具有带气门罩盖的可调节TRIM离心压缩机以及具有其的涡轮增压机制造技术

用于涡轮增压机的带气门罩盖的离心压缩机包括在压缩机的空气入口中的入口调节机构，可操作为在空气入口的打开位置和闭合位置之间移动。该入口调节机构包括轴向延长环。在打开位置时，该环的径向外表面与空气入口的锥形内表面间隔开，使得空气能够在该锥形表面和该环之间的环形通道中流动，并且该环打开带气门罩盖。在闭合位置时，该环紧靠锥形表面以闭合环形通道，并且闭合带气门罩盖。入口调节机构从打开位置到闭合位置的移动对把压缩机的喘振线移位到低流率是有效的。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本公开涉及诸如用于涡轮增压机中的离心压缩机，并且更具体地涉及其中有效入口面积或直径能够针对不同的运行状况被调节的离心压缩机。废气驱动的涡轮增压机是一种与内燃机共同使用的装置，用于通过压缩空气来增加发动机的动力输出，该空气被递送到发动机的进气口以与燃料混合并且在发动机中燃烧。涡轮增压机包括：安装在压缩机壳体中的轴的一端上的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的轴的另一端上的涡轮机叶轮。典型地，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且存在再另一个中心壳体连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间以用于包含轴的轴承。该涡轮机壳体限定一般环形腔，该环形腔环绕涡轮机叶轮并且接收来自发动机的废气。涡轮机组件包括喷嘴，喷嘴从该腔通向涡轮机叶轮中。废气从该腔流动通过喷嘴到涡轮机叶轮，并且涡轮机叶轮被废气驱动。涡轮机因此从废气中提取动力并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收周围空气，并且空气被压缩机叶轮压缩，并且然后从该壳体排出到发动机进气口。典型地，涡轮增压机采用离心(也称为“径向”)型的压缩机叶轮，因为离心压缩机在紧凑的布置中能实现相对高的压力比。用于压缩机的进入空气在离心压缩机叶轮的进口导流器部分一般在轴向方向被接收，并且在该叶轮的出口导流器部分一般在径向方向上被排出。来自该叶轮的压缩空气被递送到蜗壳，并且该空气从蜗壳被供应到内燃机的进口。压缩机的运行范围是涡轮增压机的整体性能的重要方面。运行范围一般由喘振线和阻塞线在压缩机的运行特性线图上划界。压缩机特性线图典型地呈现为在竖轴上的压力比(排出压力Pout除以入口压力Pin)与横轴上的校正质量流率。压缩机特性线图上的阻塞线位于高流率处并且表示超出压力比范围的最大质量流率点的位置；也就是说，对于阻塞线上的给定点，不可能在增加流率的同时保持相同的压力比，因为在压缩机中发生阻塞流状况。喘振线位于低流率处，并且表示超出压力比范围的、没有喘振的最小质量流率点的位置；也就是说，对于喘振线上的给定点，降低流率而不改变压力比，或者增加压力比而不改变流率，将导致喘振发生。喘振是流不稳定性，其典型地发生在压缩机叶片冲角变得如此大以使得在压缩机叶片上出现大量的流动分离时。压力波动和回流可能在喘振期间发生。在用于内燃机的涡轮增压机内，当发动机在高负载或者扭矩和低发动机速度运行时，或者当发动机在低速运行并且存在高水平的废气再循环(EGR)时，压缩机喘振可能发生。当发动机从高速状况突然减速时，也可能发生喘振。把压缩机的无喘振运行范围扩大到较低流率是压缩机设计中经常追求的目的。
技术实现思路
本公开描述了用于离心压缩机的机构和方法，该机构和方法能够使压缩机的喘振线可选择地移位到左侧(即，喘振在给定的压力比处被推迟到较低流率)，并且使阻塞流线移位到右侧(即，阻塞流在给定的压力比处增加到高流率)。这里描述的一个实施例包括具有以下特征的涡轮增压机：涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并且连接到可旋转轴以用于随其旋转，所述涡轮机壳体接收废气，并且把废气供应到所述涡轮机叶轮；离心压缩机组件，包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩机壳体中并且连接到可旋转轴以用于随其旋转，所述压缩机壳体限定空气入口，所述空气入口用于将空气一般轴向地引导到压缩机叶轮中，所述压缩机壳体进一步限定蜗壳，所述蜗壳用于接收从压缩机叶轮一般径向向外排出的压缩空气，所述空气入口具有内表面，所述内表面的一部分限定滑动表面，所述滑动表面沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述滑动表面后面是锥形表面，所述锥形表面沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述锥形表面在下游轴向方向上直径变得更小；中心壳体，连接在压缩机壳体和涡轮机壳体之间；以及压缩机入口调节机构，设置在压缩机壳体的所述空气入口中，并且可在打开位置和闭合位置之间沿滑动表面移动(通过不具有旋转的轴向滑动或通过组合的轴向滑动和旋转，诸如螺杆移动方式)以用于调节空气流到压缩机叶轮中的有效流动面积。所述入口调节机构包括轴向延长环，所述环被布置成使得当入口调节机构处于打开位置时，所述环与所述空气入口的锥形表面间隔开，从而使得在所述锥形表面和所述环之间存在环形通道用于空气流通过，并且当入口调节机构处于闭合位置时，所述环紧靠所述锥形表面以消除所述环形通道。处于闭合位置的所述环沿下游方向基本延伸到压缩机叶轮的入口导流器部分，使得在入口导流器部分的所述空气入口的有效直径(这里称为dIS)由所述环的内直径确定。所述压缩机壳体另外限定流再循环系统，所述流再循环系统包括：泄放端口，泄放端口邻接压缩机叶轮的入口导流器部分定位以允许空气穿过；再循环通道，与泄放端口连接并且从泄放端口向上游延伸；以及注射端口，从再循环通道通向位于入口导流器部分上游的所述空气入口中。空气可以沿所述空气入口和入口导流器部分之间的任一方向流动通过再循环系统。入口调节装置的环被布置成使得在闭合位置时该环闭合注射端口，并且阻止空气流通过再循环系统，并且在打开位置时，该环打开注射端口，以允许空气流通过再循环系统。在低发动机速度(并且对应地在低压缩机速度)，带气门的罩盖是闭合的，并且有效入口直径被减小，由此在压缩机特性线图上使压缩机喘振线向左移位，并且提高低流量效率。在高发动机速度(并且对应地在高压缩机速度)，带气门的罩盖是打开的，使得阻塞流线在压缩机特性线图上向右移位。在一个实施例中，入口调节机构进一步包括支撑部分，支撑部分由多个沿圆周间隔的支柱连接到环。所述支撑部分具有径向外表面，径向外表面接合所述空气入口的滑动表面，并且可沿着滑动表面轴向滑动。在一个实施例中，空气入口包括突起，该突起从入口的内表面径向向内凸出，并且当入口调节机构处于闭合位置时，形成停止部供支撑部分紧靠。支柱可以具有各种剖面形状中的任一种，例如，在θ-z平面中的机翼形剖面形状。这种支柱的数量以及它们的厚度可以依赖于具体情况的需要来选择。在一个实施例中，存在三个沿圆周间隔开的支柱。该环可以包括管状壁，管状壁具有各种剖面形状中的任一种，例如，在r-z平面中的机翼形剖面形状。管状壁具有轴向长度L，并且管状壁的后边缘在闭合位置时与压缩机叶轮的入口导流器部分的前边缘间隔开轴向距离S。管状壁的长度与间隔距离S相比应当相对较大。有利地，间隔距离S应当与实际可行的一样小。例如，当S＜8.5(dIS-dr)时，其中dr是环的后边缘处的环的内直径，入口调节机构预期对喘振裕度具有有益...

【技术保护点】
一种涡轮增压机，包括：涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并且连接到可旋转轴以用于随其旋转，所述涡轮机壳体接收废气，并且把废气供应到所述涡轮机叶轮；离心压缩机组件，包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩机壳体中并且连接到可旋转轴以用于随其旋转，所述压缩机壳体限定空气入口，所述空气入口用于将空气一般轴向地引导到压缩机叶轮中，所述压缩机壳体进一步限定蜗壳，所述蜗壳用于接收从压缩机叶轮一般径向向外排出的压缩空气，所述空气入口具有内表面，所述内表面的一部分形成滑动表面，所述滑动表面沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述滑动表面后面是锥形表面，所述锥形表面沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述锥形表面在下游轴向方向上直径变得更小，其中所述压缩机壳体限定流再循环系统，所述流再循环系统包括：泄放端口，泄放端口邻接压缩机叶轮的入口导流器部分定位以允许空气穿过；再循环通道，与泄放端口连接并且从泄放端口向上游延伸；以及注射端口，从再循环通道通向位于入口导流器部分上游的所述空气入口中，由此空气可以沿所述空气入口和入口导流器部分之间的任一方向流动通过再循环系统；和压缩机入口调节机构，设置在压缩机壳体的所述空气入口中，并且可在打开位置和闭合位置之间移动，所述入口调节机构包括轴向延长环，所述环被布置成使得当入口调节机构处于打开位置时，所述环与所述空气入口的锥形表面间隔开，从而使得在所述锥形表面和所述环之间存在环形通道用于空气流通过，并且所述环打开注射端口以允许空气流通过再循环系统，并且当入口调节机构处于闭合位置时，所述环紧靠所述锥形表面以消除所述环形通道，并且所述环闭合注射端口，并且阻止空气流通过再循环系统。...

【技术特征摘要】
2014.11.10 US 14/5373391.一种涡轮增压机，包括：
涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并且连接到可
旋转轴以用于随其旋转，所述涡轮机壳体接收废气，并且把废气供应到所述涡
轮机叶轮；
离心压缩机组件，包括压缩机壳体和压缩机叶轮，压缩机叶轮安装在压缩
机壳体中并且连接到可旋转轴以用于随其旋转，所述压缩机壳体限定空气入口，
所述空气入口用于将空气一般轴向地引导到压缩机叶轮中，所述压缩机壳体进
一步限定蜗壳，所述蜗壳用于接收从压缩机叶轮一般径向向外排出的压缩空气，
所述空气入口具有内表面，所述内表面的一部分形成滑动表面，所述滑动表面
沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述滑动表面后面是锥形表面，所述锥形表
面沿着下游轴向方向延伸轴向长度，所述锥形表面在下游轴向方向上直径变得
更小，其中所述压缩机壳体限定流再循环系统，所述流再循环系统包括：泄放
端口，泄放端口邻接压缩机叶轮的入口导流器部分定位以允许空气穿过；再循
环通道，与泄放端口连接并且从泄放端口向上游延伸；以及注射端口，从再循
环通道通向位于入口导流器部分上游的所述空气入口中，由此空气可以沿所述
空气入口和入口导流器部分之间的任一方向流动通过再循环系统；和
压缩机入口调节机构，设置在压缩机壳体的所述空气入口中，并且可在打
开位置和闭合位置之间移动，所述入口调节机构包括轴向延长环，所述环被布
置成使得当入口调节机构处于打开位置时，所述环与所述空气入口的锥形表面
间隔开，从而使得在所述锥形...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·莫塔，W·J·史密斯，S·皮斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US