涡轮增压器压缩机噪声减少系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种涡轮增压器和方法。该涡轮增压器包括具有进口端和出口端的外壳。外壳内的流动通道具有基本连续的内表面，并且被配置为使进气从进口端流通至出口端。压缩机叶轮位于外壳内并且具有至少一个主叶片，并且被配置为在外壳内旋转以压缩进口空气。外壳上的流动干扰特征件被配置为干扰内表面的连续性，并且可以位于至少一个主叶片的前缘。除了经由流动通道的连通外，流动干扰特征件对于流动通道的上游连通可以是关闭的。

【技术实现步骤摘要】
涡轮增压器压缩机噪声减少系统和方法
本申请涉及利用增压系统如涡轮增压器来压缩发动机进气的方法和系统，并且特别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产生的噪声被减少。
技术介绍
车辆发动机可以包括被配置为通过使用涡轮压缩机压缩进气而迫使更多气团进入发动机进气歧管和燃烧室的涡轮增压器或机械增压器。在一些情况下，压缩机可以由被设置为从发动机排气流中捕获能量的涡轮驱动。在压缩机的瞬态和稳态运行中，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）。啸叫状况可能引起不期望或不可接受的NVH水平，并且也可能导致涡轮增压器/发动机喘振。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干扰进入涡轮增压器的流场的边界层。减轻涡轮噪声的另一种尝试在Diemer等人的美国专利申请US2010/0098532中公开。Diemer等人试图通过提供跨越压缩机分流叶片的前缘的凹槽来减少涡轮增压器失速噪声。凹槽相对于主叶片的前缘被设置在下游以便提供围绕旋转室的流体路径。最小化压缩机噪声的其它尝试已经提供各种再循环通道，其中使部分流动从下游位置经由与主流动通道分离的通道再循环至上游位置。这种方案的一个示例在Sirakov等人的美国专利7,942,625中被公开。Sirakov提出相对于叶片前缘在下游的排出通道，其使压缩机流体的一部分能经由内腔和喷射通道再循环至上游位置。所有这些方案都没有研究主叶片前缘区域中的压缩机流动路径，并且都未能有效地解决啸叫噪声。另外，这些方案都未把对流场具有最小影响的啸叫噪声的宽带频率范围作为目标。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例可以提供一种涡轮增压器，其包括具有进口端和出口端的外壳。可以在外壳内提供流动通道，该流动通道具有基本连续的内表面并且可以被配置为使进气从进口端流通至出口端。压缩机叶轮可以位于外壳内并具有至少一个主叶片，并且被配置为在外壳内旋转以压缩进气。流动干扰特征件可以位于外壳上并且被配置为干扰内表面的连续性。至少一部分流动干扰特征件可以被定位成与所述至少一个主叶片的前缘基本成一直线，并且除了经由流动通道的连通外，其对于流动通道的上游连通可以是关闭的。在另一实施例中，流动干扰特征件是内表面中的台阶。在另一实施例中，所述台阶包括上游过渡部分和下游过渡部分以及在上游过渡部分与下游过渡部分之间的台阶面。在另一实施例中，上游过渡部分和下游过渡部分中的一个或两者包括基本方角。在另一实施例中，上游过渡部分和下游过渡部分中的一个或两者包括圆角。在另一实施例中，上游过渡部分和下游过渡部分中的一个或两者是样条表面。在另一实施例中，所述台阶面相对于进气的进入流以某一角度布置。在另一实施例中，所述角度在0到80度之间。在另一实施例中，所述角度近似为45度。在另一实施例中，所述台阶包括从上游位置过渡到下游位置的连续弯曲表面。在另一实施例中，所述台阶包括凸出元件和凹入元件。在另一实施例中，所述凸出元件包括外角，而所述凹入部分包括内角。在另一实施例中，外角和内角中的一个或更多个是圆角。在另一实施例中，外角和内角中的一个或更多个是被配置为从相邻表面平滑过渡的表面。在另一实施例中，流动干扰特征件是内表面中的台阶，其减小流动通道的横截面积。在另一实施例中，所述台阶具有台阶面法线，其与流动通道的中心轴线形成在0与10度之间的角。在另一实施例中，流动通道在横截面处是基本圆形的，并且其中流动干扰特征件是在其中流动通道的直径突然减小的台阶。在另一实施例中，涡轮增压器还包括在台阶的上游的涡流发生装置，该涡流发生装置被配置为将涡流施加到进气流。根据本专利技术的实施例可以包括一种流动干扰特征件，其可以包括流动路径的横截面积的改变，当其位于压缩机的主叶片的前缘时可以减少啸叫。其它实施例可以包括谐振腔，其可以被调谐以减轻某些啸叫频率。实施例可以包括流动干扰特征件的组件，其可以根据以指定方式使组件与啸叫噪声的一个或更多个特定频率相关的特定数学公式来设定尺寸并确定比例。以此方式，由啸叫所限定的宽带频率范围能够被作为目标，并且啸叫问题被减少或减轻。在另一实施例中，一种涡轮增压器包括：外壳；位于外壳内的压缩机叶轮，其具有主叶片并且在外壳内可旋转以压缩进气；在外壳内的流动通道，其具有被配置为使进气从进口端流通至出口端的内表面；以及在内表面中的台阶，其突然减小流动通道的横截面积，并被布置为与主叶片的前缘基本成一直线。在另一实施例中，所述台阶具有台阶面，该台阶面相对于流动通道的中心轴线形成在10与170度之间的角。在另一实施例中，所述台阶包括环形表面，其具有与内表面的上游部分形成圆形内角的外直径和与内表面的下游部分形成圆形外角的内直径。在另一实施例中，所述台阶在流动通道的区域内，除了经由流动通道的连通外，其对于流动通道的上游连通是关闭的。在另一实施例中，一种涡轮增压器包括：限定流动通道的外壳，该流动通道被配置为使进气从进口端流通至出口端；位于外壳内的压缩机叶轮，其具有一个或更多个主叶片并且被配置为在外壳内旋转以压缩进气；以及限定在流动通道内的基本圆柱形沟槽，其具有被布置为在轴向上与一个或更多个主叶片的前缘基本成一直线的沟槽后缘。在另一实施例中，所述涡轮增压器还包括仅仅通过沟槽通向流动通道的腔室。在另一实施例中，所述腔室是基本螺旋管形（toroidal）的，并且在径向方向上位于流动通道的外部。在另一实施例中，所述压缩机叶轮还包括具有均位于沟槽后缘的下游的各自一个或更多个前缘的一个或更多个分流叶片。在另一实施例中，所述腔室是基本螺旋管形的。在另一实施例中，一种涡轮增压器包括：位于外壳内的压缩机叶轮，其具有主叶片并且被配置为在外壳内旋转以压缩进气；在外壳内的通道，其被配置为使进气经过并具有基本连续的内表面；以及环形特征件，其干扰位于主叶片前缘的内表面的连续性。在另一实施例中，除了经由该通道的连通外，该通道在环形特征件处对于上游连通是关闭的。在另一实施例中，所述环形特征件是台阶，其中该通道的横截面在下游方向上被突然减小。在另一实施例中，所述环形特征件是谐振腔，其被确定尺寸并成形为减少由压缩机叶轮产生的啸叫噪声。在另一实施例中，该环形特征件包括前缘表面，其进行如下配置中的一个或更多个：在远离外壳的中心轴线的方向上径向向外张开；在朝向外壳的中心轴线的方向上径向向内张开；在远离外壳的中心轴线的方向上径向向外延伸；以及在朝向外壳的中心轴线的方向上径向向内延伸。在另一实施例中，该环形特征件包括突然减小通道的横截面的后缘台阶面，并且其中所述前缘表面是如下配置中的一个或更多个：邻接/毗邻所述台阶面；邻近所述台阶面；以及与所述台阶面间隔开。在另一实施例中，所述前缘面形成环形沟槽的上游侧，而台阶面形成环形沟槽的下游边缘。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地确定。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是根据本公开包括涡轮增压器的示例性车辆系统的示意图。图2是根据本公开可以用于车辆系统的示例性涡轮增压器的某些部分的剖视图。图3是根据本公开示出示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器，其包括：外壳，其具有进口端和出口端；在所述外壳内的流动通道，其具有基本连续的内表面，并且被配置为使进气从所述进口端流通至所述出口端；位于所述外壳内的压缩机叶轮，其具有至少一个主叶片，并且被配置为在所述外壳内旋转以压缩所述进气；以及在所述外壳上的流动干扰特征件，其被配置为干扰位于所述至少一个主叶片的前缘处的所述内表面的连续性，并且其中除了经由所述流动通道的连通外，所述流动干扰特征件对于所述流动通道的上游连通是关闭的。

【技术特征摘要】
2012.06.20 US 13/528,6221.一种涡轮增压器，其包括：外壳，其具有进口端和出口端；在所述外壳内的流动通道，其具有基本连续的内表面，并且被配置为使进气从所述进口端流通至所述出口端；位于所述外壳内的压缩机叶轮，其具有至少一个主叶片，并且被配置为在所述外壳内旋转以压缩所述进气；以及在所述外壳上的环形流动干扰特征件，其被配置为干扰位于所述至少一个主叶片的前缘处的所述内表面的连续性，并且其中除了经由所述流动通道的连通外，所述流动干扰特征件对于所述流动通道的上游连通是关闭的，其中所述流动干扰特征件的前缘表面沿远离所述外壳的中心轴线的方向径向向外张开，与在所述流动干扰特征件的所述前缘表面上游的所述流动通道的所述内表面成钝角。2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述流动干扰特征件的大部分相对于所述主叶片的所述前缘被布置在上游。3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述流动干扰特征件进一步包括位于所述流动干扰特征件的所述前缘表面的下游的后缘台阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡里姆，B·W·李泽特，K·D·米亚戈维茨，A·左阿尼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：