[发明专利]用于涡轮增压器的可调TRIM的离心式压缩机

说明书

本发明公开了一种用于涡轮增压器的离心式压缩机，该离心式压缩机包括用于压缩机的空气入口的入口调节机构，该入口调节机构可操作以便在空气入口的打开位置与关闭位置之间移动。入口调节机构包括多个轮叶，该多个轮叶形成为环形段并且设置在空气入口周围，并且其每一个能够通过空气入口壁中的槽周向地且径向地向内移动以便形成孔口，该孔口具有相对于该入口的标称直径减小的直径。入口调节机构从打开位置向关闭位置的移动能有效地使压缩机的喘振线移动至更低的流率。

技术领域

本公开内容涉及诸如用在涡轮增压器中的离心式压缩机，并且更具体地涉及能够对于不同运行状况调节有效入口面积或有效入口直径的离心式压缩机。

背景技术

废气驱动式涡轮增压器是与内燃机协同使用的装置，以用于通过压缩空气来增加发动机的功率输出，所述空气被输送到发动机的进气口以便在发动机中与燃料混合并燃烧。涡轮增压器包括安装在轴的一端上的位于压缩机壳体中的压缩机叶轮，以及安装在轴的另一端上的位于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还有连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的另一中心壳体以用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体环形的腔室，该腔室环绕涡轮机叶轮并接收来自发动机的废气。涡轮机组件包括从该腔室引导至涡轮机叶轮中的喷嘴。废气通过喷嘴从该腔室流至涡轮机叶轮，并且涡轮机叶轮由废气驱动。因此，涡轮机从废气中汲取动力并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收周围空气，并且空气被压缩机叶轮压缩，然后从壳体排出到发动机进气口。

涡轮增压器通常采用离心式（也被称为“径向式”）压缩机叶轮，因为离心式压缩机能够在紧凑的结构中实现相对高的压力比。用于压缩机的吸入空气在离心式压缩机叶轮的进口段部分处在大体轴向方向上被接收，并且在叶轮的出口段部分处在大体径向方向上被排出。来自叶轮的压缩空气被输送到蜗壳，并且空气从蜗壳被供应到内燃机的入口。

压缩机的运行范围是涡轮增压器总体性能的重要方面。运行范围由压缩机的运行特性图上的喘振线（surge line）和阻塞线（choke line）大体界定。压缩机特性图通常展现为竖直轴上的压力比（排出压力Pout除以入口压力Pin）对比水平轴上的折算质量流率。压缩机特性图上的阻塞线位于高流率处并且表示在压力比范围上的最大质量流率点的轨迹；也就是，对于阻塞线上的给定点，不可能在维持相同压力比的同时增加流率，因为在压缩机中发生了流动阻塞状况。

喘振线位于低流率处并且表示在无喘振的情况下在压力比范围上的最小质量流率点的轨迹；也就是，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将导致喘振发生。喘振是流动不稳定性，其通常发生在压缩机叶片迎角变得过大以致于在压缩机叶片上出现显著的流动分离的时候。在喘振期间能够发生压力脉动和回流。

在用于内燃机的涡轮增压器中，压缩机喘振可能发生在发动机运行在高负载或高扭矩和低发动机转速的时候，或者发生在发动机运行在低速下并且存在高水平的废气再循环（EGR）的时候。喘振还能够出现在发动机从高速状态突然减速的时候。扩大压缩机的无喘振运行范围以便降低流率是压缩机设计中经常寻求的目标。

发明内容

本公开内容描述了用于离心式压缩机的机构和方法，该机构和方法使得压缩机的喘振线能够选择性地移动至左侧（即，在给定的压力比下使喘振延迟至更低的流率）。本文中描述的一个实施例包括具有如下特征的涡轮增压器：

涡轮机壳体和涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以用于与该轴一起旋转，涡轮机壳体接收废气并且将废气供应至涡轮机叶轮；

离心式压缩机组件，该离心式压缩机组件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且连接至可旋转的轴以用于与轴一起旋转，压缩机叶轮具有轮叶并且限定进口段部分，压缩机壳体具有限定用于将空气大体轴向地引导至压缩机叶轮中的空气入口的空气入口壁，压缩机壳体进一步限定用于接收从压缩机叶轮大体径向向外地排出的压缩空气的蜗壳；以及