具有可调节的调整机构和噪声衰减器的涡轮增压器压缩机制造技术

本发明专利技术涉及具有可调节的调整机构和噪声衰减器的涡轮增压器压缩机。一种用于涡轮增压器的压缩机包括在压缩机的空气入口中的入口调节机构，该入口调节机构可操作成在打开位置和闭合位置之间移动。入口调节机构包括围绕空气入口布置的多个叶片，这些叶片可从空气入口壁的环形空间径向向内移动到空气入口中，从而形成具有相对于入口的标称直径减小的直径的孔口。噪声衰减器被布置在入口调节机构下游的环形空间中，用于在入口调节机构关闭时衰减由入口调节机构引起的空气动力噪声。

Turbocharger compressor with adjustable adjustment mechanism and noise attenuator

【技术实现步骤摘要】
具有可调节的调整机构和噪声衰减器的涡轮增压器压缩机
本公开涉及压缩机，诸如用于涡轮增压器中的压缩机，并且更具体地涉及可以针对不同的工作状况调节有效入口面积或直径的压缩机。
技术介绍
排气驱动的涡轮增压器为与内燃机结合使用的装置，其用于通过压缩输送到发动机的进气口以与燃料混合并在发动机中燃烧的空气来增加发动机的功率输出。涡轮增压器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。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还存在连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间用于容纳轴的轴承的另一个中心壳体。涡轮机壳体限定了大体环形的腔室，该腔室包围涡轮机叶轮并且接收来自发动机的排气。涡轮机组件包括从腔室通向涡轮机叶轮的喷嘴。排气从腔室通过喷嘴流向涡轮机叶轮，并且涡轮机叶轮由排气驱动。因此，涡轮机从排气中提取动力并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气，并且空气被压缩机叶轮压缩，然后从壳体排放到发动机进气口。涡轮增压器通常采用离心（也称为“径向”）类型的压缩机叶轮，因为离心式压缩机可以以紧凑的布置实现相对高的压力比。用于压缩机的进气在离心式压缩机叶轮的导流轮部分处沿大体轴向方向被接收，并且在叶轮的出口导流轮部分处沿大体径向方向被排出。来自叶轮的压缩空气被输送到蜗壳，并且将空气从蜗壳供应到内燃机的进气口。压缩机的工作范围是涡轮增压器整体性能的重要方面。操作范围通常由压缩机的操作图谱上的喘振线和扼流线界定。压缩机图谱通常表示为纵轴上的压力比（排出压力Pout除以入口压力Pin）对比水平轴线上的校正质量流量。压缩机图谱上的扼流线位于高流量处，并且代表压力比范围内最大质量流量点的轨迹；也就是说，对于扼流线上的给定点，由于在压缩机中发生扼流状态，因此不可能在保持相同压力比的同时增加流量。喘振线位于低流量处，并且代表在压力比范围内没有喘振的最小质量流量点的位置；也就是说，对于喘振线上的给定点，在不改变压力比的情况下降低流量或在不改变流量的情况下增加压力比将导致喘振发生。喘振为通常在压缩机叶片入射角变得如此之大以至于在压缩机叶片上产生显著的流分离时发生的流动不稳定性。在喘振期间可能发生压力波动和流动反转。在用于内燃机的涡轮增压器中，当发动机以高负荷或扭矩和低发动机转速运行时，或者当发动机以低速运行并且存在高水平的排气再循环（EGR）时，可能发生压缩机喘振。当发动机突然从高速状态减速时，也会出现喘振。扩展压缩机的无喘振操作范围以降低流量是压缩机设计中经常寻求的目标。本申请人是一些专利申请的所有者，这些专利描述了各种入口调节机构，其用于在给定的压缩机压力比下将喘振的开始延迟到较低流量（即，将喘振线在压缩机图谱上向左侧移动），所述专利申请包括但不限于：2015年3月10日提交的申请号14/642,825；2014年11月24日提交的14/551,218；2016年2月6日提交的14/615,428；2017年3月1日提交的15/446,054；2017年3月1日提交的15/446,090；2017年3月10日提交的15/456,403；2017年12月8日提交的15/836,781；2017年11月7日提交的15/806,267；2017年11月24日提交的15/822,093；2018年2月28日提交的15/907,420；2018年2月26日提交的15/904,493；以及2018年3月1日提交的15/909,899；所有所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。根据所述申请的入口调节机构通常包括多个叶片或轮叶，它们共同界定一个孔口，该孔口的有效直径可通过叶片或轮叶的径向向内或向外运动来调节。通过在可能即将发生喘振的工作状况下将有效压缩机入口直径调节为减小的值，压缩机图谱上的喘振线朝较低的流量移动，从而防止在所述工作状况下发生喘振。
技术实现思路
本申请涉及涡轮增压器，其压缩机包括上述类型的入口调节机构。本申请人发现，当关闭入口调节机构以有效减小压缩机入口的直径时，该机构会在某些频率下产生空气动力引起的噪声。本申请的目的是解决这个问题并减轻这种噪声。在本文所描述的一个实施例中，涡轮增压器包括：涡轮机，其包括涡轮机壳体；以及压缩机组件，其包括压缩机壳体和压缩机叶轮，该压缩机叶轮安装在压缩机壳体中并连接至可旋转轴以随其旋转。压缩机叶轮具有叶片并限定了导流轮部分，压缩机壳体具有空气入口壁，该空气入口壁限定了用于将空气大体轴向地引入压缩机叶轮中的空气入口，该空气入口壁限定了在其中在压缩机叶轮上游的环形空间，该环形空间的径向最内端通向空气入口。入口调节机构布置在空气入口中，并且可以在打开位置和闭合位置之间调节。入口调节机构包括多个叶片，这些叶片围绕空气入口布置并且共同地界定孔口，当叶片处于闭合位置时，这些叶片可径向向内移动到空气入口中，从而使孔口具有相对于入口的标称直径减小的直径。涡轮增压器还包括噪声衰减器，该噪声衰减器布置在入口调节机构下游的环形空间中，该噪声衰减器被构造和布置为限定轴向连续的第一环形腔和第二环形腔，每个环形腔均通向空气入口。第一环形腔具有径向高度h1，以及第二环形腔具有径向高度h2。根据本专利技术的该实施例，h1和h2不相等。在一个实施例中，第一环形腔位于第二环形腔的上游，并且h1大于h2。在另一个实施例中，两个腔的高度是相等的。在本文所描述的一个实施例中，噪声衰减器包括环形第一板和轴向地邻接第一板的环形第二板。第一板在其径向外周处限定凸缘，该凸缘从第一板的上游表面轴向向上游突出。根据一个实施例，入口调节机构包括可旋转的协调环，用于致动叶片的运动，并且协调环抵靠第一板的凸缘，当协调环被旋转时，该凸缘形成协调环的支承面。入口调节机构的叶片可以通过枢转销安装到第一板上，该叶片与协调环接合，使得协调环沿一个方向或相反方向的旋转引起叶片径向向内或径向向外枢转，从而调节孔口的大小。根据本专利技术的另一实施例，该噪声衰减器与空气入口壁中的环形空间配合以限定环形腔，并且该噪声衰减器包括邻近其径向内端的多个细长的指状件，这些指状件从环形腔的上游侧横跨至下游侧。指状件围绕空气入口的整个圆周沿圆周不均匀地间隔开。在一个实施例中，该噪声衰减器包括环形板，指状件从该板的邻近其径向内周的下游表面轴向向下游突出。附图说明已经概括地描述了本专利技术，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：图1为根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器的侧视图，其局部被剖开以示出压缩机的内部特征；图1A为图1的放大部分，其示出了涡轮增压器的压缩机；图2为图1的涡轮增压器的压缩机组件的分解图；图3为压缩机组件的等轴测视图，其局部被剖开以示出压缩机的内部特征；图4A为图1的涡轮增压器的噪声衰减器的分解图；图4B为噪声衰减器的等轴测视图；图5为根据本专利技术的另一实施例的压缩机组件的等轴测视图，其局部被剖开以示出压缩机的内部细节；图6为图5的压缩机组件的分解图；以及...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压器，包括：/n涡轮机，所述涡轮机包括涡轮机壳体；/n压缩机组件，所述压缩机组件包括压缩机壳体和安装在所述压缩机壳体中并连接至可旋转轴以与其一起旋转的压缩机叶轮，所述压缩机叶轮具有叶片并限定导流轮部分，所述压缩机壳体具有空气入口壁，所述空气入口壁限定了用于将空气大体轴向地引入所述压缩机叶轮中的空气入口，所述空气入口壁限定了在其中在所述压缩机叶轮上游的环形空间，所述环形空间的径向最内端通向所述空气入口；/n入口调节机构，所述入口调节机构布置在所述空气入口中并且能在打开位置和闭合位置之间调节，所述入口调节机构包括多个叶片，所述叶片围绕所述空气入口布置并且共同地界定孔口，当所述叶片处于闭合位置时，所述叶片能径向向内移动到所述空气入口中，从而使所述孔口具有相对于所述入口的标称直径减小的直径；以及/n噪声衰减器，所述噪声衰减器布置在所述入口调节机构下游的环形空间中，所述噪声衰减器被构造并布置为限定轴向连续的第一环形腔和第二环形腔，所述第一环形腔和第二环形腔中的每个通向所述空气入口，所述第一环形腔具有径向高度h1并且所述第二环形腔具有径向高度h2。/n

【技术特征摘要】
20181210 US 16/2141911.一种涡轮增压器，包括：
涡轮机，所述涡轮机包括涡轮机壳体；
压缩机组件，所述压缩机组件包括压缩机壳体和安装在所述压缩机壳体中并连接至可旋转轴以与其一起旋转的压缩机叶轮，所述压缩机叶轮具有叶片并限定导流轮部分，所述压缩机壳体具有空气入口壁，所述空气入口壁限定了用于将空气大体轴向地引入所述压缩机叶轮中的空气入口，所述空气入口壁限定了在其中在所述压缩机叶轮上游的环形空间，所述环形空间的径向最内端通向所述空气入口；
入口调节机构，所述入口调节机构布置在所述空气入口中并且能在打开位置和闭合位置之间调节，所述入口调节机构包括多个叶片，所述叶片围绕所述空气入口布置并且共同地界定孔口，当所述叶片处于闭合位置时，所述叶片能径向向内移动到所述空气入口中，从而使所述孔口具有相对于所述入口的标称直径减小的直径；以及
噪声衰减器，所述噪声衰减器布置在所述入口调节机构下游的环形空间中，所述噪声衰减器被构造并布置为限定轴向连续的第一环形腔和第二环形腔，所述第一环形腔和第二环形腔中的每个通向所述空气入口，所述第一环形腔具有径向高度h1并且所述第二环形腔具有径向高度h2。


2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，h1和h2不相等。


3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述第一环形腔和第二环形腔中的每个的轴向宽度大于所述第二板的轴向厚度。


4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，h1和h2相等。


5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述噪声衰减器包括环形第一板和轴向地邻接所述第一板的环形第二板。


6.根据权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第一板在其径向外周处限定凸缘，所述凸缘从所述第一板的上游表面轴向向上游突出。


7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中，所述入口调节机构包括用于致动所述叶片的运动的可旋转协调环，所述协调环邻接所述凸缘，当所述协调环旋转时，所述凸缘形成所述协调环的支承面。


8.根据权利要求7所述的涡轮增压器，其中，所述叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：BS高塔姆，H莫塔，C巴特，S皮斯，S博拉孔达，
申请(专利权)人：盖瑞特交通一公司，
类型：发明
国别省市：美国;US