转成环形体积的压缩机再循环制造技术

在压缩机回流或再循环阀被打开或关闭时，为了解决压缩机叶轮叶片流动分离导致的喘振型噪声，来自一个压缩机再循环阀的旁通空气流被送入一个环形体积中，该环形体积被限定在内部壁与外部壁之间或者被成型为该压缩机入口中的一个径向扩张的、轴向变平的圆柱形空间，这样使得来自该压缩机再循环阀的总体上单向的径向流动被重新定向并且被组织成其从总体上径向转变为总体上轴向，与总体的进气流合并并且给压缩机叶轮提供具有“周向均匀”流速的空气流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术针对一种涡轮增压器管道的构形，该涡轮增压器管道被整合在一个压缩机盖件中，从而将旁通空气从压缩机排放口传送至压缩机入口，以此方式使得不会引起喘振情况或噪声。
技术介绍
涡轮增压器将空气以与在正常吸气构型中将有可能的情况相比更大的密度传送到发动机进气系统，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压的发动机能够取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，因而减小了车辆的质量以及空气动力学的迎风面积。涡轮增压器是一类被迫进气系统，该系统使用了从发动机排气歧管进入涡轮机壳体的排气流来驱动位于涡轮机壳体(2)中的涡轮机叶轮(51)。该涡轮机叶轮被稳固地附着到一个轴上以便形成轴与叶轮组件。该涡轮机叶轮的主要功能是从排气中提取旋转动力并使用这个动力来驱动压缩机。该压缩机级由一个叶轮(20)及其壳体(10)组成。该压缩机叶轮(20)被安装到该轴与叶轮组件的一个短轴端并且通过来自一个压缩机螺母的夹紧负载而被保持在位。过滤后的空气通过压缩机叶轮的非常高的RPM旋转而被轴向地抽取到该压缩机盖件的入口(14)中。涡轮机级驱动该压缩机叶轮来产生静态压力与一些剩余动能及热量的一种组合。加压的气体穿过压缩机排放口(15)从压缩机盖件排出并且通常经由一个中冷器被传送到发动机进气中。与现有的发动机运行条件下的可能情况相比，当压缩机试图传送更多的质量流到该发动机时压缩机会发生喘振，即空气动力学失速。压缩机级就压力、质量流、速度以及净空气动力学推力而言开始振荡。这种振荡的不稳定性会严重损坏涡轮增压器，还产生了一种驾驶者能够听到的并且通常描述为“吼叫”或“尖叫声”的刺激的噪声。对于一个给定的压缩机设计而言喘振的位置可以描述为在给定转速下的压力和质量流的函数。压燃式(Cl)发动机将空气直接引入气缸中。空气在压缩冲程由活塞压缩，并且燃料在活塞达到上止点(TDC)之前被喷射到加热的压缩空气中。在涡轮增压的Cl发动机中，空气质量流是通过涡轮增压器输出来传送的，并且该燃料流量被计量并且被直接喷射到燃烧室中。某些Cl发动机装备有多个节气门。点火式(SI)发动机可以在进气歧管中将该燃烧空气与燃料进行混合。组合的空气-燃料混合物在进入燃烧室之前由节流阀控制。该节流阀(或板)典型地以相对紧密的公差定位在一个节气门本体内并且具有关闭到发动机的空气流的能力。SI发动机也可以将燃料直接喷射到气缸中。“轻轻点击”是用来指代驾驶者的脚压下油门踏板以调整发动机负荷的动作的术语。发动机转速可以保持不变(例如驶上山)，或者发动机可以从低发动机转速增加到较高发动机转速。“轻轻松开”是用来指驾驶者的脚抬离踏板的相反动作的术语。当今在许多SI和Cl发动机中、或者将节流板用于空气控制而典型地防止喘振的发动机中使用了多个压缩机再循环阀(CRV)以及多个管道(以下统称“CRV系统”)，这些管道将压缩机的排气连接到该阀的入口并将该阀的排气连接到压缩机的进口。该节流板的闭合(例如轻轻松开油门踏板)关闭了从压缩机排放口到发动机进气口的管道并且引起了压缩机流量的一个骤降进而导致了压缩机级进入喘振。CRV系统总体上将空气从压缩机排放管道(该管道将压缩机排放口连接到发动机进气口或中冷器，取决于发动机构形)传送到压缩机入口的上游管道或者直接传送到压缩机入口。 压缩机再循环阀的输出可以通过管道输送到压缩机入口或者通过管道输送到压缩机叶轮而连接到压缩机入口。可替代地，该压缩机再循环阀以及管道可以是压缩机盖件铸造件的一部分。类似地，压缩机再循环阀的输入可以是将CRV连接到压缩机排放口的一个管道，或者到CRV的输入可以是压缩机盖件的一部分。CRV系统可以通过若干方式通过到压缩机的管道而连接到压缩机。一些系统具有从该压缩机排放口到CRV阀，然后从CRV阀到周围的来自空气滤清器的入口管道或者甚至该压缩机入口管道的管系；一些只具有这种安排的多个部分(例如CRV可以通过到该压缩机入口的一个挠性管而安装到该压缩机盖件排放口)；某些将CRV直接整合在压缩机盖件中。本专利技术传授了将再循环空气引导到压缩机叶轮的方法，而与可以安装该CRV组件的设计无关。当该CRV阀被打开时，大量高压的压缩机排放空气在径向上进入压缩机入口，力口入该轴向流动的主气流，从而引起突然涌入的空气穿过压缩机盖件导风叶轮(在下面定义)中的开口，并且会引起与在瓶颈开口上进行吹风相类似的空腔共鸣噪声。这种噪声还可能对驾驶者产生刺激。在图2A中，进口空气(61)被轴向地抽取进入并穿过压缩机叶轮(20)被压缩并且从该压缩机叶轮射出经过该扩散器(11)进入蜗壳(12)，在该蜗壳中来自该压缩机叶轮以及来自扩散器的空气速度分量被集中并且被转换成压力。典型地，存在一个CRV(80)，其控制来自压缩机排放口(15)的加压空气(62)的一个旁通流动。通过CRV (80)处于打开位置，或者被调整朝向打开位置，旁通空气(64)被准许进入一个旁通管道(16)并且从此被准许进入压缩机入口(例如，正处于压缩机叶轮前缘(24)上游的区域)。当管道(16)将压缩机排放口( 15)与CRV流体地相连接时，以及将CRV与该压缩机级进口(14)流体地相连接时，由于该管道把该单向的、总体上径向流动的、高压旁通空气直接倾泻到轴向流动的主入口空气流(61)中，然后到导风叶轮区域(14a)，在该压缩机叶轮的前缘(24)的平面上的速度分布是不均匀的。这种缺少周向均匀的空气流动速度的流动被抽取到该压缩机叶轮中，这导致了一些流动与这些叶片对准而一些流动不与这些叶片对准。一些叶片是满负荷的而一些叶片可能是处于负压力状况。图2B是图2A的“A-A”截面的视图。在图2B中，用平面图描绘了总体上径向的空气流动。在此截面视图中，来自该排放管道(15，15a)的空气流动(64)被弓I导至该CRV管道中从而将CRV连接到压缩机入口。总体上径向的空气流动(65)从CRV管道被直接倾泻到轴向的主压缩机进气流动(61)中而使得该合并气体流动没有机会得到调节；因而被该压缩机叶轮摄取的空气从速度观点来说总体上是不可调节的。这种管道构形引起了到该压缩机叶轮的入口上的一个压力梯度，严重时，这个压力梯度会引起该压缩机叶轮叶片的不均匀的叶片负荷。这种激励能够导致所述这些叶片的高循环疲劳(HCF)。此外，这种管道构形还引起了上述的喘振噪声。在CRV打开时，这种现象还引起了级效率的降低。由此可见将旁通流动直接“倾泻”到压缩机叶轮中不仅引起了噪声，而且还致使压缩机叶轮叶片失效的可能性以及该CRV打开时的一个普遍的效率损失。专利技术概述对于用来解决在CRV和或关闭事件过程中所产生的问题存在一种需要。诸位专利技术人通过提供围绕该导风叶轮的一个环形过渡空腔解决了这些问题，在该空腔中调节该合并空气流动并且产生匀速的以及指向该导风叶轮并且因而到该压缩机叶轮的空气流动。附图的简要说明本专利技术是通过举例而非限制的方式展示在这些附图中，其中类似的参考数字表示相似的部分，并且在这些附图中:附图说明图1图1描绘了一种典型涡轮增压器组件的一个截面；图2A描绘了具有一个旁通阀的一种压缩机盖件的一个截面；图2B描绘了图2A中的该盖件的A-A截面；图3A描绘了本专利技术的压缩机盖件的一个截面；图3B描绘了图3A中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.02 US 61/379,4681.一种用于压缩气体的压缩机，所述压缩机包括: 一个压缩机叶轮(20)，其包括多个叶片，这些叶片各自包括一个前缘(24)、一个后缘以及一个外部自由缘，所述叶轮被安装在一个壳体内用于旋转， 该壳体，其包括在该压缩机叶轮上游的一个压缩机入口(14)以及在所述压缩机叶轮下游的一个压缩机排放口(15)， 其中，该入口包括: 一个外部通道壁(22)，该外部通道壁在一个上游方向上延伸离开该压缩机叶轮并且在该上部入口区段内形成了一个气体进气部分， 在该外部通道壁内的一个内部通道壁(21)，该内部通道壁包括一个入口区段(14)以及一个导风叶轮区段(14a)，该入口区段在该压缩机叶轮的前缘(24)的上游延伸离开该压缩机叶轮并且该导风叶轮区段在该压缩机叶轮的这些前缘(24)的下游，以及 限定在该内部通道壁与外部通道壁之间的一个 环形空腔(23)，该环形空腔(23)的处于该内部通道壁的上游末端处的一个环形开口是在该内部通道壁与外部通道壁之间， 所述压缩机进一步包括一个压缩机回流阀系统，该回流阀系统包括与一个旁通管道相关联的一个压缩机再循环阀(CRV) (80)，该旁通管道提供了在该压缩机排放口(15)与该环形空腔(23)之间的流体连通。2.如权利要求1所述的压缩机，进一步包括在该内部通道壁(21)中在该导风叶轮的上游的至少一个导风叶轮再循环槽缝。3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述导风叶轮再循环槽缝(25)基本上是环形的。4.如权利要求1所述的压缩机，其中该内部通道壁(21)与该外部通道壁(22)总体上是同轴的。5.如权利要求1所述的压缩机，进一步包括位于所述环形空腔内的至少一个流动方向控制装置。6.如权利要求5所述的压缩机，其中所述流动方向控制装置包括至少一个支柱。7.如权利要求1所述的压缩机，其中来自该CRV排气的空气流动切向地进入该环形空腔。8.一种用于压缩气体的压缩机，所述压缩机包括: 一个压缩机叶轮(20)，其包括多个叶片，这些叶片各自包括一个前缘(24)、一个后缘以及一个外部自由缘，所述叶轮被安装在一个壳体内用于旋转， 该壳体，其包括在该压缩机叶轮上游的一个压缩机入口(14)以及在所述压缩机叶轮下游的一个压缩机排放口(15)， 其中该入口包括一个通道壁(22)，该通道壁在上游方向上延伸离开该压缩机叶轮并且包括在该压缩机叶轮的前缘的上游轴向上与该压缩机入口(14)环形相通的一个轴向变平的、径向扩张的圆柱形体积， 所述压缩机进一步包括一个压缩机回流阀系统，该回流阀系统包括与一个旁通管道相关联的一个压缩机再循环阀(CRV) (80)，该旁通管道提供了在该压缩机排放口(15)与该轴向变平的、径向扩张的圆柱形体积之间的流体连通。9.如权利要求8所述的压缩机，其中所述轴向变平的、径向扩张的圆柱形体积与所述压缩机入口(14)总体上是同轴的。10.如权利要求8所述的压缩机，其中所述轴向变平的、径向扩张的体积具有与所述压缩机入口(14)不同轴的一个中心。11.如权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·安斯切尔，D·G·格拉鲍斯卡，B·弗雷泽，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：
国别省市：