渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了用于渦輪增壓器壓縮機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)，其包括阻流槽；外部環(huán)形盤(pán)，其包括阻流槽；以及致動(dòng)器，用于使該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于該外部環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)從而改變?cè)摽芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)和該外部環(huán)形盤(pán)的阻流槽的對(duì)齊。該致動(dòng)器可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器響應(yīng)于該壓縮機(jī)的工況來(lái)控制并且被致動(dòng)以使阻流槽對(duì)齊。這些阻流槽的對(duì)齊允許空氣被吸入葉輪中，從而有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)流動(dòng)能力以防止壓縮機(jī)阻流。
【專利說(shuō)明】渦輪增壓器
[0001]政府權(quán)利
[0002]本實(shí)用新型是在能源部授予的DE-FC26-07-NT43280政府支持下進(jìn)行的。政府對(duì)于本實(shí)用新型具有某些權(quán)利。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請(qǐng)涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器的系統(tǒng)以及在一些實(shí)例中對(duì)壓縮機(jī)阻流的控制。

【背景技術(shù)】
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用渦輪增壓器來(lái)改善發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩/功率輸出密度。在一個(gè)實(shí)例中，渦輪增壓器可以包括經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸相連的壓縮機(jī)和渦輪，其中該渦輪耦接至排氣歧管側(cè)并且壓縮機(jī)耦接至進(jìn)氣歧管側(cè)。以此方式，以排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪向壓縮機(jī)供應(yīng)能量以增大進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣流量。
[0005]該壓縮機(jī)旨在于在喘振與阻流兩種狀況之間的工作范圍內(nèi)進(jìn)行工作。喘振在低空氣質(zhì)量流量的過(guò)程中發(fā)生，此時(shí)穿過(guò)壓縮機(jī)的空氣流將失速并且可能反向。空氣流的反向可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失去動(dòng)力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)陡然減速時(shí)可能發(fā)生該來(lái)源的喘振，即減速喘振。在減速喘振的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)和穿過(guò)壓縮機(jī)的空氣流質(zhì)量可能減慢，而渦輪增壓器由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并且通過(guò)該排氣系統(tǒng)而延緩。轉(zhuǎn)動(dòng)的壓縮機(jī)和低的空氣流速可能造成在壓縮機(jī)出口上的快速壓力集聚，而延滯的較高排氣流速可能造成渦輪側(cè)上的壓力減小。當(dāng)穿過(guò)壓縮機(jī)的向前流動(dòng)不再可持續(xù)時(shí)，發(fā)生瞬間的流動(dòng)倒轉(zhuǎn)，并且壓縮機(jī)發(fā)生喘振。
[0006]第二來(lái)源的喘振可以部分地由于高水平的冷卻排氣再循環(huán)(EGR)所造成。EGR可以用于減少來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放并且用于控制汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的爆震。高水平的EGR可以增大壓縮機(jī)壓力而同時(shí)減小穿過(guò)壓縮機(jī)的質(zhì)量流量，從而致使壓縮機(jī)無(wú)效率地或在喘振區(qū)域內(nèi)工作。
[0007]當(dāng)流動(dòng)穿過(guò)壓縮機(jī)的空氣流質(zhì)量不能針對(duì)給定的壓縮機(jī)速度增加時(shí)，發(fā)生阻流。在阻流過(guò)程中，渦輪增壓器不能向發(fā)動(dòng)機(jī)提供額外的空氣，并且因此發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出密度不能增大。
[0008]因此，可能希望的是通過(guò)在發(fā)生喘振之前減小空氣流速并且在發(fā)生阻流之前增大空氣流速來(lái)增大壓縮機(jī)和渦輪增壓器的工作范圍。已經(jīng)用于加寬工作點(diǎn)的一個(gè)方案是一種被動(dòng)式殼體處理。該被動(dòng)殼體處理包括修改穿過(guò)壓縮機(jī)的空氣流的一對(duì)不可移動(dòng)的槽。在低空氣質(zhì)量流量狀態(tài)中，該被動(dòng)殼體處理的這些槽可以提供用于使部分增壓的空氣再循環(huán)回到壓縮機(jī)入口的路徑。流動(dòng)穿過(guò)壓縮機(jī)的再循環(huán)空氣可以使得在出現(xiàn)喘振之前較少的空氣能夠流動(dòng)穿過(guò)壓縮機(jī)。在高空氣質(zhì)量流量狀況中，該被動(dòng)殼體處理的這些槽可能提供用于使穿過(guò)壓縮機(jī)的空氣流短路的路徑，這樣使得在更高空氣質(zhì)量流速下出現(xiàn)阻流。
[0009]然而，在此諸位實(shí)用新型人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，用于防止喘振的被動(dòng)式再循環(huán)端口的有效位置與用于防止阻流的端口的有效位置是不同的。在本公開(kāi)中，用于防止喘振的連續(xù)打開(kāi)的端口被公開(kāi)為用于防止阻流的分開(kāi)的端口，該端口的入口可以對(duì)于穿過(guò)壓縮機(jī)入口的空氣流是打開(kāi)或關(guān)閉的?？梢园才排欧哦丝?，以使得其入口是在壓縮機(jī)葉輪的全葉片(fullblade)下方但在分流葉片(splitter blade)上方的高度處。相反，阻流端口可以用于將空氣提供到該葉輪的基部、在分流葉片和渦輪增壓器葉片下方。此外，打開(kāi)該阻流端口的入口可以是可變的，以使得發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以控制該阻流端口的入口何時(shí)并且在何種程度上暴露于來(lái)自壓縮機(jī)入口的空氣流中。當(dāng)壓縮機(jī)處于接近阻流的狀況下時(shí)可以提供這樣的信號(hào)。當(dāng)阻流端口的入口打開(kāi)時(shí)，空氣可以在壓縮機(jī)的基部處被吸入該壓縮機(jī)中并且可以用于有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)流動(dòng)能力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]在此公開(kāi)了一種壓縮機(jī)外殼，該壓縮機(jī)外殼可以具有位于壓縮機(jī)的內(nèi)部周邊處、在入口下游的一對(duì)環(huán)形盤(pán)。這些環(huán)形盤(pán)包括圍繞其圓周的可對(duì)齊開(kāi)口，這些阻流槽可以對(duì)齊而通向阻流端口的入口，從而允許空氣被吸入葉輪的基部之中。此外，當(dāng)不重疊時(shí)，這兩個(gè)環(huán)形盤(pán)的阻流槽有效地將該阻流端口的入口與來(lái)自壓縮機(jī)入口的空氣流切斷。
[0011]公開(kāi)了用于渦輪增壓器壓縮機(jī)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括:可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)，其中包括阻流槽；外部環(huán)形盤(pán)，其中包括阻流槽；以及致動(dòng)器，用于使該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于該外部環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)從而改變?cè)摽芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)和該外部環(huán)形盤(pán)的阻流槽的對(duì)齊。該致動(dòng)器可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器響應(yīng)于該壓縮機(jī)的工況來(lái)控制并且被致動(dòng)以使阻流槽對(duì)齊。這些阻流槽的對(duì)齊允許空氣被吸入葉輪中，從而有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)流動(dòng)能力以防止壓縮機(jī)阻流。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法包括:將內(nèi)部排放端口的上游開(kāi)口連續(xù)地暴露至壓縮機(jī)入口 ；并且將阻流端口的入口間歇式地暴露至該壓縮機(jī)入口，該阻流端口被同心地定位在該排放端口的外部，該阻流端口是通過(guò)將包含阻流槽的可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于靜止的外部環(huán)形盤(pán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而被暴露的，這些阻流槽被定位在通向該阻流端口的這個(gè)入口的上游。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，將該入口暴露至該阻流端口是以依賴于該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的這些阻流槽與該外部環(huán)形盤(pán)的這些阻流槽的對(duì)齊的一種連續(xù)可變的方式，其中該外部環(huán)形盤(pán)包括與該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的這些阻流槽可對(duì)齊的阻流槽。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施例中，通向該阻流端口的這個(gè)入口是響應(yīng)于高于閾值壓縮機(jī)流量的壓縮機(jī)流量而被暴露的。
[0015]在另一個(gè)實(shí)施例中，將該入口可變地暴露至該阻流端口是與超過(guò)該閾值壓縮機(jī)流量的流量成比例的，這樣使得在較高流量下，這些阻流槽以增大的重疊度對(duì)齊。
[0016]在另一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)包括用真空致動(dòng)器移動(dòng)致動(dòng)器銷(xiāo)，該致動(dòng)器銷(xiāo)與該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相接觸。
[0017]本說(shuō)明的以上優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將通過(guò)單獨(dú)地或結(jié)合地參照附圖從以下詳細(xì)說(shuō)明部分中容易明白。
[0018]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述以便以簡(jiǎn)化的形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的一些概念。這并不意味著確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍僅由隨附在具體實(shí)施例之后的權(quán)利要求確定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。此外，諸位實(shí)用新型人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了在此指出的缺點(diǎn)并且不承認(rèn)它們是已知的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1示出了具有排氣再循環(huán)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的框圖。
[0020]圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)具有渦輪和壓縮機(jī)殼體處理的一種渦輪增壓器的切開(kāi)視圖，該壓縮機(jī)具有一種第一實(shí)施例的殼體處理。
[0021]圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第一實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的分解視圖。
[0022]圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第一實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的截面透視圖。
[0023]圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第一實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)的外殼的一個(gè)區(qū)段的前視圖。
[0024]圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第一實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的截面。
[0025]圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第一實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)的外殼的一個(gè)區(qū)段的后視圖。
[0026]圖8示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有二實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)的前視圖。
[0027]圖9示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第二實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的前視圖。
[0028]圖10示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第二實(shí)施例的殼體處理的環(huán)形盤(pán)的前視圖。
[0029]圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第二實(shí)施例的殼體處理的可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的前視圖。
[0030]圖12示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第二實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的截面透視圖。
[0031]圖13示出了根據(jù)本公開(kāi)帶有第二實(shí)施例的殼體處理的壓縮機(jī)部件的截面。
[0032]圖14示出了根據(jù)本公開(kāi)的一種方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]本公開(kāi)的目標(biāo)是一種與壓縮機(jī)葉輪的基部處于流體連通的可致動(dòng)端口。在壓縮機(jī)入口的下游提供了一對(duì)環(huán)形盤(pán)，每個(gè)環(huán)形盤(pán)包括圍繞其圓周處于規(guī)律距離處的阻流槽。致動(dòng)器可以將該內(nèi)部的、可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于外部環(huán)形盤(pán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該致動(dòng)器可以被安置在該外部環(huán)形盤(pán)上。該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的旋轉(zhuǎn)可以改變這兩個(gè)盤(pán)的阻流槽的對(duì)齊從而致使開(kāi)放的空間發(fā)生重疊。這些阻流槽的對(duì)齊可以使下面的阻流端口開(kāi)放通向該壓縮機(jī)的入口。該阻流端口的出口是在分流葉片和全葉片二者的前導(dǎo)邊緣下游的高度處與該壓縮機(jī)的基部處于流體連通的。該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的旋轉(zhuǎn)以及因此這些阻流槽的對(duì)齊可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況來(lái)控制。使該阻流端口開(kāi)放通向該壓縮機(jī)入口可以有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)流動(dòng)能力并且可以防止壓縮機(jī)阻流。在這個(gè)實(shí)施例中，在這些分流葉片的前導(dǎo)邊緣上方并且在這些全葉片的前導(dǎo)邊緣下方與該壓縮機(jī)入口和該葉輪處于流體連通的排放端口是連續(xù)打開(kāi)的。
[0034]本公開(kāi)的殼體處理將在下文中參照附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述。圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的示意圖。圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)包括壓縮機(jī)的渦輪增壓器的示意圖。在圖3至圖7中描繪的此類壓縮機(jī)的第一實(shí)施例中，這些環(huán)形盤(pán)是基本上扁平的并且該壓縮機(jī)外殼形成了這些不同端口的內(nèi)壁。在圖8至圖13中所示的第二示例性實(shí)施例中，該外部環(huán)形盤(pán)具有更長(zhǎng)的輪廓并且形成了該阻流端口和排放端口的一部分。圖3至13是按比例繪制的，但若希望的話可以使用其他相對(duì)尺寸。圖14示出了根據(jù)本公開(kāi)的一種方法的流程圖。
[0035]圖1示出了具有EGR系統(tǒng)的一種渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例。確切而言，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10由控制器12控制，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)汽缸，其中一個(gè)汽缸在圖1中示出。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括燃燒室30和汽缸壁32，其中活塞36被定位在其中并且連接至曲軸40上。燃燒室30經(jīng)由對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54而與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。還示出了進(jìn)氣歧管44具有耦接至其上的燃料噴射器68，用于與來(lái)自控制器12的信號(hào)脈沖寬度(FPW)成比例地輸送燃料。
[0036]控制器12被示出為微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出端口(I/o) 104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)(在這個(gè)具體實(shí)例中被示出為只讀存儲(chǔ)器芯片(ROM) 106)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 108和常規(guī)數(shù)據(jù)總線。
[0037]控制器12接收來(lái)自耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)10上的多個(gè)傳感器的不同信號(hào)，這些信號(hào)包括但不限于:來(lái)自耦接至空氣過(guò)濾器的質(zhì)量空氣流量傳感器110的進(jìn)入的質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值；來(lái)自耦接至冷卻套114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來(lái)自耦接至進(jìn)氣歧管44的歧管壓力傳感器115的歧管壓力(MAP)測(cè)量值；以及來(lái)自耦接至曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118的指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP)。
[0038]在被稱作高壓EGR的構(gòu)型中，排氣通過(guò)與排氣歧管48連通的EGR管125被輸送至進(jìn)氣歧管44。EGR閥組件120被定位在EGR管125中。換種方式說(shuō)，排氣從排氣歧管48前行，首先穿過(guò)閥組件120，然后到達(dá)進(jìn)氣歧管44。于是EGR閥組件120可以說(shuō)成是位于進(jìn)氣歧管的上游。還有可選的EGR冷卻器130被放置在EGR管125中以便在EGR進(jìn)入進(jìn)氣歧管中之前將其冷卻?？梢允褂玫蛪篍GR來(lái)使排氣從渦輪16的下游經(jīng)由閥141再循環(huán)到壓縮機(jī)14的上游。
[0039]壓力傳感器115將歧管絕對(duì)壓力(MAP)的測(cè)量值提供給控制器12。EGR閥組件120具有用于控制EGR管125中的可變面積限制的閥位置(未示出)，由此控制EGR流量。EGR閥組件120可以最低程度地限制穿過(guò)管125的EGR流量或者完全限制穿過(guò)管125的EGR流量、或者起作用來(lái)可變地限制EGR流量。真空調(diào)節(jié)器124耦接至EGR閥組件120。真空調(diào)節(jié)器124接收來(lái)自控制器12的致動(dòng)信號(hào)126以便控制EGR閥組件120的閥位置。在一個(gè)實(shí)施例中，EGR閥組件是真空致動(dòng)閥。然而，可以使用任何類型的流量控制閥，例如螺線管驅(qū)動(dòng)閥或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)閥。
[0040]渦輪增壓器13具有耦接在排氣歧管48中的渦輪16以及經(jīng)由中間冷卻器132耦接在進(jìn)氣歧管44中的壓縮機(jī)14。渦輪16經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸15耦接至壓縮機(jī)14。處于大氣壓下的空氣從通道140進(jìn)入壓縮機(jī)14。來(lái)自渦輪16的排氣離開(kāi)通道142?？梢允褂貌煌臏u輪增壓器安排。例如，當(dāng)可變面積噴嘴被布置在排氣管線中的渦輪上游和/或下游以用于改變穿過(guò)渦輪的氣體的有效膨脹時(shí)，可以使用可變噴嘴渦輪增壓器(VNT)。可以使用另外的其他途徑來(lái)改變排氣中的膨脹，例如廢氣門(mén)閥。圖1示出了充當(dāng)廢氣門(mén)的示例性閥20。如以上指出的，這個(gè)閥可以定位在渦輪中、或者可以是可變噴嘴。
[0041]圖2示出了渦輪增壓器13的示例性實(shí)施例的剖視圖。渦輪16將排氣的能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能以便使連接至葉輪240上的驅(qū)動(dòng)軸15旋轉(zhuǎn)。來(lái)自排氣歧管48的排氣通過(guò)渦輪入口 260進(jìn)入渦輪殼體280中。該排氣流動(dòng)穿過(guò)蝸殼通道282，從而膨脹穿過(guò)渦輪出口 265并且從排氣通道142中排出。排氣流動(dòng)穿過(guò)渦輪16在連接至輪轂290上的葉片270上產(chǎn)生力，從而致使葉片270、輪轂290和驅(qū)動(dòng)軸15旋轉(zhuǎn)。對(duì)于渦輪16示出了兩個(gè)葉片270a和270b，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在渦輪16中可以存在更多葉片。渦輪葉片270包括入口邊緣270c、出口邊緣270d、輪轂邊緣270e和殼體邊緣270f。
[0042]壓縮機(jī)14包括葉輪240、擴(kuò)散器230、壓縮機(jī)室222、成對(duì)的環(huán)形盤(pán)210以及殼體220。葉輪240的旋轉(zhuǎn)將氣體通過(guò)殼體220的壓縮機(jī)入口 202吸入壓縮機(jī)14中。作為非限制性實(shí)例，該氣體可以包括來(lái)自通道140的空氣、排氣(例如當(dāng)使用長(zhǎng)回路的EGR時(shí))、氣態(tài)燃料(例如當(dāng)使用燃料的進(jìn)氣道噴射時(shí))及其組合。氣體從壓縮機(jī)入口 202流入并且被葉輪240加速而穿過(guò)擴(kuò)散器230進(jìn)入壓縮機(jī)室222中。擴(kuò)散器230和壓縮機(jī)室222使該氣體減速，從而造成壓縮機(jī)室222中的壓力升高。處于壓力下的氣體可以從壓縮機(jī)室222流動(dòng)到進(jìn)氣歧管44。
[0043]渦輪增壓器13中的元件可以相對(duì)于穿過(guò)渦輪增壓器13的氣體流動(dòng)路徑的方向來(lái)進(jìn)行描述。相對(duì)于參考點(diǎn)基本上沿著氣體流動(dòng)方向的元件是在該參考點(diǎn)的下游。相對(duì)于參考點(diǎn)基本上與氣體流動(dòng)方向相反的元件是在該參考點(diǎn)的上游。例如，壓縮機(jī)入口 202是在葉輪240的上游，該葉輪是在擴(kuò)散器230的上游。擴(kuò)散器230是在葉輪240的下游，該葉輪是在壓縮機(jī)入口 202的下游。
[0044]葉輪240包括輪轂254、全葉片250以及分流葉片252。全葉片250以及分流葉片252附接至輪轂254上。全葉片250在壓縮機(jī)14中最上游的邊緣是全葉片250的前導(dǎo)邊緣。類似地，分流葉片252包括在分流葉片252的最上游位置處的前導(dǎo)邊緣。全葉片250的前導(dǎo)邊緣是在分流葉片252的上游。葉輪240包括與驅(qū)動(dòng)軸15和渦輪輪轂290的旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)齊的一條旋轉(zhuǎn)軸線。該旋轉(zhuǎn)軸線與壓縮機(jī)入口處的氣體流動(dòng)基本上平行并且與擴(kuò)散器處的氣體流動(dòng)基本上垂直。
[0045]殼體220包括壓縮機(jī)入口 202和進(jìn)氣通道204。不同的殼體部件還可以提供排放端口 212和阻流端口 214。葉輪240被包含在進(jìn)氣通道204內(nèi)。排放端口 212的入口是在全葉片250的前導(dǎo)邊緣的下游并且在分流葉片252的前導(dǎo)邊緣的上游。阻流端口 214的出口是在分流葉片252的前導(dǎo)邊緣的下游。排放端口 212可以連續(xù)地開(kāi)放通向壓縮機(jī)入口202。如果這對(duì)環(huán)形盤(pán)210中的阻流槽相對(duì)齊，則該阻流端口可以與壓縮機(jī)入口 202處于流體連通。這些阻流槽和這些環(huán)形盤(pán)將在下文中參照?qǐng)D3至圖13更詳細(xì)地加以描述，這些圖詳述了根據(jù)本公開(kāi)的壓縮機(jī)殼體的兩個(gè)實(shí)施例。
[0046]下文中參照?qǐng)D3至圖7描述了用于控制壓縮機(jī)阻流的壓縮機(jī)第一實(shí)施例。圖3示出了壓縮機(jī)部件的分解視圖，這些壓縮機(jī)部件包括根據(jù)本公開(kāi)的殼體處理第一實(shí)施例的這些環(huán)形盤(pán)。示出了外殼220。這個(gè)外殼可以包括:出口件219，該出口件可以包括壓縮機(jī)室和壓縮機(jī)出口 402以及額外的內(nèi)部空腔；以及入口件221，該入口件可以包括壓縮機(jī)入口 202。作為一個(gè)實(shí)例，該壓縮機(jī)的外殼220可以包括壓鑄鋁部件。出口件219和入口件221可以圍繞其中的其他部件被栓接在一起。該壓縮機(jī)的這些部件通過(guò)下文中解釋的相對(duì)位置而軸向?qū)R。
[0047]在本實(shí)施例中，入口件221可以具有連接至其上的附接件403。該附接件403可以被配置成用于將真空致動(dòng)器404連接至該壓縮機(jī)殼體220上。該致動(dòng)器404可以進(jìn)一步是氣動(dòng)或電動(dòng)致動(dòng)器并且可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12控制。致動(dòng)器404可以包括連桿406，該連桿適合于將致動(dòng)器404的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移至致動(dòng)器阻流槽控制器408。作為實(shí)例，該致動(dòng)器可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12響應(yīng)于包括速度和空氣流速在內(nèi)的多種渦輪增壓器狀況來(lái)控制、或者可以通過(guò)基于發(fā)動(dòng)機(jī)、速度、估算負(fù)載以及進(jìn)氣門(mén)位置來(lái)估算渦輪增壓器壓縮機(jī)的狀況來(lái)控制。
[0048]如圖3中所繪，阻流槽控制器408包括杠桿臂410，這個(gè)杠桿臂與致動(dòng)器404的連桿406相互作用。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12的信號(hào)可以使得致動(dòng)器404移動(dòng)連桿406。這種移動(dòng)可以轉(zhuǎn)移至杠桿臂410，進(jìn)而致使致動(dòng)器銷(xiāo)412旋轉(zhuǎn)，從而將這種旋轉(zhuǎn)傳遞到可致動(dòng)環(huán)形盤(pán) 414。
[0049]可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414可以包括基本上扁平的圓環(huán)。這個(gè)環(huán)的底部輪廓的被設(shè)計(jì)成擱置在外部環(huán)形盤(pán)420的插入部分421內(nèi)?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)414和外部環(huán)形盤(pán)420可以共享面接觸。這對(duì)同心盤(pán)的上游面可以形成中央開(kāi)口的鄰接表面。該可致動(dòng)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸線可以與葉輪240的旋轉(zhuǎn)軸線相同(在圖2中示出)?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)414可以進(jìn)一步包括目的在于與致動(dòng)器銷(xiāo)412相互作用的凸起阻流選擇器418。致動(dòng)器銷(xiāo)412的旋轉(zhuǎn)被阻流選擇器418轉(zhuǎn)移至使可致動(dòng)盤(pán)414旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。沿著可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414的圓周的阻流槽416隨后被旋轉(zhuǎn)。
[0050]可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414的這些阻流槽416可以在與外部環(huán)形盤(pán)420的阻流槽422的對(duì)齊方面發(fā)生改變。外部環(huán)形盤(pán)420的阻流槽422是沿著插入部分421的圓周安排的。外部環(huán)形盤(pán)的凸起部分423可以是實(shí)心的、不可透過(guò)空氣流、并且設(shè)計(jì)成容納或包圍該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)并且可以用作這對(duì)環(huán)形盤(pán)附接到壓縮機(jī)14的外殼220上的附接點(diǎn)。該外部環(huán)形在壓縮機(jī)內(nèi)盤(pán)可以是靜止的。
[0051]在從發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12接收到信號(hào)后，致動(dòng)器404可以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414的旋轉(zhuǎn)?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使得阻流槽416和外部環(huán)形盤(pán)420的阻流槽422對(duì)齊。這一圈阻流槽416和422的對(duì)齊可以是連續(xù)可變的，以使得重疊度可以在從不重疊(例如，通向阻流端口的入口被堵住)到完全重疊(例如，通向阻流端口的入口是完全打開(kāi)的)的一個(gè)范圍上變化，以便改變穿過(guò)這對(duì)環(huán)形盤(pán)的空氣流量。
[0052]這些環(huán)形盤(pán)可以圍繞壓縮機(jī)的內(nèi)部空間的周邊定位在入口 202的下游，從而包圍葉輪240的上部范圍(參見(jiàn)圖3，為繪圖的簡(jiǎn)化，不包含葉片)。該壓縮機(jī)殼體220可以被配置成用于容納這些環(huán)形盤(pán)并且可以包含包括阻流端口 424的空氣空腔。壓縮機(jī)外殼220內(nèi)的阻流端口 424等空氣空腔可以被安排成用于接收在阻流槽416和422至少部分對(duì)齊時(shí)穿過(guò)入口的空氣流。
[0053]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，以透視圖示出了壓縮機(jī)14的截面。看到外部環(huán)形盤(pán)420在壓縮機(jī)殼體220內(nèi)被保持在位。環(huán)形盤(pán)420的凸起部分可以被栓接在殼體220的入口件221與出口件219之間。外部環(huán)形盤(pán)420的插入部分421可以包含阻流槽422并且被配置成匹配在可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414周?chē)?，這樣使得該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)安置于該外部環(huán)形盤(pán)的插入部分內(nèi)。
[0054]阻流槽控制器408的杠桿臂410與阻流選擇器418相耦接以控制該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414的定位。致動(dòng)器404的移動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414在外部環(huán)形盤(pán)420內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)414相對(duì)于外部環(huán)形盤(pán)420的旋轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致這些阻流槽416與422重疊對(duì)齊。這些阻流槽的對(duì)齊可以是部分的而使得這些圓形開(kāi)口的一部分發(fā)生重疊、或者可以是完全對(duì)齊的而使得可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)414的阻流槽416的周邊與外部環(huán)形盤(pán)420的阻流槽422完全對(duì)齊。以此方式，下面的阻流端口入口的開(kāi)度可以在完全打開(kāi)與完全關(guān)閉之間連續(xù)變化。
[0055]當(dāng)對(duì)齊時(shí)(如圖4所示，處于部分重疊)，這些阻流槽416和422可以允許空氣流進(jìn)入阻流端口 424中。阻流端口 424是可以由壓縮機(jī)殼體220的出口件219形成的空間。該阻流端口 424可以在全葉片和分流葉片的前導(dǎo)邊緣下游的高度處與葉輪240的基部處于流體連通。該阻流端口向壓縮機(jī)入口 202打開(kāi)可以允許空氣流被吸入葉輪中并且可以防止壓縮機(jī)阻流。
[0056]此外，示出了排放端口 512。該排放端口可以有利地向壓縮機(jī)入口 202打開(kāi)并且可以通過(guò)允許壓縮機(jī)出口處的過(guò)量壓力再循環(huán)離開(kāi)葉輪而有助于防止壓縮機(jī)喘振。本公開(kāi)的排放端口可以相對(duì)于阻流端口 424同心地并且距離壓縮機(jī)14的中心更遠(yuǎn)地安排。該排放端口的上游開(kāi)口 513用作在壓縮機(jī)喘振事件中使空氣朝向壓縮機(jī)入口 202再循環(huán)的出口。
[0057]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出了壓縮機(jī)殼體的出口件219的區(qū)段?？梢钥吹阶枇鞫丝?424位于葉輪(未示出)的周邊處。在壓縮機(jī)殼體的出口件219上可以看到螺栓孔602在阻流端口 424的外部。螺栓孔602可以用于將外部環(huán)形盤(pán)420的凸起部分423與入口件221連接在一起。將這對(duì)環(huán)形盤(pán)布置成直接鄰近于阻流端口 424可以提供增加的空氣體積以便防止當(dāng)阻流槽對(duì)齊時(shí)防止阻流。
[0058]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，阻流端口 424的出口 425可以在該葉輪的高度處以使得它位于全葉片250和分流葉片252 二者的前導(dǎo)邊緣的下游。阻流端口出口 425相對(duì)于壓縮機(jī)入口 202的這個(gè)高度可以有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)的流動(dòng)能力。當(dāng)壓縮機(jī)達(dá)到阻流流量時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以向致動(dòng)器404發(fā)送信號(hào)以使該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)，使得阻流槽416和422重疊，從而允許空氣被全葉片和分流葉片二者通過(guò)暴露的阻流端口入口 419而吸入。將阻流端口入口419暴露至壓縮機(jī)入口 202可以實(shí)質(zhì)上將空氣注入全葉片250和分流葉片252 二者下游的壓縮機(jī)中(對(duì)應(yīng)葉片的前導(dǎo)邊緣用虛線指示出)。通向排放端口 512的入口或下游開(kāi)口 515位于分流葉片252的前導(dǎo)邊緣上游、但是位于全葉片250的前導(dǎo)邊緣的下游。該排放端口的位置使得它可以幫助控制喘振。
[0059]參見(jiàn)圖7，可以看到排放端口 512在壓縮機(jī)殼體的出口件219內(nèi)對(duì)于阻流端口 424是在中央。排放端口 512和阻流端口 424分別包括結(jié)構(gòu)件514和426。這些結(jié)構(gòu)件可以起作用來(lái)將出口件219的內(nèi)壁保持在一起而使得排放端口 512和阻流端口 424 二者可以從出口件219的上游側(cè)延伸到該壓縮機(jī)殼體的內(nèi)部處的下部部分，在該下部部分處將定位葉輪(未示出)。
[0060]在圖8至圖13中示出了根據(jù)本公開(kāi)的殼體處理的第二實(shí)施例。該第二實(shí)施例采用了以上參照?qǐng)D3至圖7所示的第一實(shí)施例所描述的一對(duì)環(huán)形盤(pán)。然而，這些環(huán)形盤(pán)以及更大的壓縮機(jī)殼體的形狀、結(jié)構(gòu)、相對(duì)尺寸和布局可以在不背離本公開(kāi)的情況下改變。參照?qǐng)D8至圖13描述了此種改變的實(shí)例。
[0061]圖8示出了從入口側(cè)看到的壓縮機(jī)14的透視圖。壓縮機(jī)入口 202形成在壓縮機(jī)殼體220的入口件221中。第二實(shí)施例中的入口件221結(jié)合了用于阻流槽控制器408的一體式殼體901。如以上參照?qǐng)D3所描述的，致動(dòng)器可以控制阻流槽控制器，該致動(dòng)器可以是真空式、氣動(dòng)式或電動(dòng)式致動(dòng)器。杠桿臂410可以連接至這樣的致動(dòng)器(在圖8中未示出)上。該致動(dòng)器的移動(dòng)可以被轉(zhuǎn)移至杠桿臂410，從而使得致動(dòng)器銷(xiāo)412將可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902相對(duì)于外部環(huán)形盤(pán)906進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)902的這種旋轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致阻流槽904與外部環(huán)形盤(pán)906的阻流槽對(duì)齊。此實(shí)施例的阻流槽904被示出為是用直線圍成的，與上文描述的圓形阻流槽不同。應(yīng)理解的是，這些阻流槽可以采取任何構(gòu)型或形狀，包括方形、矩形、圓形、橢圓形或其他，只要這些阻流槽可以在該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)與外部環(huán)形盤(pán)之間重疊。此外，這兩個(gè)盤(pán)的阻流槽可以在形狀或大小上不相同。
[0062]如上，該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)在其圓周處被外部環(huán)形盤(pán)906環(huán)繞，該外部環(huán)形盤(pán)也可以在壓縮機(jī)殼體的入口件221與出口件219之間形成界面。在這個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)殼體的出口件可以包括兩個(gè)栓接在一起的件。上部部件225被栓接到下部部件223上以形成壓縮機(jī)殼體的出口件219。
[0063]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖9，從與圖8相同的有利位置示出了壓縮機(jī)殼體處理的第二實(shí)施例的視圖，然而在圖9中已經(jīng)移除了壓縮機(jī)殼體的入口件221以及出口件的上部部件225。在這個(gè)視圖中，可以看到阻流槽控制器408。
[0064]本公開(kāi)的外部環(huán)形盤(pán)包括排放端口和阻流端口二者的上游壁。外部環(huán)形盤(pán)906包括在其內(nèi)部圓周處的插入部分921 (在圖10中可見(jiàn))，該插入部分的周邊設(shè)計(jì)成可以將該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902容納在其中。該插入部分可以允許可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)擱置在外部環(huán)形盤(pán)內(nèi)而與凸起部分423平齊。用于排放端口的入口位于本公開(kāi)的可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的凸起唇緣905的下游。該排放端口和阻流端口將在下文參見(jiàn)圖12和圖13容易看到并且更詳細(xì)進(jìn)行描述。
[0065]在這對(duì)環(huán)形盤(pán)的中心處可以有葉輪240。在外部環(huán)形盤(pán)906與壓縮機(jī)殼體的出口件的下部部件223的界面處可以有內(nèi)殼930。內(nèi)殼930可以形成內(nèi)部容積、通道或端口，通過(guò)它們，在這些阻流槽對(duì)齊時(shí)空氣可以流入葉輪的下部部分中。該排放端口和阻流端口可以由該內(nèi)殼形成為圍繞壓縮機(jī)軸向延伸的同心的、圓柱形的通道。這個(gè)內(nèi)殼還可以形成壓縮機(jī)外殼220與這對(duì)環(huán)形盤(pán)之間的界面，而使得它們能以堆疊的并且基本上氣密的方式配合在一起。在不同的實(shí)施例中，例如以上參照?qǐng)D3至圖7所述的實(shí)施例中，這個(gè)內(nèi)殼可以是與壓縮機(jī)殼體220的出口件219 —體的，這樣使得它們是單一的部件。
[0066]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖10，示出了外部環(huán)形盤(pán)。本公開(kāi)的外部環(huán)形盤(pán)包括沿著最靠近壓縮機(jī)入口 202的表面的圓周的凸起部分923。該凸起部分923可以包括螺栓孔932，這些螺孔用于將外部環(huán)形盤(pán)906附接在入口件221與出口件219的上部部件225之間。
[0067]外部環(huán)形盤(pán)可以進(jìn)一步包括插入部分921。該插入部分的圓周的大小可以被確定成使得該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902可以擱置在插入部分921內(nèi)。插入部分921可以進(jìn)一步包括阻流槽922。外部環(huán)形盤(pán)906的這些阻流槽922可以與可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的這些阻流槽904對(duì)齊、或者可以偏離，這取決于致動(dòng)器銷(xiāo)412的位置(在圖11中示出)。
[0068]此實(shí)施例的外部環(huán)形盤(pán)906可以進(jìn)一步包括排放端口 934。該排放端口 934可以包括從插入部分921中心延伸的內(nèi)壁936。這個(gè)內(nèi)壁936可以通過(guò)結(jié)構(gòu)件937保持離開(kāi)排放端口 934，這樣使得該排放端口 934可以包括在壓縮機(jī)入口 202中上游的開(kāi)口 935。該排放端口的上游開(kāi)口 935可以用作在喘振事件中使空氣再循環(huán)離開(kāi)葉輪240而進(jìn)入壓縮機(jī)入口 202中的出口。該排放端口 934在壓縮機(jī)中的下游朝著葉輪240的基部延伸，這個(gè)取向?qū)⒃谙挛闹袇⒄請(qǐng)D12更詳細(xì)地加以描述。該排放端口的上游開(kāi)口可以用作該排放端口的出口，因?yàn)樵诖襁^(guò)程中這個(gè)端口將起作用以允許空氣再循環(huán)離開(kāi)葉輪240的頂部。
[0069]此實(shí)施例的外部環(huán)形盤(pán)906可以包括與圖3至圖7中所示第一實(shí)施例相比更大范圍的、本公開(kāi)的壓縮機(jī)殼體處理的內(nèi)壁。一部分由凸緣924提供的該外部環(huán)形盤(pán)906的更大深度可以允許將這些不同部件整合到該外部環(huán)形盤(pán)中。然而，應(yīng)了解的是，可以將例如在圖4中以420示出的較扁平的環(huán)形盤(pán)與包括類似于排放端口的內(nèi)壁的外部壓縮機(jī)外殼以及內(nèi)殼相耦接，以便實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的目標(biāo)。
[0070]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖11，示出了該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902和阻流槽控制器408。該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902可以被配置成擱置在外部環(huán)形盤(pán)906的插入部分921內(nèi)。旋轉(zhuǎn)限制器938可以延伸超出該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的基本上圓形的圓周。該旋轉(zhuǎn)限制器903被配置成用于配合在外部環(huán)形盤(pán)906的凸起部分923的帶槽的旋轉(zhuǎn)槽907的范圍內(nèi)(在圖9中示出)。該旋轉(zhuǎn)限制器可以在該旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)在該旋轉(zhuǎn)槽的大小所允許的程度上移動(dòng)。這個(gè)帶槽的區(qū)段提供了止擋件，使得該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)不能旋轉(zhuǎn)超出阻流槽控制器408的控制邊界。該旋轉(zhuǎn)限制器的長(zhǎng)度可以沿著該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)和外部環(huán)形盤(pán)由這些阻流槽的大小、形狀和間距來(lái)決定。
[0071]可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902沿著其內(nèi)圓周包括凸起的內(nèi)唇緣905。這個(gè)凸起的內(nèi)唇緣可以從可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的外圓周在朝向壓縮機(jī)入口 202的方向上升高并且可以用于在排放端口壁936上延伸而不阻礙空氣從排放端口 934離開(kāi)。凸起的內(nèi)唇緣905朝向排放端口 934定向在圖13中更容易看出。
[0072]可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902可以包括阻流槽904?？芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)902的這些阻流槽904可以依賴于致動(dòng)器銷(xiāo)412所引起的該盤(pán)的旋轉(zhuǎn)而與外部環(huán)形盤(pán)906的阻流槽922對(duì)齊?？梢栽谧枇鞑劭刂破?08的基部處看到致動(dòng)器銷(xiāo)412。這個(gè)銷(xiāo)可以在其基部處具有圓球，這個(gè)球擱置在該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)上形成的帶槽的阻流選擇器918內(nèi)。該致動(dòng)器界面的移動(dòng)造成了該致動(dòng)器銷(xiāo)的旋轉(zhuǎn)，使得該基部推靠在阻流選擇器918的凸起的側(cè)壁上。對(duì)阻流選擇器918的力可以導(dǎo)致可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902在外部環(huán)形盤(pán)的插入部分內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而致使這些阻流孔對(duì)齊或不對(duì)齊。
[0073]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖12，以透視圖示出了根據(jù)本公開(kāi)的壓縮機(jī)殼體處理的第二實(shí)施例的截面。這些環(huán)形盤(pán)可以被定位在入口件221與出口件219之間。該外部環(huán)形盤(pán)906配合在可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的周邊周?chē)Ｔ趫D12中，可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的阻流槽904與外部環(huán)形盤(pán)906的阻流槽922對(duì)齊。
[0074]當(dāng)對(duì)齊時(shí)，這些阻流槽允許來(lái)自壓縮機(jī)入口 202的空氣進(jìn)入阻流端口入口 919中。阻流端口出口 944在底部處可以通過(guò)內(nèi)殼930形成并且在其上游邊緣處可以通過(guò)外部環(huán)形盤(pán)906形成。該阻流端口被安排成使得，當(dāng)這些阻流槽對(duì)齊時(shí)，空氣可以在這些分流葉片252和全葉片250的前導(dǎo)邊緣下游的一個(gè)高度處被拉入葉輪240中。該阻流端口可以根據(jù)致動(dòng)器銷(xiāo)412的布置而被打開(kāi)或關(guān)閉。如果壓縮機(jī)是處于阻流或接近阻流的狀態(tài)下，則該阻流端口可以被打開(kāi)。
[0075]相反，排放端口 934可以連續(xù)地朝壓縮機(jī)入口 202打開(kāi)并且可以起作用來(lái)防止喘振。分開(kāi)端口入口 942被安排在葉輪240的全葉片250的前導(dǎo)邊緣下游、但在分流葉片252的前導(dǎo)邊緣上游的高度處。排放端口 934的內(nèi)壁936被形成為外部環(huán)形盤(pán)906的最內(nèi)部部分。內(nèi)壁936的最靠近壓縮機(jī)入口 202的上游邊緣是從可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的凸起唇緣905朝下游偏移的，這樣使得可以在該排放端口朝壓縮機(jī)入口 202打開(kāi)之處提供空間。
[0076]該外部環(huán)形盤(pán)906在入口件221與出口件219的上部部件225的結(jié)合點(diǎn)處被保持在位。朝向壓縮機(jī)的基部延伸的這個(gè)凸緣924可以形成該阻流端口的壁并且此外可以提供可以與內(nèi)殼930相連接的界面或結(jié)構(gòu)部件。在本公開(kāi)的壓縮機(jī)殼體處理的其他實(shí)施例中，內(nèi)殼930和凸緣924可以整合到出口件219中。壓縮機(jī)的內(nèi)部部件的不同取向的一個(gè)實(shí)例在上文中參考圖3至圖7進(jìn)行了描述。
[0077]轉(zhuǎn)向圖13，相同的部件在圖12中被示出，但卻是在截面視圖中示出的。在這個(gè)視圖中可以看到部件沿著圖13的水平軸線相對(duì)對(duì)齊。凸起的唇緣905可以比可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)902的基部更靠近壓縮機(jī)入口 202。這個(gè)凸起的唇緣905可以與內(nèi)壁936間隔開(kāi)，使得在排放端口 934的、朝向壓縮機(jī)入口 202的空氣流連續(xù)打開(kāi)的上游開(kāi)口處看到了空隙。
[0078]此外，排放端口入口 942的相對(duì)對(duì)齊可以比全葉片250的前導(dǎo)邊緣與壓縮機(jī)入口202相距更遠(yuǎn)。阻流端口出口 944與壓縮機(jī)入口 202相距還要遠(yuǎn)。阻流端口出口 944被安排成比全葉片250和分流葉片252的前導(dǎo)邊緣更靠近壓縮機(jī)的基部。排放端口入口是排放端口的下游開(kāi)口，而阻流端口出口是阻流端口的下游開(kāi)口，這是由于分別在喘振和阻流狀況下穿過(guò)這兩個(gè)空間的空氣流的方向。
[0079]在不背離本公開(kāi)的意圖的情況下，環(huán)形盤(pán)和本公開(kāi)的其他壓縮機(jī)部件的形狀和致動(dòng)的變化是可能的。如由本公開(kāi)的第一和第二示例性實(shí)施例所展示的，部件的整合和形狀可以不相同。部件的大小和形狀、構(gòu)造材料、控制信號(hào)發(fā)送等的變更可以包含在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
[0080]此外，對(duì)所描述的殼體處理的優(yōu)化是可能的，因?yàn)榭梢允褂弥鲃?dòng)式殼體處理來(lái)擴(kuò)大渦輪增壓器的工作范圍。然而，氣體的流動(dòng)、并且因此渦輪增壓器的工作范圍可能不是獨(dú)立于該渦輪增壓器中其他元件(例如葉輪葉片和渦輪葉片)的幾何形狀和空氣動(dòng)力學(xué)特性的。因此，將主動(dòng)式殼體處理與空氣動(dòng)力學(xué)壓縮機(jī)和渦輪部件進(jìn)行組合可以進(jìn)一步擴(kuò)大渦輪增壓器的工作范圍?？梢允褂糜?jì)算流體力學(xué)(CFD)來(lái)模擬壓縮機(jī)葉片和渦輪葉片幾何形狀、排放端口和注入端口的位置和大小等等對(duì)于穿過(guò)渦輪增壓器的氣體流動(dòng)的影響。CFD模擬還可以考慮到渦輪增壓器中各個(gè)元件之間的相互依賴性。通過(guò)改變渦輪增壓器中元件的幾何形狀并且模擬對(duì)氣體流動(dòng)的影響，可以擴(kuò)大渦輪增壓器的工作范圍。CFD模擬軟件是可商購(gòu)的并且例如可以從賓夕法尼亞州卡農(nóng)斯堡(Canonsburg,PA)的ANSYS公司或比利時(shí)布魯塞爾的NUMECA國(guó)際公司購(gòu)買(mǎi)。
[0081]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖14，示出了根據(jù)本公開(kāi)的一種方法。該方法1400可以代表用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12的、可以儲(chǔ)存在只讀存儲(chǔ)器106中的指令。方法1400可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12執(zhí)行，以響應(yīng)于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)而調(diào)節(jié)本公開(kāi)的這些阻流槽。該方法在1402開(kāi)始，其中估算和/或測(cè)量多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。這樣的條件可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度、負(fù)載、空燃比、歧管絕對(duì)壓力(MAP)和其他。MAP可以指示壓縮機(jī)功能，包括葉輪速度和壓縮機(jī)流速。此外，可以使用壓縮機(jī)流量傳感器，以確定針對(duì)給定的葉輪轉(zhuǎn)速而言穿過(guò)該壓縮機(jī)的空氣流?？梢允褂冒l(fā)動(dòng)機(jī)速度、負(fù)載和空燃比來(lái)估算渦輪轉(zhuǎn)速。此外，渦輪速度和歧管壓力可以用于估算壓縮機(jī)流量，該壓縮機(jī)流量可以用于確定壓縮機(jī)是否接近喘振或阻流的狀況。
[0082]在1404，確定壓縮機(jī)流量是否高于下限閾值。下限閾值可以基于阻流流量進(jìn)行選擇。該下限閾值可以針對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)而不相同。該下限閾值流量可以與葉輪的轉(zhuǎn)速和穿過(guò)壓縮機(jī)的流速相關(guān)。如果在1404，壓縮機(jī)流量不大于下限閾值(否)則該方法前進(jìn)到1406，此時(shí)這些阻流槽保持關(guān)閉，直到壓縮機(jī)流量大于該下限閾值。
[0083]如果在1404，壓縮機(jī)流量大于下限閾值(是)，則該方法前進(jìn)到1408，此時(shí)這些阻流槽是部分對(duì)齊的。通過(guò)致動(dòng)器銷(xiāo)412的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了部分對(duì)齊。這些阻流槽的部分對(duì)齊將使阻流端口的入口朝向壓縮機(jī)的入口打開(kāi)、但可以朝葉輪基部提供與這些阻流槽完全重疊或?qū)R情況下相比更少的空氣流。
[0084]在1410，確定壓縮機(jī)流量是否高于上限閾值。如果在1410，壓縮機(jī)流量不大于上限閾值(否)，則該方法前進(jìn)到1412，此時(shí)這些阻流槽是部分對(duì)齊的。如果在1410，壓縮機(jī)流量大于該上限閾值(是)，則該方法前進(jìn)到1414，此時(shí)這些阻流槽是完全對(duì)齊的。這些阻流槽的完全對(duì)齊允許阻流端口入口最大程度地暴露至壓縮機(jī)入口。在一個(gè)替代性實(shí)施例中，可以存在單一的壓縮機(jī)流量閾值，高于該閾值時(shí)這些阻流槽將是完全對(duì)齊的。可替代地，高于單一閾值，這些阻流槽可以按與壓縮機(jī)流量高于閾值時(shí)相當(dāng)?shù)倪B續(xù)可變的方式從最小程度的對(duì)齊變化至完全對(duì)齊。這些阻流槽在旋轉(zhuǎn)限制器903處于該帶槽的旋轉(zhuǎn)槽907的邊緣處時(shí)可以是完全對(duì)齊的。該帶槽的旋轉(zhuǎn)槽907的另一個(gè)邊緣可以表示這些阻流槽被完全關(guān)閉的位置。
[0085]在1416，確定壓縮機(jī)流量是否已下降到低于該下限閾值。如果壓縮機(jī)流量不低于該下限閾值(否)，則這些阻流槽保持部分或完全對(duì)齊，直到壓縮機(jī)流量下降到低于該下限閾值。如果在1416，壓縮機(jī)流量低于該下限閾值(是)，則在1420這些阻流槽被關(guān)閉。然后該方法返回。
[0086]本公開(kāi)的方法和系統(tǒng)允許將一個(gè)內(nèi)部排放端口的上游開(kāi)口連續(xù)暴露至一個(gè)壓縮機(jī)入口而將通向阻流端口的一個(gè)入口間隙性地暴露至該壓縮機(jī)入口。在一個(gè)實(shí)例中，阻流的暴露可以是間歇性的，其中該入口在某些發(fā)動(dòng)機(jī)工況中沒(méi)有暴露(例如，被堵住)并且在其他某些發(fā)動(dòng)機(jī)工況中被暴露(部分地和/或完全地，并且因此沒(méi)有被堵住)。將該阻流端口的上游開(kāi)口或入口選擇性地暴露至壓縮機(jī)入口可以通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12的控制下該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于該外部環(huán)形盤(pán)的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)環(huán)形盤(pán)中的這些阻流槽的對(duì)齊可以從不對(duì)齊改變到完全對(duì)齊、以及其間的不同程度，而使得進(jìn)入阻流端口入口中的空氣流可以變化。這種空氣流的變化可以在不同的壓縮機(jī)流量閾值下采用，以使得當(dāng)壓縮機(jī)流量逐漸接近阻流時(shí)可以進(jìn)一步暴露阻流端口入口。例如，向通向阻流端口的入口的暴露程度可以與超過(guò)壓縮機(jī)流量閾值的一個(gè)流量成比例地增加，這樣使得這些阻流槽在更高的壓縮機(jī)流量下越來(lái)越多地對(duì)齊。
[0087]公開(kāi)了用于渦輪增壓器壓縮機(jī)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括:可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)，其中包括阻流槽；外部環(huán)形盤(pán)，其中包括阻流槽；以及致動(dòng)器，用于使該可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于該外部環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)從而改變?cè)摽芍聞?dòng)環(huán)形盤(pán)和該外部環(huán)形盤(pán)的阻流槽的對(duì)齊。該致動(dòng)器可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器響應(yīng)于該壓縮機(jī)的工況來(lái)控制并且被致動(dòng)以使阻流槽對(duì)齊。這些阻流槽的對(duì)齊允許空氣被吸入葉輪中，從而有效地?cái)U(kuò)大壓縮機(jī)流動(dòng)能力以防止壓縮機(jī)阻流。
[0088]要注意，在此包括的這些實(shí)例控制與估算程序可以與多種不同發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)配置一起使用。在此闡述的這些特定程序可以表示任意數(shù)量的處理策略如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)處理、多線程處理等策略中的一種或更多種。因此，所說(shuō)明的各種步驟、操作或功能可以按照所示的順序執(zhí)行，并列地執(zhí)行，或在某些情況下省略。類似地，處理的順序并不是實(shí)現(xiàn)所描述的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是僅提供用于說(shuō)明和描述的方便。所示出的步驟、操作或功能中的一個(gè)或更多個(gè)可以基于所使用的特定策略而被反復(fù)執(zhí)行。另夕卜，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖示地表示被編入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中的代碼。
[0089]應(yīng)明白，本文所公開(kāi)的配置和方法實(shí)質(zhì)上是示例性的，并且這些具體的實(shí)施例不應(yīng)被視作具有限制意義，因?yàn)楦鞣N變體是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開(kāi)的主題包括多種系統(tǒng)和配置以及在此公開(kāi)的其他特征、功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。
[0090]隨附的權(quán)利要求特別指出了被認(rèn)為是新穎和非顯而易見(jiàn)的某些組合以及子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或者其等價(jià)物。這種權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括一個(gè)或多于一個(gè)這種元件的結(jié)合，既不必要也不排除兩個(gè)或多于兩個(gè)這種元件。所公開(kāi)的這些特征、功能、元件和/或特性的其他組合以及子組合可以通過(guò)當(dāng)前權(quán)利要求的修改或者通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而要求保護(hù)。不管是否比原權(quán)利要求的范圍更寬、更窄、等同或者不同，這種權(quán)利要求均被視為包括在本公開(kāi)的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渦輪增壓器壓縮機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于包括: 可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)，其包括阻流槽； 外部環(huán)形盤(pán)，其包括阻流槽；以及 致動(dòng)器，使所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于所述外部環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)以改變所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)和所述外部環(huán)形盤(pán)的阻流槽的對(duì)齊。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于阻流槽的每個(gè)均被定位成鄰近阻流端口的入口，所述阻流端口在阻流槽對(duì)齊時(shí)暴露至壓縮機(jī)入口，所述阻流端口的出口在葉輪的分流葉片的前導(dǎo)邊緣和全葉片的前導(dǎo)邊緣下游位置處與所述葉輪流體連通。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括排放端口，所述排放端口的出口朝向所述壓縮機(jī)入口連續(xù)地打開(kāi)，并且所述排放端口的入口與所述分流葉片前導(dǎo)邊緣上游和所述全葉片前導(dǎo)邊緣下游的葉輪流體連通。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述排放端口軸向地定位在所述阻流端口內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述致動(dòng)器是真空致動(dòng)器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括具有指令存儲(chǔ)在其中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，所述指令基于所述渦輪增壓器壓縮機(jī)的工況控制所述致動(dòng)器。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述外部環(huán)形盤(pán)包括在其內(nèi)圓周處的插入部分，所述插入部分的周邊與定位在其中的所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)的外圓周對(duì)齊。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述外部環(huán)形盤(pán)包括在其內(nèi)圓周處與所述插入部分間隔開(kāi)的排放端口內(nèi)壁。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)包括凸起的唇緣，所述凸起的唇緣在所述排放端口內(nèi)壁上延伸以使得所述排放端口的上游開(kāi)口暴露至所述壓縮機(jī)入口。
10.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述阻流端口和所述排放端口包括在所述壓縮機(jī)內(nèi)部的同心環(huán)形通道。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括所述外部環(huán)形盤(pán)上的旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)限制器，其限制所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于所述外部環(huán)形盤(pán)的旋轉(zhuǎn)。
12.一種用于渦輪增壓器壓縮機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于包括: 壓縮機(jī)殼體的入口件； 所述壓縮機(jī)殼體的出口件； 在所述入口件與所述出口件之間的外部環(huán)形盤(pán)，所述外部環(huán)形盤(pán)包括插入部分，所述插入部分設(shè)計(jì)成配合可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)，所述外部環(huán)形盤(pán)和所述外部環(huán)形盤(pán)均包括圍繞它們的對(duì)應(yīng)圓周的阻流槽； 在所述外部環(huán)形盤(pán)下游定位在所述出口件內(nèi)的葉輪； 致動(dòng)器，使所述可致動(dòng)環(huán)形盤(pán)相對(duì)于所述外部環(huán)形盤(pán)旋轉(zhuǎn)以改變所述阻流槽的對(duì)齊； 通向阻流端口的入口，所述阻流端口在阻流槽對(duì)齊時(shí)暴露至所述壓縮機(jī)的入口，所述阻流端口具有在分流葉片的前導(dǎo)邊緣和全葉片的前導(dǎo)邊緣的下游位置處與所述葉輪流體連通的出口；以及 暴露至所述壓縮機(jī)入口的排放端口，在所述全葉片前導(dǎo)邊緣的下游和所述分流葉片前導(dǎo)邊緣的上游位置處與所述葉輪流體連通的排放端口入口。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括包含在所述出口件內(nèi)的內(nèi)殼，所述內(nèi)殼形成所述阻流端口出口的下游邊緣。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述外部環(huán)形盤(pán)進(jìn)一步包括朝向所述葉輪的基部延伸的凸緣，所述凸緣與所述內(nèi)殼形成界面。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述阻流槽以連續(xù)可變的方式對(duì)齊。
【文檔編號(hào)】F04D29/42GK204225998SQ201420344300
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】孫惠民, D·R·漢納, T·波利, 胡良軍, D·W·堪特羅 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司