[实用新型]多转子涡轮增压器

说明书

背景技术

内燃发动机的小型化和功率要求的增加导致用于增压应用的更高发动机比输出。由于要求增加，涡轮增压器同样必须增加流量以及增压水平，以获得更高的性能水平(Hp)。涡轮增压器尺寸的增加出现损害低端性能度量标准，包括喘振、低端扭矩峰值，以及瞬时运转状况(regime)——包括达扭矩的时间(time-to-torque)，以及踩加速器踏板加速(tip in acceleration)。 

发明内容

本发明人在此已经认识到上述限制，并且已经开发了用于发动机的多转子涡轮增压器。在一个示例方法中，多转子涡轮增压器包含压缩机和涡轮，所述压缩机包括多个单旋转压缩机转子，所述涡轮包括多个单旋转涡轮转子。在第二示例方法中，多转子涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述压缩机包括多个反向旋转的压缩机转子，所述涡轮包括多个反向旋转的涡轮转子。 

这种多转子涡轮增压器具有作为更小涡轮在更大运转范围内运转的潜在优势，并且从性能观点来看有效地被“小型化”。另外，这种多转子涡轮增压器能够增加涡轮增压器的流量，而不会不利地影响内燃发动机的低端性能度量标准。例如，这种多转子涡轮增压器可以被用来代替双涡轮系统，并且尤其在发动机的低端运转范围可能胜过双涡轮系统。 

另外，多转子涡轮增压器的部件能够相对于传统的涡轮增压器系统按比例缩小，导致涡轮增压器的直径或尺寸潜在减小，使其更易于封装，涡轮增压器中的转子质量的减小导致喘振极限的增加，并且每个转子的 惯性的减小允许其更易于加速，从而改进瞬时车辆运转，例如加速和达扭矩的时间。 

另外，多转子涡轮增压器系统的每个转子均能够被设计为在发动机系统中以不同的运转状况完成不同的任务。例如，两个转子能够被设计为使每个转子以相似的状况运转，以平衡系统中的空气动力学负荷与机械负荷。可以控制转子的旋转速度以减速，或能够在系统中绕过通过转子的气流，以降低发动机泵吸功，并且进一步增加发动机的低端运转范围。转子能够被设计为以不同任务为目标，并且以实质性的成本节约、尺寸减小以及封装改进替换复杂系统，如机械增压器/涡轮增压器组合、电子增压系统、串联顺序(series sequential)和双增压系统。 

另外，可以使多转子涡轮增压器的同心轴以相反的方向旋转(反向旋转)。这样的反向旋转可以导致可变级间(interstage)定子或其他流动修正部件的去除，因此降低涡轮增压器中的流动损失，并且增加涡轮的能量输出。 

在另一实施例中，提供了用于使发动机中的多转子涡轮增压器运转的方法。该方法包含：使涡轮增压器的第一和第二压缩机转子以及第一和第二涡轮转子反向旋转；以及在第一情况期间，将压缩空气从第一压缩机转子供应至发动机；在第二情况期间，将压缩空气从第二压缩机转子供应至发动机；在第三情况期间，将压缩空气从第一和第二压缩机转子供应至发动机。 

在另一实施例中，该方法还包含在第一情况期间绕过第二压缩机转子，而在第二情况期间绕过第一压缩机转子。 

在另一实施例中，第一压缩机转子是低压转子，并且第一情况是低发动机负荷和/或转速工况。 

在另一实施例中，第二压缩机转子是高压转子，并且第二情况是高发动机负荷和/或转速工况。 

在另一实施例中，第三情况是瞬时工况。 

当单独或结合附图时从以下具体实施方式看本实用新型的上述优点和其它优点以及特征将非常明显。 

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍构思的选择，这 些构思在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所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被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。另外，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中提及的任何缺点的实施方式。 

附图说明

图1示出了涡轮增压发动机的示意图。 

图2示出了根据本公开的多转子涡轮增压器的示意图。 

图3A示出了根据本公开的示例多转子涡轮增压器。 

图3B示出了根据本公开的示例多转子反向旋转涡轮增压器。 

图4A-4C示出了示例涡轮增压器速度三角形映射图。 

图5示出了用于使多转子涡轮增压器运转的示例方法。 

具体实施方式