具有涡轮机喷嘴叶片和环形旋转式旁通阀的涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及排气驱动式涡轮增压器，并且特别地涉及涡轮机排布(arrangement)，该涡轮机排布在特定的发动机运转条件下允许排气绕过涡轮机。
【背景技术】
[0002]在传统的涡轮增压器中，涡轮机壳体限定旁通管，该旁通管通常定位在穿过该壳体的主孔的一侧，并且该旁通管经由旁通阀连接至壳体的涡壳或排气进口。该旁通阀通常是回转或提升型阀，其包括圆形阀构件，该圆形阀构件压靠围绕旁通通道开口的平的阀座。该阀通常布置成使得排气压力沿着趋向于打开阀的方向作用于阀构件上。和这类排布相关联的一个缺陷是，难以将阀完全密封在关闭位置，因为气体压力趋向于打开阀。通过关闭的旁通阀的泄露是涡轮机性能下降从而使涡轮增压器及其相关联的发动机性能下降的原因。泄漏问题的通常解决方案是预先加载旁通阀构件使其抵靠阀座，但是，这往往无法完全消除泄露，而且无论如何，它引起了另外的问题，例如用以打开阀所需的致动力的增大。
[0003]此外，回转或提升阀往往可控性很差，特别是在缝隙打开点(crack-open point)处，并且旁通流速与阀位置常常是高度非线性的，这造成了非常难以适当地调节旁通流速。这导致例如涡轮增压器和发动机系统的不良瞬态响应之类的问题。
【发明内容】
[0004]本公开描述了涡轮增压器的各种实施例，该涡轮增压器具有新颖的旁通排布，其致力于解决例如上面提到的问题。在一个实施例中，涡轮增压器包括压缩机叶轮、涡轮机壳体和涡轮机叶轮，所述压缩机叶轮安装在压缩机壳体内；所述涡轮机壳体限定大致环形室的至少一部分，所述室绕着所述涡轮机壳体的纵向轴线周向地延伸，所述涡轮机壳体限定沿着所述纵向轴线延伸的孔，所述涡轮机叶轮布置在所述涡轮机壳体中。喷嘴通道从所述室径向向内地通至所述涡轮机叶轮中。所述涡轮机壳体限定环形旁通通道，所述旁通通道包围所述孔并且布置成允许所述室中的排气绕过所述涡轮机叶轮。
[0005]环形旁通阀布置在所述旁通通道中，所述旁通阀包括固定的环形阀座和旋转的环形阀构件，所述环形阀构件布置成抵靠所述阀座并且能够绕着所述纵向轴线旋转。所述阀座和所述阀构件中的一者限定轴向延伸贯穿其中的非圆形第一孔口，所述阀座和所述阀构件中的另一者限定轴向延伸贯穿其中的非圆形第二孔口，所述非圆形第一孔口和所述非圆形第二孔口形成了孔口对。所述第一和第二孔口布置为在所述阀构件的一些旋转位置处重叠，以产生由所述第一和第二孔口的对准部分所形成的流动通道。
[0006]所述第一孔口关于所述阀构件的用于打开所述流动通道的旋转方向具有第一前缘和第一后缘，而所述第二孔口关于所述旋转方向具有第二前缘和第二后缘，使得从所述孔口对的所述流动通道关闭开始，随着所述阀构件沿所述旋转方向旋转，所述第一孔口开始与所述第二孔口重叠，从而产生用于排气的所述流动通道，随着所述阀构件的继续旋转，所述流动通道的流动面积4?变，直至在所述第一和第二孔口之间存在完全重叠时达到最大流动面积A腿。所述第一前缘和所述第二前缘的形状被设置成使得存在所述流动面积A从零演变直至值為的第一阶段，以及随后所述流动面积从所述值為演变直至值木的第二阶段，并且使得所述第一阶段和所述第二阶段在流动面积关于所述阀构件的旋转位置的曲线上具有明显不同的斜率，而在所述曲线中在所述第一和第二阶段之间具有明显的转折点。
[0007]在一些实施例中，所述第一前缘和所述第二前缘的形状被设置成使得存在所述流动面积的演变的第三阶段，所述第二和第三阶段在流动面积关于所述阀构件的旋转位置的所述曲线上具有明显不同的斜率，而在所述曲线中在所述第二和第三阶段之间具有明显的转折点。
[0008]在一些实施例中，沿所述旁通阀的周向方向存在间隔开的多个第一孔口，以及沿所述周向方向存在间隔开的类似多个第二孔口，所述多个第一孔口和所述多个第二孔口形成多个孔口对，每个孔口对构造成具有所述流动面积的演变的所述第一和第二阶段。
[0009]在本文描述的示例性实施例中，所述第一和第二孔口是L形的，每个均具有周向部和径向部，所述周向部主要沿所述旁通阀的周向方向延伸，所述径向部主要沿所述旁通阀的径向方向延伸，并构造成使得所述流动面积的演变的所述第一阶段主要是在所述第一和第二孔口的周向部变为重叠的时候，并且所述第二阶段另外地是在所述径向部变为重叠的时候。
[0010]在另一个示例性实施例中，所述第一孔口是T形的，每个均具有大致矩形部并具有突出部，所述突出部沿所述周向方向从所述大致矩形部突出，其中，所述流动面积的演变的所述第一阶段主要是在所述第一孔口的所述突出部与所述第二孔口变为重叠的时候，并且所述第二阶段另外地是在所述第一孔口的所述大致矩形部与所述第二孔口变为重叠的时候。
[0011 ] 所述第一孔口的至少一个可具有与所述第一孔口的其他孔口不同的形状，并且相应地，所述第二孔口的至少一个可具有与所述第二孔口的其他孔口不同的形状，所述/每个形状不同的第一孔口与所述/每个形状不同的第二孔口形成孔口对。
[0012]在一些实施例中，所述阀构件和所述阀座的一者包括凸起垫，所述凸起垫将各自的第一或第二孔口围绕在其内，所述凸起垫与所述阀构件和所述阀座的另一者的大体平的表面接触，以在所述阀构件和所述阀座之间提供密封。
【附图说明】
[0013]已概括地描述了本公开，现在将参照附图，这些图不必按比例绘制，在附图中:
图1是涡轮增压器的透视图，涡轮增压器对于本发明的实施例是有用的；
图2是图1的涡轮增压器的分解透视图；
图3是图1的涡轮增压器的侧视图，部分截开以示出涡轮机的区域中的内部细节；
图4A是根据本发明的第一个实施例的阀构件的平面图；
图4B是根据第一个实施例的阀座的平面图；
图4C是根据第一个实施例的阀构件和阀座的组件的平面图，其中，阀座处于第一旋转位置；
图4D是与图4C类似的视图，其中，阀构件处于第二旋转位置；
图4E是图4C的一部分的局部放大视图； 图4F是图4D的一部分的局部放大视图；
图4G是示出了旁通阀流动面积和阀构件旋转位置之间的关系的图表，其将圆形孔口的曲线(短划线)与图4A-F的L形孔口的曲线进行对比；
图5A是根据本发明的第二个实施例的阀构件的平面图；
图5B是根据第二个实施例的阀座的平面图；
图5C是根据第二个实施例的阀构件和阀座的组件的平面图，其中，阀座处于第一旋转位置；以及
图是与图5C类似的视图，其中，阀构件处于第二旋转位置。
【具体实施方式】
[0014]现在将参照附图在下文更完整地描述本公开，在附图中示出本发明的一些但并非所有实施例。实际上，这些发明能够以许多不同的形