相關(guān)申請(qǐng)的引用

本申請(qǐng)要求在2014年9月23日提交的標(biāo)題為“具有集成式致動(dòng)器的渦輪增壓器(turbochargerwithintegratedactuator)”的美國臨時(shí)申請(qǐng)62/054,023的優(yōu)先權(quán)和所有的權(quán)益。

背景技術(shù)：

渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)包括增加功率輸出、降低燃料消耗以及減少污染物排放。發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓不再主要從高功率性能的角度來看，而是視作由于較低的二氧化碳(co2)排放而減少燃料消耗和環(huán)境污染物的方式。當(dāng)前，渦輪增壓的主要原因是使用廢氣能量來減少燃料消耗和排放。在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒空氣在供給至發(fā)動(dòng)機(jī)之前預(yù)壓縮。發(fā)動(dòng)機(jī)吸入與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相同體積的空氣-燃料混合物，但由于較高的壓力，且由此較高的密度，更多的空氣和燃料質(zhì)量以受控的方式供給到燃燒腔室中。因此，可燃燒更多燃料，以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出相對(duì)于速度和掃掠體積而增大。

在廢氣渦輪增壓中，其中一些廢氣能量用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，而該廢氣能量通常會(huì)被浪費(fèi)。該渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)機(jī)輪，該渦輪機(jī)機(jī)輪安裝在軸上并且由廢氣流可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。渦輪增壓器將其中一些此種通常被浪費(fèi)的廢氣能量返回到發(fā)動(dòng)機(jī)中，以有助于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率并且節(jié)省燃料。這經(jīng)由壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該壓縮機(jī)由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并且吸入經(jīng)過濾的環(huán)境空氣、壓縮該空氣且然后將經(jīng)壓縮的空氣供給至發(fā)動(dòng)機(jī)。該壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)機(jī)輪，其安裝在同一軸上，以使得渦輪機(jī)機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)致使壓縮機(jī)機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

渦輪增壓器通常包括連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管的渦輪機(jī)殼體、連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管的壓縮機(jī)殼體以及將渦輪機(jī)和壓縮機(jī)殼體聯(lián)接在一起的中心軸承殼體。渦輪機(jī)殼體限定蝸殼，該蝸殼圍繞渦輪機(jī)機(jī)輪并且接納來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)機(jī)輪由從排氣歧管經(jīng)由蝸殼供給的受控廢氣入流而可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些方面中，可變渦輪機(jī)幾何形狀(vtg)渦輪增壓器包括渦輪機(jī)機(jī)輪、圍繞渦輪機(jī)機(jī)輪的渦輪機(jī)殼體和鄰近渦輪機(jī)機(jī)輪設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中的vtg裝置。vtg裝置配置成選擇性地控制輸送至渦輪機(jī)機(jī)輪的廢氣的量。渦輪增壓器包括軸承殼體，其限定軸接納孔和配置成將vtg裝置連接至致動(dòng)器的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸，其設(shè)置在軸接納孔中并且連接至vtg裝置，且致動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一部分設(shè)置在軸承殼體的外部。渦輪增壓器包括致動(dòng)器和罩蓋，該罩蓋圍繞致動(dòng)器和致動(dòng)機(jī)構(gòu)。該罩蓋形成與軸承殼體的密封連接，以便防止通入到軸接納孔中的廢氣逸出至大氣。

渦輪增壓器包括一個(gè)或多個(gè)以下特征：該罩蓋包括連接至加壓空氣源的進(jìn)氣口，從而由罩蓋所圍繞的區(qū)域內(nèi)的氣體處于比大氣壓力高的壓力下。加壓空氣源包括渦輪增壓器的壓縮機(jī)部段的出氣口。軸承殼體包括將軸接納孔連接至潤滑油排放部的通道，從而來自罩蓋內(nèi)的加壓空氣經(jīng)由該通道和油排放部離開渦輪增壓器。軸接納孔包括鄰近致動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一端和鄰近vtg裝置的第二端，軸承殼體包括潤滑油排放部和將軸接納孔連接至潤滑油排放部的通道，并且該通道在第一端和第二端之間的位置處與軸接納孔連通。渦輪增壓器包括活塞環(huán)，其設(shè)置在致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和軸接納孔之間，并且其中，該通道在相鄰的活塞環(huán)之間的位置處與軸接納孔連通。致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括互連元件，這些互連元件配置成將由致動(dòng)器提供的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞為致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，且致動(dòng)機(jī)構(gòu)的每個(gè)元件均包括帶齒表面，且每個(gè)元件均經(jīng)由其相應(yīng)的帶齒表面連接至鄰接的互連元件。罩蓋包括連接至加壓空氣源的進(jìn)氣口，且渦輪增壓器包括空氣冷卻器，其配置成在來自加壓空氣源的空氣到達(dá)進(jìn)氣口之前冷卻該空氣，從而能使得由罩蓋圍繞的區(qū)域內(nèi)的氣體比罩蓋外部的環(huán)境溫度較冷。

在一些方面中，致動(dòng)組件安裝在殼體的外表面上并且配置成致動(dòng)位于該殼體內(nèi)的裝置。致動(dòng)組件包括致動(dòng)器和致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸，該致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸延伸穿過殼體中的軸接納孔。致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸包括第一端和第二端，該第一端設(shè)置在殼體的外部上并且連接至致動(dòng)器，而該第二端設(shè)置在殼體的內(nèi)部上并且連接至裝置。致動(dòng)組件包括致動(dòng)機(jī)構(gòu)和罩蓋，該致動(dòng)機(jī)構(gòu)將致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸連接至致動(dòng)器，而該罩蓋與殼體的外表面的一部分協(xié)配以形成密封機(jī)殼，該密封機(jī)殼封圍致動(dòng)器、致動(dòng)機(jī)構(gòu)以及致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸第一端。

致動(dòng)組件包括一個(gè)或多個(gè)以下特征：密封機(jī)殼內(nèi)的氣體處于比大氣壓力高的壓力下。罩蓋包括連接至加壓空氣源的進(jìn)氣口，從而密封機(jī)殼內(nèi)的氣體處于比大氣壓力高的壓力下。殼體進(jìn)一步包括形成在其中的下沉通道，該下沉通道限定軸接納孔和排放開口之間的流體流通路，且該排放開口在并未由罩蓋封圍的位置處形成在殼體中。致動(dòng)組件包括第一密封件和第二密封件。第一密封件包括設(shè)置在致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和軸接納孔之間的活塞環(huán)，而第二密封件在對(duì)應(yīng)于殼體中的下沉通道的位置處包括相對(duì)低壓的區(qū)，并且包括設(shè)置在相對(duì)低壓區(qū)域的相對(duì)兩側(cè)上的高壓區(qū)域。致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括互連元件，這些互連元件配置成將由致動(dòng)器提供的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞為致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，且致動(dòng)機(jī)構(gòu)的每個(gè)元件均包括帶齒表面，且每個(gè)元件均經(jīng)由其相應(yīng)的帶齒表面連接至鄰接的互連元件。罩蓋包括連接至冷卻空氣源的進(jìn)氣口，從而密封機(jī)殼內(nèi)的氣體處于比環(huán)境溫度較冷的溫度下。

vtg渦輪增壓器允許引向渦輪機(jī)機(jī)輪的渦輪機(jī)流截面能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)而改變。這允許能使用整個(gè)廢氣能量并且使得渦輪機(jī)流截面能對(duì)于每個(gè)工作點(diǎn)均優(yōu)選地設(shè)定。于是，渦輪增壓器且由此發(fā)動(dòng)機(jī)的效率能比利用廢氣門閥組件的旁通空氣所實(shí)現(xiàn)的效率更高。

在一些vtg渦輪增壓器中，渦輪機(jī)中的可調(diào)節(jié)引導(dǎo)葉片用于控制壓力構(gòu)建性能，且由此控制渦輪增壓器功率輸出。可調(diào)節(jié)的引導(dǎo)葉片樞轉(zhuǎn)地連接至下環(huán)和上葉片環(huán)(包括各種可能的環(huán))和/或噴嘴壁。調(diào)節(jié)引導(dǎo)葉片的角向位置，以通過調(diào)節(jié)流至渦輪機(jī)機(jī)輪的廢氣流來控制廢氣背壓和渦輪增壓器速度。引導(dǎo)葉片能通過葉片杠桿樞轉(zhuǎn)，這些葉片杠桿能位于上葉片環(huán)之上。流至渦輪機(jī)的性能和流動(dòng)受到通過使得引導(dǎo)葉片樞轉(zhuǎn)而改變相對(duì)于渦輪機(jī)機(jī)輪的流動(dòng)角度的影響。

vtg渦輪增壓器的一個(gè)目標(biāo)是擴(kuò)大實(shí)際應(yīng)用中的可用流率范圍，而同時(shí)維持高效率水平。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，通過改變廢氣流在渦輪機(jī)機(jī)輪入口處的入流角度和入流速度來調(diào)節(jié)渦輪機(jī)輸出。采用vtg渦輪增壓器，這是使用在渦輪機(jī)機(jī)輪前面的引導(dǎo)葉片來實(shí)現(xiàn)的，其改變它們的迎角與廢氣流速度。這減小在開口的同時(shí)慢速下的滯后，以在較高速度下防止廢氣背壓。

采用vtg，在條件改變時(shí)，渦輪增壓器速率可改變。當(dāng)引導(dǎo)葉片處于閉合位置中時(shí)，流速的高周向分量和陡峭的焓梯度導(dǎo)致高的渦輪機(jī)輸出并且因此導(dǎo)致高的增壓壓力。當(dāng)引導(dǎo)葉片處于完全打開位置時(shí)，渦輪機(jī)達(dá)到其最大流率，且流的速度矢量具有較大的向心力分量。此種類型的輸出控制優(yōu)于旁通控制的優(yōu)點(diǎn)在于，總是將整個(gè)廢氣流引導(dǎo)通過渦輪機(jī)并且能將整個(gè)廢氣流轉(zhuǎn)換成輸出。引導(dǎo)葉片的調(diào)節(jié)可通過各種氣動(dòng)或電氣致動(dòng)器控制。

渦輪增壓器可包括致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸，其利用vtg杠桿來有助于控制引導(dǎo)葉片的運(yùn)動(dòng)。vtg致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸通常并不直接地裝配于渦輪機(jī)殼體中的孔，但更通常地裝配于渦輪機(jī)殼體中的孔中的靜止軸承。致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸通常徑向地位于軸承中，其可根據(jù)設(shè)計(jì)而在中心線位于渦輪機(jī)殼體內(nèi)的情形下位于孔中、或者直接地位于軸承殼體中。

致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)通常需要在渦輪機(jī)氣體壓力和大氣壓力之間的密封。vtg致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)由于軸和襯套之間的間隙而難以部分地密封。在襯套設(shè)計(jì)中，此種間隙是必需的以防止粘結(jié)，但這會(huì)使得軸相對(duì)于襯套/殼體錯(cuò)位。

vtg渦輪增壓器包括vtg裝置，其在渦輪機(jī)殼體中設(shè)置在渦輪機(jī)蝸殼和渦輪機(jī)機(jī)輪之間。vtg裝置配置成選擇性地控制輸送至渦輪機(jī)機(jī)輪的廢氣的量。vtg裝置經(jīng)由致動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至設(shè)置在渦輪增壓器殼體外部的致動(dòng)器。致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在形成于軸承殼體中的軸接納孔中。致動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一部分設(shè)置在軸承殼體的外部。渦輪增壓器包括圍繞致動(dòng)器和致動(dòng)機(jī)構(gòu)的罩蓋，并且與軸承殼體形成密封連接，以便防止通入到軸接納孔中的廢氣逸出至大氣。

用于渦輪增壓器的vtg致動(dòng)器和致動(dòng)機(jī)構(gòu)密封在一個(gè)或多個(gè)罩蓋內(nèi)，其用于防止廢氣經(jīng)由軸接納孔而從渦輪增壓器殼體泄漏。

由罩蓋封圍的區(qū)域限定封殼，該封殼例如通過使用在渦輪增壓器的壓縮機(jī)中產(chǎn)生的增壓空氣的一部分而加壓。通過提供經(jīng)加壓的封殼，迫使空氣流進(jìn)入到致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和支承致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的襯套之間的接頭中，以防止經(jīng)加壓的廢氣在該位置處離開渦輪增壓器殼體。

使用空氣對(duì)空氣冷卻器、過濾器和/或壓力調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)輸送至罩蓋的經(jīng)加壓空氣。經(jīng)冷卻的空氣冷卻致動(dòng)器、vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)以及軸承殼體的渦輪機(jī)端部，以使得對(duì)于這些部件造成的熱量相關(guān)損傷以及在渦輪機(jī)端部處的焦化最小。關(guān)于這一點(diǎn)，當(dāng)致動(dòng)器包括電子器件時(shí)，這些電子器件對(duì)于高溫可能是敏感的，從而冷卻致動(dòng)器可改進(jìn)致動(dòng)器精度和耐久性。

廢氣通道形成在軸承殼體中。廢氣通道的一個(gè)端部面向致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸打開，而廢氣通道的相對(duì)端部通向用于潤滑油的排放部。排放部使得油返回至發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，在此泄漏進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口并且燃燒。因此，通過將所泄漏的廢氣保持在軸承殼體內(nèi)并且使用壓力來將所泄漏的廢氣經(jīng)由廢氣通道引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱并且排放，來自致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的泄漏最小化或得以消除。

廢氣通道包括在殼體內(nèi)支承致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的襯套的側(cè)壁中形成的徑向延伸的貫通孔以及形成在軸承殼體中的徑向孔，這些徑向孔在襯套的徑向孔和排放部之間經(jīng)由形成在孔中的半月形油槽提供流體連通。

致動(dòng)器設(shè)置在渦輪增壓器外部并且包括齒輪輸出軸。此外，vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括一系列齒輪，這些齒輪將致動(dòng)器的齒輪輸出軸連接至齒輪致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸，該齒輪致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸連接至vtg裝置。致動(dòng)器和vtg裝置之間的齒輪連接有利地減小滯后、改進(jìn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的精度并且減少磨損。

此種配置解決了與其中致動(dòng)器經(jīng)由杠桿臂和連桿連接至vtg裝置的一些傳統(tǒng)渦輪增壓器vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的許多問題。例如，當(dāng)將傳統(tǒng)的vtg杠桿臂組裝至致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸時(shí)，在一些情形中，致動(dòng)器手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，以通過小“窗口”來擰緊夾緊螺栓，從而致動(dòng)器在組裝期間可能受損。在另一示例中，雖然致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸可具有活塞環(huán)來減少來自軸接納孔的煙塵泄漏，但一些廢氣仍會(huì)經(jīng)由軸接納孔排放至大氣。在另一示例中，形成致動(dòng)器和致動(dòng)器杠桿臂之間的連接通常在模鍛(例如，冷鍛造)過程中進(jìn)行，但此種過程會(huì)在致動(dòng)器杠桿臂中產(chǎn)生裂紋和/或損壞致動(dòng)器。在另一示例中，在一些傳統(tǒng)的vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)中使用的叉型致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸使得附連于銷的塊件移動(dòng)。這種組件的組合產(chǎn)生公差，降低精度。在另一示例中，為了解決包括較高溫度的公差和減小渦輪增壓器大小的用戶需求，用于形成傳統(tǒng)連桿的座圈的材料是相對(duì)昂貴的。在又一示例中，傳統(tǒng)的連桿使用六角工具組裝在球頭螺柱的背側(cè)上，這會(huì)難以在所提供中的緊湊空間中執(zhí)行。通過提供使得附連于齒輪致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸的一系列齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪致動(dòng)器，避免使用昂貴的連桿并且組裝得以簡化。此外，相對(duì)于一些傳統(tǒng)的vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠承受較高的溫度，并且導(dǎo)致較低的葉片角度公差、減少磨損并且降低滯后。

附圖說明

通過參考以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將容易理解，同樣變得更好理解，附圖中：

圖1是vtg渦輪增壓器的剖視圖；

圖2是圖1的渦輪增壓器的側(cè)視立體圖，且出于清楚起見省略渦輪機(jī)殼體和罩蓋；

圖3是包括圖1的vtg渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的流體流的示意圖；

圖4是圖1中示出的vtg渦輪增壓器的剖視圖的一部分的放大圖；

圖5是沿著圖4的剖線5-5觀察到的vtg渦輪增壓器的剖視圖；

圖6是包括替代致動(dòng)機(jī)構(gòu)的vtg渦輪增壓器的側(cè)視立體圖，且去除罩蓋的一部分以示出該替代致動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且出于清楚起見而去除渦輪機(jī)殼體；

圖7是圖5的vtg渦輪增壓器的側(cè)視立體圖，其中罩蓋在替代致動(dòng)機(jī)構(gòu)之上就位；以及

圖8說明替代的罩蓋配置。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1-3，廢氣渦輪增壓器1包括渦輪機(jī)部段2、壓縮機(jī)部段3以及中心軸承殼體8，其設(shè)置在壓縮機(jī)部段3和渦輪機(jī)部段2之間并且將壓縮機(jī)部段連接至渦輪機(jī)部段。渦輪機(jī)部段2包括渦輪機(jī)殼體11，其限定廢氣入口(未示出)、廢氣出口10以及渦輪機(jī)蝸殼9，該渦輪機(jī)蝸殼設(shè)置在廢氣入口和廢氣出口10之間的流體通路中。包括可調(diào)節(jié)的引導(dǎo)葉片21的vtg裝置20位于渦輪機(jī)蝸殼9的徑向延伸喉部7的內(nèi)部。渦輪機(jī)機(jī)輪4在渦輪機(jī)殼體11中設(shè)置在喉部7和廢氣出口10之間。

壓縮機(jī)部段3包括壓縮機(jī)殼體12，其限定進(jìn)氣口16、出氣口(未示出)以及壓縮機(jī)蝸殼14。壓縮機(jī)機(jī)輪5在壓縮機(jī)殼體12中設(shè)置在進(jìn)氣口16和壓縮機(jī)蝸殼14之間。壓縮機(jī)機(jī)輪5經(jīng)由主軸6連接至渦輪機(jī)機(jī)輪4。

主軸6經(jīng)由一對(duì)軸向隔開的軸頸軸承18支承，用以在軸承殼體8中繞軸向延伸的孔15內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，推力軸承組件19設(shè)置在軸承殼體8中，從而為主軸6提供軸向支承。

在使用中，渦輪機(jī)殼體11中的渦輪機(jī)機(jī)輪4由從發(fā)動(dòng)機(jī)34的排氣歧管38供給的廢氣入流而可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)(圖3)。由于主軸6可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在中心軸承殼體8中并且將渦輪機(jī)機(jī)輪4連接至壓縮機(jī)殼體12中的壓縮機(jī)機(jī)輪5，因而渦輪機(jī)機(jī)輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)致使壓縮機(jī)機(jī)輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著壓縮機(jī)機(jī)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣質(zhì)量流率增大、經(jīng)由來自壓縮機(jī)出氣口(未示出)的出流輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)34的氣缸36的空氣流密度和空氣壓力，該壓縮機(jī)出氣口連接至發(fā)動(dòng)機(jī)34的進(jìn)氣歧管37。

vtg裝置20包括引導(dǎo)葉片21，其可樞轉(zhuǎn)地支承在由間隔件24隔開的上葉片環(huán)22和下葉片環(huán)23之間。引導(dǎo)葉片21可通過致動(dòng)器30調(diào)節(jié)，該致動(dòng)器致動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)26。調(diào)節(jié)環(huán)26繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r相對(duì)于上葉片環(huán)22的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞到引導(dǎo)葉片21上，這些引導(dǎo)葉片可通過該裝置在打開位置和關(guān)閉位置之間、在預(yù)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。引導(dǎo)葉片21之間的間隔限定圓形喉部7的流動(dòng)通道，在該流動(dòng)通道中，廢氣朝向渦輪機(jī)機(jī)輪4徑向地流動(dòng)。流動(dòng)通道能通過引導(dǎo)葉片21的角向位置的變化來調(diào)節(jié)。

更確切地說，引導(dǎo)葉片21借助葉片軸27安裝于上葉片環(huán)22，這些葉片軸穿透上葉片環(huán)22并且在與引導(dǎo)葉片21相對(duì)端部上承載葉片臂28。調(diào)節(jié)環(huán)26位于軸承殼體8和渦輪機(jī)殼體11之間的空腔中，以設(shè)置在圓形布置的葉片臂28的軸向平面內(nèi)。調(diào)節(jié)環(huán)26接合每個(gè)葉片臂28，以使得在調(diào)節(jié)環(huán)26相對(duì)于上葉片環(huán)22轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，所有的葉片臂28以及引導(dǎo)葉片21與其一起同時(shí)地轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖4中所示，調(diào)節(jié)環(huán)26經(jīng)由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140連接至致動(dòng)器30，該致動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自致動(dòng)器30的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)輸出傳遞至調(diào)節(jié)環(huán)26。驅(qū)動(dòng)vtg裝置20的致動(dòng)器30例如經(jīng)由支架(未示出)固定于軸承殼體8的外表面。致動(dòng)機(jī)構(gòu)140包括致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54，其使得能從軸承殼體8的外部來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)26的調(diào)節(jié)。為此，致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54經(jīng)由襯套90可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承并且徑向地位于形成在軸承殼體8中的軸接納孔25內(nèi)，該襯套壓配到軸接納孔25中。在所說明的實(shí)施例中，致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54和襯套90設(shè)置在軸接納孔25中。軸接納孔25延伸穿過軸承殼體8的壁部分，并且分別包括第一和第二孔開口25a、25b。在一些渦輪增壓器設(shè)計(jì)中，軸接納孔25可至少部分地形成在渦輪機(jī)殼體11內(nèi)。

致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54穿過軸承殼體8中的第一和第二孔開口25a、25b突出，以使得致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54的第一端56在一位置處、在軸承殼體8的外部上結(jié)合vtg致動(dòng)機(jī)構(gòu)140，該位置在一些傳統(tǒng)的渦輪增壓器設(shè)計(jì)中處于大氣壓力下。此外，致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54的相對(duì)第二端58在處于與廢氣壓力相對(duì)應(yīng)的相對(duì)較高壓力下的位置處、與軸承殼體8內(nèi)的vtg裝置20接合。

可個(gè)別地或組合地使用三個(gè)密封件75、102和120，以解決廢氣經(jīng)由軸接納孔25從軸承殼體8泄漏出。例如，諸如迷宮式密封件102之類的第一密封件可設(shè)置在致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54和襯套90之間。迷宮式密封件102包括活塞環(huán)104，這些活塞環(huán)接納在形成于致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54的外表面中的對(duì)應(yīng)的軸向隔開周向溝槽64中。在致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54和襯套90之間采用四個(gè)活塞環(huán)104?；钊h(huán)104設(shè)置成兩個(gè)活塞環(huán)對(duì)104a、104b。

第二密封件可在軸接納孔25的第一孔開口25a附近、向外部圍繞軸承殼體8的外部的一部分。第二密封件可例如是罩蓋75，該罩蓋防止廢氣從排氣部(70)逸出到環(huán)境中。罩蓋75相對(duì)于軸承殼體8的外表面的一部分密封并且與該部分協(xié)配以形成密封機(jī)殼76，該密封機(jī)殼封圍致動(dòng)器30、致動(dòng)機(jī)構(gòu)140以及致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸第一端56。此種配置使得廢氣經(jīng)由軸接納孔25從軸承殼體8出來的泄漏最小或得以消除。

在所說明的實(shí)施例中，罩蓋75包括兩個(gè)罩蓋部分75a、75b，這些罩蓋部分沿著密封接頭(77)螺接在一起并且與軸承殼體8協(xié)配并且相對(duì)于該軸承殼體密封以形成密封機(jī)殼76。罩蓋75包括罩蓋進(jìn)氣口78，其連接至加壓空氣源，從而，密封機(jī)殼76內(nèi)的氣體處于比大氣壓力高的壓力下。在所說明的實(shí)施例中，加壓空氣源是在渦輪增壓器1的壓縮機(jī)部段3中產(chǎn)生的加壓空氣，但該源并不局限于此。

參照?qǐng)D3，可對(duì)輸送至封殼76的空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在到達(dá)罩蓋進(jìn)氣口78之前(圖1)，空氣可通過空氣對(duì)空氣冷卻器74，其位于經(jīng)調(diào)節(jié)的增壓空氣冷卻器71、空氣過濾器72和/或壓力調(diào)節(jié)器73下游。于是，輸送至封殼76的空氣是清潔的、冷卻的并且處于高于大氣壓力的預(yù)定壓力下?？諝鈱?duì)空氣冷卻器74配置成在所輸送的空氣到達(dá)罩蓋進(jìn)氣口78之前冷卻所輸送的空氣，從而使得封殼76內(nèi)的空氣冷卻。例如，可使得封殼76內(nèi)的空氣比環(huán)境溫度(例如，罩蓋75外部的空氣溫度)冷。壓力調(diào)節(jié)器73控制封殼76內(nèi)的空氣壓力。封殼76中的壓力會(huì)根據(jù)應(yīng)用而改變。例如，可將封殼76中的壓力設(shè)定在1.05至3.0大氣壓之間。在一些實(shí)施例中，可將輸送至封殼76的空氣設(shè)定為渦輪機(jī)蝸殼9內(nèi)的廢氣壓力的至少百分之七十五。例如，當(dāng)渦輪機(jī)蝸殼9內(nèi)的廢氣壓力是4個(gè)大氣壓時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器73在3個(gè)大氣壓的壓力下將空氣提供給封殼76。封殼76的加壓也可減小或防止致動(dòng)器30和致動(dòng)機(jī)構(gòu)40由于來自軸接納孔25的廢氣泄漏而弄臟。

再次參照?qǐng)D4，并且如圖5中所示，第三密封件可在軸接納孔25中設(shè)置在襯套90和軸接納孔25的表面(例如，軸承殼體8)之間。第三密封件可例如是下沉密封件120，該下沉密封件防止廢氣進(jìn)入封殼76，而是經(jīng)由軸承殼體8的油潤滑通道17(在圖1和3中示出)和對(duì)應(yīng)的油潤滑排放管線13(在圖1和3中示出)將通過軸接納孔25的廢氣引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)34的曲軸箱35(未示出)。下沉密封件120包括貯槽122，其在與第一和第二孔開口25a、25b隔開的位置處形成在軸接納孔25的表面中。在所說明的實(shí)施例中，貯槽122設(shè)置在兩對(duì)活塞環(huán)104a、104b之間，以使得迷宮式密封件分別設(shè)置在貯槽122和各個(gè)第一或第二孔開口25a、25b之間。在所說明的實(shí)施例中，貯槽122是設(shè)置在軸接納孔25的面朝下表面上的半球形凹陷部。在其他實(shí)施例中，貯槽122可以是周向延伸的通道，其圍繞襯套90的外表面。

如圖5中所示，襯套90包括徑向延伸的交叉鉆取的通孔84，這些通孔允許來自封殼76的加壓空氣能與從渦輪機(jī)殼體11泄漏的加壓廢氣混合。通孔84繞襯套90的周緣等間距地隔開，并且軸向地定位成與貯槽122連通，在此，加壓空氣和廢氣進(jìn)一步混合。在所說明的實(shí)施例中，存在四個(gè)布置成位于同一平面中的通孔84，但這些通孔并不限于該數(shù)量或布置。

下沉密封件120還包括形成在軸承殼體8中的大體徑向延伸的下沉通道124，其具有與貯槽122連通的一個(gè)端部和與軸承殼體8的油潤滑通道17連通的相對(duì)端部。此種布置允許貯槽122內(nèi)所混合的空氣和廢氣能排放到渦輪增壓器的油潤滑排放管線13中。

如這里所使用的，術(shù)語“下沉密封件”指代如下狀況：下沉通孔124、油潤滑通道17和油潤滑排放管線13處于基本上大氣壓力下，并且此種大氣壓力的區(qū)域設(shè)置在封殼76內(nèi)在第一孔開口25a處的第一相對(duì)較高壓力區(qū)域(例如，高于大氣壓力)和渦輪機(jī)殼體11內(nèi)在第二孔開口25b處的第二相對(duì)較高壓力區(qū)域(例如，高于大氣壓力)之間。通過將貯槽122和下沉通道124定位在高壓區(qū)域之間，貯槽122內(nèi)經(jīng)混合的空氣和廢氣引導(dǎo)至油潤滑排放管線13，并且然后最終引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱35(未示出)，在此其在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸36內(nèi)燃燒。因此，下沉密封件120在所泄漏的廢氣從第二孔開口25a離開之前將該所泄漏的廢氣引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)。

參照?qǐng)D2和6，雖然致動(dòng)器30可經(jīng)由包括vtg杠桿臂47、連桿43以及致動(dòng)器杠桿臂41的傳統(tǒng)致動(dòng)機(jī)構(gòu)140連接至vtg裝置20(圖2)，但渦輪增壓器1能可選地包括改進(jìn)的齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40。齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40由一系列互連元件42、48、94構(gòu)成，這些互連元件配置成將由致動(dòng)器30提供的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞為vtg裝置20的調(diào)節(jié)環(huán)26的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

具體地說，齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40的每個(gè)互連元件42、48、94均包括帶齒表面，從而相鄰的互連元件42、48、94經(jīng)由其相應(yīng)的帶齒表面連接至鄰接的互連元件42、48、94。為此，致動(dòng)器30的輸出軸32的外表面形成為齒輪齒33，從而輸出軸32用作用于齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40的驅(qū)動(dòng)齒輪。齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40的一個(gè)互連元件可包括第一空轉(zhuǎn)齒輪42，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在第一軸44上。第一空轉(zhuǎn)齒輪42包括內(nèi)部和外部齒輪齒兩者。例如，第一空轉(zhuǎn)齒輪42具有形成在其徑向地面朝內(nèi)邊緣上的內(nèi)部齒輪齒45a(未示出)，其接合致動(dòng)器30的輸出軸32的齒輪齒33，從而第一空轉(zhuǎn)齒輪42由致動(dòng)器30驅(qū)動(dòng)。此外，第一空轉(zhuǎn)齒輪42具有形成在其徑向地面朝外邊緣上的外部齒輪齒45b。齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40的另一互連元件可包括第二空轉(zhuǎn)齒輪48，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在第二軸50上并且具有形成在其外周界邊緣上的齒輪齒51。第二空轉(zhuǎn)齒輪48的齒輪齒51接合第一空轉(zhuǎn)齒輪42的外部齒輪齒45b，從而第二空轉(zhuǎn)齒輪48由第一空轉(zhuǎn)齒輪42驅(qū)動(dòng)。第二空轉(zhuǎn)齒輪48的齒輪齒51接合形成在剩余互連元件94的外表面上的齒輪齒62，從而剩余的互連元件94由第二空轉(zhuǎn)齒輪48驅(qū)動(dòng)。互連元件94也可以是例如致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94。致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94和致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸54之間的僅有差別是致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94可包括齒輪齒62。致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94的齒輪齒62接合形成在調(diào)節(jié)環(huán)26的外部分上的齒63，以驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)26。致動(dòng)器輸出軸32的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線31、第一軸44的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線46、第二軸50的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線52以及致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線60各自平行于主軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r。

通過提供驅(qū)動(dòng)附連于齒輪致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸94的一系列空轉(zhuǎn)齒輪42、48的齒輪致動(dòng)器30，與一些傳統(tǒng)的配置相比，制造致動(dòng)機(jī)構(gòu)40的成本得以降低并且組裝得以簡化。此外，相對(duì)于一些傳統(tǒng)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40能夠承受較高的溫度，并且導(dǎo)致較低的葉片角度公差、減少磨損并且降低滯后。

參照?qǐng)D6，雖然齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40能在沒有罩蓋75的情形下使用，但可設(shè)想的是，齒輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)40會(huì)封圍在罩蓋75內(nèi)，以使得廢氣經(jīng)由軸接納孔25從軸承殼體8出來的泄漏最小或得以消除。如前所述，罩蓋75相對(duì)于軸承殼體8的外表面的一部分密封并且與該部分協(xié)配以形成密封機(jī)殼76，該密封機(jī)殼封圍致動(dòng)器30、致動(dòng)機(jī)構(gòu)40以及致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸第一端56。此種配置使得廢氣經(jīng)由軸接納孔25從軸承殼體8出來的泄漏最小或得以消除。

參照?qǐng)D8，在另一實(shí)施例中，替代的罩蓋175密封至軸承殼體8的外表面的一部分并且與該部分協(xié)配以形成密封機(jī)殼176(未示出)，該密封機(jī)殼封圍致動(dòng)機(jī)構(gòu)40和致動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸第一端56。在該實(shí)施例中，致動(dòng)器30設(shè)置在密封機(jī)殼39中，該密封機(jī)殼再以密封方式連結(jié)于替代罩蓋175的外表面。

上文詳細(xì)地描述了所選擇的說明實(shí)施例。應(yīng)理解的是，這里僅僅描述了用于澄清所說明實(shí)施例所需考慮的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的其它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和那些附屬和輔助部件假定是已知的并且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。此外，雖然上文已描述了工作示例，但本發(fā)明并不局限于上文描述的工作示例，且可執(zhí)行各種設(shè)計(jì)替代，而不會(huì)偏離權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明。