本申請涉及增壓器出口共振器。

背景技術(shù)：

增壓器可實現(xiàn)為向燃燒發(fā)動機供給壓縮空氣。當(dāng)空氣被壓縮時，可以供給更多空氣，從而使車輛能夠產(chǎn)生更多動力?？梢允褂貌煌愋偷脑鰤浩鳎獠ㄔ鰤浩?、羅茨式增壓器、雙螺桿增壓器和離心式增壓器。它們的不同之處在于空氣被壓縮和移動到發(fā)動機的進氣歧管中的方式。

羅茨式增壓器是迫壓轉(zhuǎn)子的外周附近的空氣并將空氣吹送到歧管中的正排量泵。因此，羅茨式增壓器有時被稱為“鼓風(fēng)機”。更具體地，羅茨式增壓器具有兩個反向旋轉(zhuǎn)的葉片式轉(zhuǎn)子。兩個轉(zhuǎn)子將空氣截留在轉(zhuǎn)子之間的間隙中，并隨著轉(zhuǎn)子朝出口/排出端口旋轉(zhuǎn)而對著殼體將空氣推送到發(fā)動機的進氣歧管中。通過以比發(fā)動機消耗空氣的速度更高的速度使空氣移動到歧管中來建立壓力。

由于其簡易的設(shè)計，羅茨式增壓器被廣泛使用。然而，羅茨式增壓器具有一些缺點。當(dāng)截留空氣的腔室與發(fā)動機的進氣歧管相通時，發(fā)動機的進氣歧管內(nèi)的加壓空氣根據(jù)熱力學(xué)和流體機械原理逆流到增壓器中。此外，可能存在由于間隙導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子之間的空氣泄漏，或者由于轉(zhuǎn)子葉片與殼體之間的間隙導(dǎo)致的泄漏，所述間隙是為熱膨脹公差而設(shè)的。空氣的逆流和空氣泄漏兩者都導(dǎo)致羅茨式增壓器的熱效率降低。而且，由于其產(chǎn)生高排出溫度的性質(zhì)，會降低發(fā)動機性能。例如，當(dāng)排出空氣的溫度升高時，會導(dǎo)致爆震、過度磨損或發(fā)動機的熱損傷。

在許多正排量壓縮裝置如往復(fù)式壓縮機中，通過減小氣體所占據(jù)的體積來提高壓力。例如，活塞將很大體積的氣體物理地壓縮為較小體積以提高壓力。然而在羅茨式裝置中，不存在像活塞一樣的機構(gòu)來壓縮氣體。羅茨式鼓風(fēng)機從低壓抽吸側(cè)抽取空氣并使該空氣移動到高壓出口側(cè)。當(dāng)由羅茨式增壓器抽取的低壓空氣與高壓出口側(cè)接觸時，會發(fā)生回流事件，由此來自出口的高壓空氣回流到增壓器中以將低壓空氣壓縮成高壓空氣。因此，增壓器中的空氣壓縮通過此回流事件發(fā)生?；跓崃W(xué)原理，這還將經(jīng)壓縮的低壓空氣加熱至更高溫度。在空氣壓縮之后，羅茨式增壓器的葉片將壓縮空氣從增壓器擠出到高壓出口側(cè)。

通常，羅茨式增壓器將可在出口處獲得的熱高壓空氣用于回流事件。然而，可以利用可在中間冷卻器之后獲得的相對較冷的高壓空氣來冷卻羅茨式壓縮機。但使冷卻后的高壓空氣在該回流事件期間再循環(huán)會形成不希望的噪音、振動和嘯叫(harshness)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過使用降噪材料作為增壓器出口共振器以降低從增壓器出口再循環(huán)的空氣的噪音、振動和嘯叫而克服了以上缺點并改良了現(xiàn)有技術(shù)。

一種增壓器出口共振器，包括殼體、具有第一開口和將第一開口二等分的殼體軸線的第一表面、以及具有第二開口的第二表面，所述第二表面平行于第一表面定位。一通道垂直于殼體軸線并且將第一開口與第二開口連接。該通道包括至少一個側(cè)壁。一封殼通過所述至少一個側(cè)壁與該通道流體地分隔，該封殼至少部分地圍繞該通道，并且該封殼從第一表面延伸到第二表面。該封殼包括第三開口和至少一個第二側(cè)壁。降噪材料位于該殼體上。

一種增壓器組件，包括增壓器和上述增壓器出口共振器。該增壓器包括殼體。該殼體包括具有入口的入口平面、垂直于入口平面的出口平面、以及在入口與出口之間連接的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔(即，轉(zhuǎn)子中心孔)，所述出口平面包含出口。至少一對回流端口位于入口平面或出口平面的一者中。所述至少一對回流端口與轉(zhuǎn)子內(nèi)孔流體連接。

一種可選的增壓器組件，包括增壓器和上述增壓器出口共振器。該增壓器包括殼體。該殼體包括具有入口和回流隔室的入口平面、垂直于入口平面的出口平面、以及在入口與出口之間連接的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔，所述出口平面包含出口。一對軸向回流端口將回流隔室與轉(zhuǎn)子內(nèi)孔流體地連接。增壓器出口共振器包括在回流隔室中的降噪穿孔材料。

本發(fā)明另外的目的和優(yōu)點將部分在下文的描述中陳述，部分從這些描述將顯而易見，或者其可通過實施本發(fā)明而獲知。這些目的和優(yōu)點還將借助在所附權(quán)利要求書中具體指出的元件和組合而實現(xiàn)和獲得。

應(yīng)理解，前文的概括描述和下文的詳細描述兩者都只是示范性和說明性的，并非對要求保護的發(fā)明的限制。

附圖說明

圖1A-1C是增壓器組件的視圖。

圖2A-2F是可選增壓器出口共振器的視圖。

圖3A-3C是可選增壓器殼體的視圖。

圖4A-4D是可選穿孔材料的視圖。

圖5A-5C是穿孔材料取向的可選示例。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細論述在附圖中示出的示例。在可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的部件。諸如“左”和“右”的方向用語是為了對附圖的參考更容易。

圖1A示出增壓器組件的分解圖，圖1B示出組裝好的增壓器組件，而圖1C示出用于增壓器組件的可選出口側(cè)構(gòu)型。圖1A-1C的增壓器組件包括增壓器1000和增壓器出口共振器20。還示出附屬于增壓器的管道1。管道1可包括入口91、旁通端口92和底座(mounting)93。增壓器出口共振器20具有殼體3、第一表面40和第二表面50。第一表面40與墊片6靠接，墊片6與增壓器1000的出口側(cè)7靠接。墊片6可抑制由于流過增壓器出口共振器2的高壓空氣導(dǎo)致的振動，并且可密封流體以避免在出口側(cè)7與殼體3之間的泄漏。如果有必要，可使用金屬插入物8以在墊片6與出口9之間形成氣密密封。金屬插入物8可包括金屬托盤，一層或多層密封劑被灌注或注入該托盤中。密封劑和托盤組合引導(dǎo)空氣在出口9與共振器2之間流動。該金屬插入物可與出口9的形狀一致。當(dāng)金屬插入物在兩側(cè)上包括密封劑以使得密封劑層與出口9對向并且密封劑與殼體的第一表面40對向時，可以降低墊片6的復(fù)雜程度。該墊片將第一表面40的周邊與增壓器1000的出口側(cè)12的周邊密封在一起。

增壓器1000可以是具有入口側(cè)11和出口側(cè)12的羅茨式增壓器。在這種布置結(jié)構(gòu)中，增壓器1的出口9的形狀為三角形。出口9與墊片6中的三角形開口13對齊。增壓器1還具有回流端口14，該回流端口14與再循環(huán)通過增壓器出口共振器20的空氣流體連通。

增壓器出口共振器20具有裝配在開口16中的再循環(huán)管路15，其允許空氣在回流事件期間從中間冷卻器流動。中間冷卻器接收來自出口9的空氣并且冷卻該空氣，該空氣最終經(jīng)回流端口14返回增壓器1000，在此處，冷卻后的高壓空氣冷卻增壓器1000中的低壓空氣并與之混合。通過冷卻高壓出口空氣并使其在殼體內(nèi)再循環(huán)，增壓器1000最終能以更高的比率壓縮空氣。提供冷卻后的空氣還降低了所吹送空氣的出口溫度。

增壓器出口共振器20具有與墊片6中的三角形開口13和出口9兩者對齊的排出端口17。出口空氣離開排出端口17，在這里它行進到中間冷卻器或行進到發(fā)動機以用于燃燒。安裝板18可用于將增壓器組件固定在發(fā)動機上。安裝板18的尺寸和形狀可被調(diào)節(jié)為使增壓器組件與不同尺寸的發(fā)動機更好地配合。在可選方案中，安裝板與第二表面50一體化，使得殼體3與發(fā)動機安裝結(jié)構(gòu)相集成。

圖2A-2F示出可選增壓器出口共振器的視圖。圖2A和2B示出包括殼體20、第一表面40、第二表面50和第一開口70的出口共振器10。第一開口70的形狀可以是三角形，它接收離開增壓器的空氣。通道60將第一開口70與第二開口80連接。通道60可延伸到第二開口80，在此處空氣離開增壓器出口共振器10。通道60包括至少一個側(cè)壁90以將通道60與至少部分地圍繞通道60的封殼100分隔。雖然示出三角形通道與增壓器殼體的三角形輸出部連接，但可以使用其它直線或倒圓形狀以與增壓器的出口形狀一致。

增壓器出口共振器10包括由第一側(cè)壁101、第二側(cè)壁110和第三側(cè)壁111界定的封殼100。后壁140與第二表面50鄰接。雖然示出了直線封殼100，但其它形狀也是可以的，包括倒圓形狀。可使用更多或更少的側(cè)壁來形成封殼。例如，封殼可為三角形或圓柱形。共振器10可以包括第四側(cè)壁120以界定出通道60。

在第二側(cè)壁110中可形成第三開口210以容許流入封殼100中?；蛘?，第三開口210可形成在后壁140中并經(jīng)第二表面連接。在此取向上，該開口可在與第二開口80相同的平面上與中間冷卻器聯(lián)接。在又一個可選方案中，第三開口210可位于第一側(cè)壁101或第三側(cè)壁111中。

所述封殼可以是空的，如圖2C和2D所示，或者封殼100可包括降噪材料130，如圖2A和2B所示。封殼100至少部分地包圍通道60。至少一個出口側(cè)壁90將從通道60流動的流體與封殼100分隔，以使得來自增壓器的出口空氣不與冷卻后的回流空氣混合。這容許增壓器的壓縮比增大，因為冷卻后的空氣回流以在內(nèi)部冷卻增壓器中運動的空氣。熱輸出空氣不會滲入增壓器殼體的出口處的冷卻后的回流空氣中。在所示的三角形出口示例中，所述至少一個出口側(cè)壁90與第二出口側(cè)壁95和形成在第四側(cè)壁120上的第三出口側(cè)壁96協(xié)作。出口側(cè)壁90、95和96之間可包括倒角、溝槽、階梯、角部、倒圓邊緣或其它側(cè)壁連接部，并且這些側(cè)壁連接部可以包括在第一至第四側(cè)壁101、110、111和120之間。

圖2E和2F還在出口側(cè)壁(例如至少一個出口側(cè)壁90和第二出口側(cè)壁95)上包括降噪涂層313?？梢园ɑ蚴÷缘谌隹趥?cè)壁96上的涂層。增壓器出口共振器301包括第一表面304和第二表面305。形式為涂層313的降噪材料位于通道307中。涂層313可以是鋁涂層、吸收材料涂層、層壓材料、或者粘合劑與層壓材料的組合。

返回圖2A和2B，降噪材料130可以是(但不限于)穿孔材料、微穿孔面板、波狀材料或其它降噪材料。如圖2A和2B所示，降噪材料130可包括降噪材料130的交叉且疊置的多個層。這些層的數(shù)量和取向可以基于應(yīng)用而變化。例如，如圖1A所示，回流端口14可以是關(guān)于出口9的中心軸線C的鏡像形狀。然而，由于增壓器轉(zhuǎn)子的葉片可能被扭轉(zhuǎn)，所以回流端口的取向和形狀可以變化以跟隨葉片輪廓。例如，圓形、正方形、長方形、卵形、長圓形和其它形狀可用于回流端口的形狀。此外，如圖1C所示，成對的長形回流端口可以第一和第二成對回流端口14A和14B的形式使用。由于轉(zhuǎn)子內(nèi)孔中的扭轉(zhuǎn)葉片可以是鏡像的，所以回流端口位置關(guān)于出口9的中心軸線C呈鏡像。但是，第一對回流端口14A具有相對于出口9的中心軸線C偏斜的端口中心軸線A。第二對回流端口14B具有相對于出口9的中心軸線C偏斜并且還相對于第一對回流端口14A的端口中心軸線A偏斜的端口中心軸線B。

降噪材料130可包括片材，諸如金屬，其平行于或垂直于以下中的一者：中心軸線C、或者端口中心軸線A或B之一。降噪材料的平面能夠可選地相對于中心軸線C偏斜。由于通道60至少部分包括與出口9匹配的形狀，因此降噪材料的平面可相對于將第一開口40二等分的殼體軸線D平行、垂直或偏斜。降噪材料130可包括多組鏡像的穿孔材料，其包括相對于殼體軸線偏斜地布置的平面片材，并且其中所述多組鏡像包括第一組和第二組，且第一組平行于或垂直于第二組。所述平面片材可沿著殼體軸線D的長度變化。該變化包括平面片材之間的間距、片材中的穿孔圖案、平面片材的平行圖案或平面片材的垂直圖案中的一者。

因此，降噪材料130的平面可與葉片的扭轉(zhuǎn)或者回流端口14、14A或14B的位置中的一者或多者對齊。多個平面也可如圖5A-5C所示交叉或平行。如圖2A和2B所示，可以存在平行和交叉平面的組合，使得并非全部平面都包括交叉的橫向件。將片材層疊在框架中、或使帶槽片材交錯、或?qū)⒍嗔衅目拷佣际切纬山翟氩牧细駯诺目尚惺侄巍?/p>

圖4A-4D是可被用作降噪材料以降低噪音、振動和嘯叫的可行的穿孔材料的非限制性視圖。如圖所示，可使用均勻的穿孔格柵。特別地，交錯的槽和蜂窩孔圖案也是可行的穿孔圖案。還可以在片材上混合多種圖案以使得阻尼特性沿著片材改變。可調(diào)諧穿孔材料以阻尼特定頻率，例如通過改變片材之間的間隔、將片材的方向從平行變成垂直、或通過沿著片材改變穿孔的圖案、間距或尺寸。

微穿孔面板是具有1毫米或亞毫米孔徑的片材，而穿孔面板具有大于1毫米的孔徑。微穿孔面板的一個示例是由Ward Process公司的分公司American Acoustical Products制造的MILLENNIUM METAL。微穿孔面板中的穿孔可以是圓形、狹縫或其它形狀的孔。

上面已討論了微穿孔面板，但可以用其它面板代替微穿孔面板，例如穿孔面板、網(wǎng)眼面板或波狀面板。由于更大的孔隙率，這些可選方案可減少氣動湍流。微穿孔面板可在回流事件期間使空氣平穩(wěn)。微穿孔面板提供了另一益處：即，減少共振器中的混響，這也降低了噪音。

要被阻尼的回流事件可以通過如圖1A-1C所示的徑向或出口側(cè)回流槽14、14A或14B進行，或者該回流事件可通過如圖3A-3C所示的軸向入口回流端口322進行，或者通過徑向回流端口326和軸向回流端口322兩者進行。圖3A示出增壓器殼體300的出口側(cè)。三角形出口321將空氣排出到諸如圖2C和2D所示的歧管。輸出的空氣由中間冷卻器冷卻并返回第三出口210以在封殼100內(nèi)循環(huán)。冷卻的空氣經(jīng)徑向回流端口326和軸向回流端口322再循環(huán)到增壓器。第一導(dǎo)流板330A的圖案設(shè)置成按需設(shè)定通向徑向回流端口326的流量。第二導(dǎo)流板330B的圖案按需設(shè)定通向軸向回流端口322的流量。

作為將冷卻后的空氣與第三出口210連通的替代，也可以將出口321與中間冷卻器連通并且例如通過蓋子將導(dǎo)流板密封在增壓器300的出口側(cè)。然后來自中間冷卻器的端口可與按需設(shè)定流量的再循環(huán)槽324連接，以將空氣引導(dǎo)到軸向回流端口322以及可選的或替代的徑向回流端口326。第二導(dǎo)流板330B可伸入增壓器300的殼體中的凹腔327內(nèi)。該凹腔可由底板相對于入口325密封，以防止回流空氣與輸入的空氣混合。凹腔327自身的尺寸和形狀可確定為履行氣流平穩(wěn)功能。

通過考慮說明書和這里公開的示例的實踐，其它實施方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見。應(yīng)該認(rèn)為說明書和示例僅是示范性的，本發(fā)明的真實范圍由以下權(quán)利要求給出。