D.E.羅林格, R.羅德里格斯埃爾德蒙格, V.米歇拉西 申請(qǐng)人:通用電氣公司