涡轮增压器压缩机降噪系统和方法技术方案

本发明专利技术提供用于发动机的涡轮增压器的压缩机的方法和系统。在一个示例中，压缩机包括流动通道和围绕流动通道的谐振腔室，其中流动通道通过再循环通道、排出通道和定位在再循环通道和排出通道之间的多个孔隙与谐振腔室流体耦接。使流体从谐振腔室流过孔隙并且流动到流动通道中可减少压缩机的噪声水平。

Noise reduction system and method for turbocharger compressor

The invention provides a method and a system for a compressor of a turbocharger for an engine. In one example, the compressor consists of a flow channel and a resonant chamber around a flow channel, in which the flow channel is coupled to a resonant chamber through a recirculating channel, a discharge channel, and a plurality of pores positioned between the recirculating channel and the discharge channel. The noise level of the compressor can be reduced by flowing the fluid through the cavity and flowing into the flow channel.

【技术实现步骤摘要】
涡轮增压器压缩机降噪系统和方法相关申请的交叉引用本申请是2015年8月31日提交的题为“TURBOCHARGERCOMPRESSORNOISEREDUCTIONSYSTEMANDMETHOD”的美国专利申请序列No.14/841,391的部分接续申请。美国专利申请序列No.14/841,391是2012年6月20日提交的题为“TURBOCHARGERCOMPRESSORNOISEREDUCTIONSYSTEMANDMETHOD”的美国专利申请序列No.13/528,622(现为美国专利No.9,303,561)的接续申请。上述参考申请中的每个的全部内容通过整体并入此以用于所有目的。
本申请涉及用于使用诸如涡轮增压器的增压系统压缩发动机进气系统空气的方法和系统，并且具体地涉及涡轮增压器布置、方法和系统，其中由涡轮增压器压缩机生成的噪声被降低。
技术介绍
车辆发动机可包括涡轮增压器或机械增压器，其被配置成通过用涡轮压缩机压缩进气来迫使增加量的气团(airmass)进入发动机的进气歧管和燃烧室。在一些情况下，压缩机可由被配置成从来自发动机的排气流捕获能量的涡轮来驱动。在压缩机的瞬态操作和稳态操作中，已知存在由啸叫噪声或仅啸叫表征的噪声、振动与不舒适性(NVH)问题。啸叫状况可导致不期望的或不可接受的NVH水平，并且还可导致涡轮增压器/发动机喘振。特别地，包括具有进气道外罩壳体(portedshroudcasing)的压缩机的涡轮增压器经历因压缩机叶轮的叶片通过频率(BPF)而产生的噪声的问题。已经做出尝试来减轻来自涡轮增压器压缩机的噪声。一种尝试包括提供小沟槽以扰乱进入涡轮增压器的流体流场的边界层。减轻噪声的另一种尝试是在Diemer等人的美国专利公布2010/0098532中公开。Diemer等人尝试通过提供跨越压缩机的分流叶片的前缘的凹槽来降低涡轮增压器失速噪声。凹槽位于主叶片前缘的下游，以提供围绕旋转失速的流体路径。最小化压缩机噪声的其它尝试已经提供各种再循环通道，其中流的部分经由与主流动通道分离的通道从下游位置再循环到上游位置。此类方案的一个示例在Sirakov等人的美国专利7,942,625中公开。Sirakov在叶片前缘的下游提供排出通道，其使流过压缩机的流体的一部分能够经由内腔和喷射通道再循环到上游位置。然而，本文的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，这些方案未能研究在主叶片前缘的区域中的压缩机流体流动路径，并且它们也未能有效地解决啸叫噪声。另外，这些方案都未把对流体流场具有最小影响的啸叫噪声的宽带频率范围作为目标，并且它们都未具体地解决因压缩机叶轮的叶片通过频率而产生的噪声问题。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可由压缩机来解决，该压缩机包括：壳体；由壳体的内部表面形成的流动通道；压缩机轮，其位于壳体中，在流动通道的下游，并且具有至少一个主叶片；谐振腔室，其形成在壳体内，围绕流动通道，并且经由再循环通道和排出通道流体耦接到流动通道；以及孔隙，其形成在谐振腔室和流动通道之间，并且耦接到流动通道，在再循环通道和排出通道之间。作为一个示例，压缩机可另外包括由流动通道形成的流动干扰特征件，并且孔隙可以为多个孔隙之一。流动干扰特征件可包括流动路径的横截面积的变化，当其位于压缩机的主叶片的前缘时可减少啸叫。另外，实施例可包括流动干扰特征件的部件，其可根据特定的数学公式来设定尺寸并确定比例，该数学公式以指定的方式使部件与啸叫噪声的一个或多个特定频率相关。以这种方式，流动干扰特征件和孔隙的组合可干扰通过压缩机的空气的流动路径，并且由啸叫限定的宽带频率范围能够被作为目标，从而减少由压缩机产生的噪声水平。应当理解，提供以上
技术实现思路
以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确认要求保护的主题的关键特征或基本特征，要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括涡轮增压器的示例车辆系统的示意图。图2示出包括压缩机的涡轮增压器的透视图，其中压缩机的入口以横截面示出。图3示出包括流动干扰特征件和多个流动干扰孔隙(flowdisruptingaperture)的第一实施例的示例压缩机的横截面图。图4示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第二实施例的放大视图。图5示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第三实施例的放大视图。图6示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第四实施例的放大视图。图7示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第五实施例的放大视图。图8示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第六实施例的放大视图。图9示出包括流动干扰特征件和多个流动干扰孔隙的第七实施例的压缩机的横截面图。图10示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第七实施例的放大视图。图11示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第八实施例的放大视图。图12示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第九实施例的放大视图。图13示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第十实施例的放大视图。图14示出流动干扰特征件和流动干扰孔隙的第十一实施例的放大视图。图15示出包括流动干扰特征件和多个流动干扰孔隙的第十二实施例的压缩机的横截面图。图16示出包括流动干扰特征件和多个流动干扰孔隙的第十三实施例的压缩机的横截面图。图17示出压缩机的入口的透视图，其中入口包括多个流动干扰孔隙。图18至图20示出包括多个流动干扰孔隙的压缩机的各种实施例。图21至图26示出包括流动干扰特征件的压缩机的各种实施例。图2至图26是按比例绘制的，但可使用其它相对尺寸。具体实施方式以下描述涉及用于涡轮增压器的压缩机的系统和方法。诸如图1所示的车辆系统的车辆系统可包括发动机、发动机进气系统、发动机排气系统和耦接在进气系统和排气系统之间的涡轮增压器。诸如图2所示的涡轮增压器的涡轮增压器包括定位在排气系统内的涡轮和定位在进气系统内的压缩机，其中涡轮和压缩机经由轴彼此耦接。来自发动机的排气可流过涡轮增压器并使涡轮转动，其中涡轮的旋转导致压缩机叶轮的旋转。当叶轮旋转时，空气可被吸入压缩机的入口中并且流过压缩机的中心通道(其在本文可被称为流动通道或入口流动通道)，诸如图3所示的流动通道。流动通道可包括流动干扰特征件(其在本文可被称为环形流动干扰特征件)，如图3至图16所示，并且可另外包括至少一个孔隙，如图2至图26所示。在一个示例中，流动干扰特征件处的流动通道的直径可不同于流动干扰特征件上游的位置处的流动通道的直径。谐振腔室(其在本文中可被称为进气道外罩、环形腔室或仅腔室)围绕流动通道的外周边，并且可包括形成在流动通道的内周边和谐振腔室之间的一个或多个孔隙或开口。在一个示例中，每个孔隙可与每个相邻的孔隙间隔开相同的距离，如图17所示。在另一个示例中，一个或多个孔隙可在相对于流动通道的中心轴线的径向方向上延伸，如图18所示。在另一个示例中，一个或多个孔隙可在相对于中心轴线的成角度的方向上延伸，如图19所示。在又一个示例中，一个或多个孔隙可被定位成距排出通道第一距离并且距再循环通道第二距离，其中第一距离为与第二距离不同的量，如图20所示。在一些实施例中，不同的流动干扰特征件(其在本文可被称为边折)可被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩机，包括：壳体；流动通道，所述流动通道由所述壳体的内部表面形成；压缩机轮，所述压缩机轮位于所述壳体中，在所述流动通道的下游，并且具有至少一个主叶片；谐振腔室，所述谐振腔室形成在所述壳体内，围绕所述流动通道，并且经由再循环通道和排出通道流体耦接到所述流动通道；以及孔隙，所述孔隙形成在所述谐振腔室和所述流动通道之间并且耦接到所述流动通道，在所述再循环通道和所述排出通道之间。

【技术特征摘要】
2016.11.04 US 15/344,4351.一种压缩机，包括：壳体；流动通道，所述流动通道由所述壳体的内部表面形成；压缩机轮，所述压缩机轮位于所述壳体中，在所述流动通道的下游，并且具有至少一个主叶片；谐振腔室，所述谐振腔室形成在所述壳体内，围绕所述流动通道，并且经由再循环通道和排出通道流体耦接到所述流动通道；以及孔隙，所述孔隙形成在所述谐振腔室和所述流动通道之间并且耦接到所述流动通道，在所述再循环通道和所述排出通道之间。2.根据权利要求1所述的压缩机，进一步包括流动干扰特征件，所述流动干扰特征件由所述流动通道的所述内部表面形成，并且在所述压缩机的中心轴线的方向上定位在所述排出通道和所述流动通道内的所述孔隙之间。3.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述流动干扰特征件是沿所述流动通道的内周边并且围绕所述压缩机的中心轴线延伸的环形流动干扰特征件。4.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述流动干扰特征件包括在远离所述中心轴线的方向上径向向外张开的前缘表面和位于所述至少一个主叶片的前缘附近并且被布置成垂直于所述中心轴线的后缘表面。5.根据权利要求4所述的压缩机，其中所述至少一个主叶片的所述前缘定位在所述流动干扰特征件的上游。6.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述流动干扰特征件包括限定所述流动通道的第一直径的第一表面，限定所述流动通道的第二直径的第二表面，以及相对于所述第一表面和所述第二表面二者成角度并且将所述第一表面连接到所述第二表面的第三表面。7.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述流动干扰特征件包括在与所述中心轴线平行的方向上延伸的第一表面和第二表面，相对于所述第一表面和所述第二表面成角度并且定位在所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面和第四表面，并且其中沿所述第一表面和所述第二表面二者的所述流动通道的直径小于沿所述第三表面和所述第四表面二者的所述流动通道的直径。8.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述孔隙在所述压缩机的中心轴线的方向上沿所述流动通道布置在所述再循环通道和所述排出通道之间，并且其中所述孔隙是定位在所述再循环通道和所述排出通道之间的多个孔隙之一。9.根据权利要求8所述的压缩机，其中所述多个孔隙中的每个孔隙围绕所述中心轴线径向定位。10.根据权利要求8所述的压缩机，其中所述多个孔隙中的每个孔隙被形成为在所述谐振腔室和所述流动通道之间延伸的圆柱形开口。11.根据权利要求8所述的压缩机，进一步包括流动干扰特征件，所述流动干扰特征件由所述流动通道形成，并且相对于通过所述流动通道的进气的流动方向定位在所述多个孔隙的上游，并且其中沿所述流动干扰特征件的所述流动通道的直径小于所述流动通道的入口处的直径。12.一种压缩机，包括：壳体，所述壳体具有中心轴线；压缩机轮，所述压缩机轮位于所述壳体中并且具有在所述壳体内围绕所述中心轴线可旋转的主叶片；流动通道，所述流动通道定位在所述壳体内并且至少部分地定位在所述压缩机轮的上游；腔室，所述腔室定位在所述壳体内并且围绕所述流动通道的外周边，所述腔室通过排出通道和再循环通道流体耦接到所述流动通道；以及在所述流动通道上的环形流动干扰特征件，其定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡里姆，C·D·蒂尔南，K·D·米亚戈维茨，T·J·诺特，A·摩热里，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US