用于压缩机的冷却系统及其运行方法技术方案

提供了用于冷却发动机中的压缩机的方法和系统。在一个示例中，提供了一种具有液体冷却剂通道的压缩机，所述液体冷却剂通道延伸穿过所述压缩机的壳体的一个区段，所述区段邻近旁通通道。所述旁通通道使得气流能够围绕压缩机叶轮的一部分被引导。

【技术实现步骤摘要】
用于压缩机的冷却系统及其运行方法
本说明书总体上涉及用于冷却内燃发动机中的压缩机的方法和系统。
技术介绍
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技术实现思路
诸如涡轮增压器和机械增压器的增压装置在运行期间利用压缩机向燃烧室提供更大量的空气。因此，发动机功率可以增加，同时减少排放。然而，在某些发动机工况下，涡轮增压器压缩机可能会遇到不希望出现的现象，如喘振和扼流。当叶轮上的压力梯度超过阈值时，如在低速和高节流状态下，会出现压缩机喘振。相反，当叶轮达到或接近最大流量时，如在高速状态下，会出现压缩机扼流。已经尝试通过在压缩机中使用设有端口的护罩(portedshroud)来减轻压缩机喘振。Chen在美国7,475,539中展示了一种示例方法。其中，提供了旁通压缩机叶轮的一个区段的被覆盖的端口，以在喘振状态期间使空气围绕叶轮再循环，并在扼流状态期间增加流向叶轮的气流。因此，Chen的被覆盖的端口实质上增加了压缩机的流量范围和效率。然而，本文中专利技术人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，在喘振状态期间，由于再循环空气的压力升高，通过Chen的设有端口的护罩的气流具有高温。因此，压缩机的效率在喘振状态期间降低，从而降低发动机效率。此外，压缩机中的高温会增加压缩机部件热劣化的可能性。已经进行了其他尝试来使用可变几何形状压缩机，以试图改善压缩机的流量范围和效率。然而，可变几何形状压缩机成本高昂，并且由于可调几何形状部件的复杂性，可能容易发生故障。还尝试提供可变入口导向叶片以改善低端压缩机效率。然而，采用可变入口导向叶片的压缩机在高端压缩机运行期间通常受到流量限制。在一个示例中，上述问题可以通过一种压缩机来解决，这种压缩机包括：从入口通道接收空气的叶轮；环绕所述叶轮的壳体；旁通通道，其包括位于所述叶轮的前缘下游的第一通道端口和位于所述前缘上游的第二通道端口；和液体冷却剂通道，其延伸穿过所述壳体的一个区段，所述区段至少部分地环绕所述旁通通道。这样，流过所述旁通通道的进气可以被冷却以增加流过所述压缩机的进气的压力，从而增加压缩机效率。作为一个示例，所述液体冷却剂通道可以周向地环绕所述旁通通道的一个区段。这样，通过所述压缩机的气流可以被更大程度地冷却，使得冷却系统能够实现额外的冷却效果。应当理解，提供上述
技术实现思路
是为了以简化的形式来介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着明确所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出了发动机、涡轮增压器、和冷却系统的示意图。图2示出了示例性压缩机和冷却系统在压缩机喘振状态期间的图示。图3示出了图2中所示压缩机在压缩机扼流状态期间的图示。图4示出了示例性压缩机的前视图。图5示出了用于运行冷却系统的方法。具体实施方式以下描述涉及一种用于压缩机的冷却系统。所述冷却系统包括液体冷却剂通道，所述液体冷却剂通道穿过邻近旁通通道的压缩机壳体。旁通通道充当设有端口的护罩，例如，通过在喘振事件期间使进气气流能够围绕压缩机叶轮向上游流动来扩大压缩机的范围。所述冷却通道因此用于冷却流过旁通通道的空气，以提高压缩机效率，并降低压缩机部件热劣化的可能性。因此，发动机效率提高并且排放相应地减少。此外，当在压缩机中设置液体冷却剂通道时，压缩机的寿命也增加了。在一个示例中，液体冷却剂通道可以周向地环绕旁通通道，以使得能够从通过旁通通道的气流中提取更多的热量，从而进一步增加压缩机冷却，并因此增加压缩机效率。图1示出了具有冷却系统的内燃发动机，该冷却系统可以向气缸体以及涡轮增压器压缩机提供冷却剂。这样，所述冷却系统可以被用来为多个系统提供冷却，从而提高发动机效率。图2和图3示出了在不同工况下的示例性压缩机，其中冷却管路紧邻旁通通道(例如，设有端口的护罩)布置，以便能够冷却流过旁通通道的空气。图4示出了具有多个旁通通道端口的示例性压缩机的前视图。图5示出了用于运行冷却系统以向流过所述旁通通道的空气提供冷却的方法。对流过旁通的空气进行冷却会提高压缩机效率。转向图1，示意性地示出了车辆14中的具有冷却系统12的发动机10。冷却系统12为压缩机中的目标区域提供冷却，以提高压缩机效率。尽管图1提供了各种发动机和冷却系统部件的示意图，但是应当理解，这些部件中的至少一些可以具有与图1中所示的部件相比不同的空间位置和更复杂的结构。部件的结构细节在本文参照图2至图4更详细地讨论。图1中还示出了向燃烧室18提供进气的进气系统16。燃烧室18由联接到气缸盖22的气缸体20形成。尽管图1描绘了具有一个气缸的发动机10，但是在其他示例中，发动机10可以具有其他数量的气缸。例如，在其他示例中，发动机10可以包括两个气缸、三个气缸、六个气缸等。活塞24设置在燃烧室18中。另外，活塞24联接到曲轴26，如箭头28所示。箭头28可以表示活塞杆和/或将活塞24附接到曲轴26的其他合适的部件。进气系统16包括向压缩机32提供空气的进气管道30。因此，压缩机32包括在进气系统16中。在所示的示例中，压缩机32包括在涡轮增压器34中。然而，在其他示例中，压缩机32可以由来自曲轴、电动马达等的旋转输出驱动。例如，在其他示例中，所述压缩机可以包括在机械增压器中。在所示的示例中，压缩机32位于节气门34的上游。然而，也考虑了其他压缩机32位置。进气管道36提供压缩机32与节气门34之间的流体连通。节气门34配置成调节提供给燃烧室18的气流量。在所描绘的示例中，进气管道38从节气门34向进气门40供给空气。然而，在其他示例中，例如在多缸发动机的情况中，进气系统可以进一步包括进气歧管。进气门40可由进气门致动器42致动。同样，排气门44可以由排气门致动器46致动。在一个示例中，进气门致动器42和排气门致动器46都可以采用分别联接到进气凸轮轴和排气凸轮轴的凸轮来打开/关闭气门。继续凸轮驱动的气门致动器示例，进气凸轮轴和排气凸轮轴可以旋转地联接到曲轴。此外，在这样的示例中，气门致动器可以利用凸轮廓线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门运行。因此，如果需要，可以使用凸轮正时装置来改变气门正时。因此，应当理解，可能会发生气门重叠。在另一示例中，进气门致动器42和/或排气门致动器46可以通过电动气门致动来控制。例如，气门致动器42和46可以是通过电子致动控制的电子气门致动器。在又一示例中，燃烧室18可替代地包括经由电动气门致动控制的排气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的进气门。在其他实施例中，进气门和排气门可由普通的气门致动器或致动系统控制。图1中还示出了燃料输送系统48。燃料输送系统48经由燃料泵52将加压燃料提供给直喷燃料喷射器50。另外或替代地，燃料输送系统48还可以将加压燃料提供给进气门上游的进气道燃料喷射器。燃料输送系统48可包括常规部件，例如燃料箱、燃料泵、止回阀、回流管线等，以使燃料能够以所需的压力提供给喷射器。图1所示的车辆14中还包括配置成管理来自燃烧室18的排气的排气系统54。排气系统54包括联接到燃烧室18的排气门44和排气管道56(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩机，其包括：叶轮，其从入口通道接收空气；壳体，其环绕所述叶轮；旁通通道，其包括位于所述叶轮的前缘下游的第一通道端口和位于所述前缘上游的第二通道端口；和液体冷却剂通道，其延伸穿过所述壳体的一个区段，所述区段至少部分地环绕所述旁通通道。

【技术特征摘要】
2017.10.05 US 15/726,2731.一种压缩机，其包括：叶轮，其从入口通道接收空气；壳体，其环绕所述叶轮；旁通通道，其包括位于所述叶轮的前缘下游的第一通道端口和位于所述前缘上游的第二通道端口；和液体冷却剂通道，其延伸穿过所述壳体的一个区段，所述区段至少部分地环绕所述旁通通道。2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述液体冷却剂通道包括从蜗壳径向向内定位的内部区段，并且其中所述蜗壳与所述叶轮流体地连通。3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述液体冷却剂通道包括外部区段，所述外部区段穿过所述壳体邻近所述蜗壳的一部分。4.如权利要求1所述的压缩机，其中所述液体冷却剂通道周向地环绕所述旁通通道。5.如权利要求1所述的压缩机，其中在压缩机喘振状态期间，所述液体冷却剂通道中的冷却剂流动方向与所述旁通通道中的气流方向相反。6.如权利要求1所述的压缩机，其中所述第二通道端口形成在所述壳体的侧壁中。7.如权利要求1所述的压缩机，其中所述液体冷却剂通道的出口与热交换器流体地连通，并且其中所述热交换器从延伸穿过气缸体的冷却剂通道接收冷却剂。8.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡良军，建文·詹姆斯·伊，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US