[发明专利]用于控制用于离心压缩机的TRIM-调节机构的方法

说明书

本发明涉及用于控制用于离心压缩机的TRIM‑调节机构的方法，公开了一种用于控制压缩机的空气入口中的入口‑调节机构以便使该机构以双态方式在两个位置P1和P2之间切换来调节入口的流动面积的方法。该方法包括识别在压缩机的压力比相对已校正流率的压缩机特性图上的阈值线。阈值线是其上压缩机的压力比和流率在相等速度下对于入口‑调节机构的P1和P2位置而言相同的线。当压缩机的操作点在压缩机特性图上与阈值线相交时，使入口‑调节机构从其双态位置中的一者切换到另一者。

技术领域

本公开涉及离心压缩机，诸如用在涡轮增压器中的离心压缩机，并且更具体地涉及其中能够针对不同操作点调节有效入口面积或直径的离心压缩机。

背景技术

废气驱动式涡轮增压器是与内燃发动机结合使用以便通过压缩被递送到发动机的空气进气装置将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的装置。涡轮增压器包括安装在压缩机外壳内的轴的一端上的压缩机叶轮和安装在涡轮外壳中的轴的另一端上的涡轮叶轮。通常，涡轮外壳与压缩机外壳分开形成，并且还存在连接在涡轮外壳和压缩机外壳之间以便容纳轴的轴承的又一中心外壳。涡轮外壳限定总体上环状腔室，其环绕涡轮叶轮并且接收来自发动机的废气。涡轮组件包括喷嘴，其从腔室通向涡轮叶轮。废气从腔室通过喷嘴流至涡轮叶轮并且涡轮叶轮被该废气驱动。涡轮因此从废气吸取动力并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机外壳的入口接收周围空气并且空气被压缩机叶轮压缩且然后从外壳排至发动机空气进气装置。

涡轮增压器通常采用离心（也被称为“径向”）型压缩机叶轮，因为离心压缩机能够以紧凑设置实现相对高的压力比。用于压缩机的进气空气在离心压缩机叶轮的入口导风轮部分（inducer portion）处沿大体上轴向方向被接收，并且在叶轮的出口导风轮部分（exducer portion）处沿大体上径向方向被排出。来自叶轮的压缩空气被递送到蜗壳，并且空气从蜗壳被供应到内燃发动机的进气装置。

压缩机的操作范围是涡轮增压器的整体性能的重要方面。操作范围通常由压缩机的操作图上的喘振线和阻塞线（choke line）来界定。压缩机特性图通常被表示为在竖直轴线上的压力比（排气压力P_out除以入口压力P_in）相对水平轴线上的已校正质量流率。压缩机特性图上的阻塞线位于高流率处并且代表在压力比的一定范围上最大质量流率点的轨迹；即，对于阻塞线上的给定点，不可能增加流率且同时维持相同的压力比，原因在于压缩机中发生了阻流状况（choked-flow condition）。

喘振线位于低流率处并且代表在压力比的一定范围上没有喘振的最小质量流率点的轨迹；即，对于喘振线上的给定点，在不改变压力比的情况下减小流率或者在不改变流率的情况下增加压力比均将导致喘振发生。喘振是流动不稳定，其通常发生在压缩机叶片冲角（incidence angle）变得过大以致在压缩机叶片上产生相当大的流动分离时。在喘振期间能够发生压力波动和逆流。

在用于内燃发动机的涡轮增压器中，压缩机喘振可以发生于发动机正在高负荷或扭矩以及低发动机速度下操作时，或者发生于发动机正在低速度下操作且存在高水平的废气再循环（EGR）时。喘振也能够出现于发动机从高速状况突然减速时。在压缩机设计中通常寻求的目标是将压缩机的无喘振操作范围扩展到更低流率。

用于使离心压缩机的喘振线向左移动（即，在给定压力比下喘振被延迟到更低流率）并且使阻流线向右移动（即，在给定压力比下阻流增加到更高流率）的一种方案使采用在压缩机入口中的TRIM（表示压缩机进气端与出气端关系的参数）-调节机构。申请人是公开这种类型的各种TRIM-调节机构的共同未决申请（例如参见，申请号14/537,339、14/532,278、14/642,825、14/573,603和14/551,218）的所有人；所述申请的全部公开内容特此通过引用并入本文。

本公开涉及用于控制这样的TRIM-调节机构的方法。

发明内容