[发明专利]具有压力均衡式TRIM可调节机构的用于涡轮增压器的离心压缩机

说明书

用于涡轮增压器的离心压缩机包括可操作以便在打开位置与关闭位置之间移动的入口调节机构。所述入口调节机构包括多个叶片，所述多个叶片设置在所述压缩机空气入口周围并且位于所述空气入口壁内的环状空间的上游壁表面与下游壁表面之间。所述叶片可绕相应的枢转点枢转，从而，当所述叶片处于所述关闭位置时，所述叶片从所述环状空间径向向内地延伸到所述空气入口中，以形成相对于所述入口的名义直径减小的直径的孔口。通过将每个叶片的所述上游表面的大部分与相对的上游壁表面间隔开的间隔特征来实现跨越所述叶片的空气动力学压力均衡。

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，并且更加具体地涉及可以针对不同操作条件调节有效入口面积或者直径的离心压缩机。

背景技术

排气驱动型涡轮增压器是一种结合内燃发动机使用的装置，其通过将输送至发动机的空气进气部以与燃料混合并在发动机中燃烧的空气压缩来增加发动机的功率输出。涡轮增压器包括在压缩机壳体中安装在轴的一端上的压缩机轮和在涡轮机壳体中安装在轴的另一端上的涡轮机轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且在涡轮机壳体与压缩机壳体之间连接有仍另一中心壳体，用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体上呈环状的腔室，该腔室围绕着涡轮机轮并且接收来自发动机的排气。涡轮机组件包括从腔室通往涡轮机轮中的喷嘴。排气通过喷嘴从腔室流至涡轮机轮并且涡轮机轮由排气驱动。因此，涡轮机从排气提取功率并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气，并且该空气由压缩机轮压缩并且然后从壳体排放到发动机空气进气部。

涡轮增压器通常采用离心（也称为“径向”）类型的压缩机轮，因为离心压缩机可以以紧凑的布置实现相对较高的压力比。用于压缩机的进气空气在大体上轴向方向上在离心压缩机轮的入口导流器（inducer）部分处被接收并且在大体上径向方向上在轮的出口导流器（exducer）部分处被排放。来自轮的压缩空气被输送至蜗壳，并且空气从该蜗壳被供应至内燃发动机的进气部。

压缩机的操作范围是涡轮增压器的总体性能的一个重要方面。该操作范围通常由压缩机的操作图上的喘振线和阻塞线界定。压缩机图通常表示为垂直轴线上的压力比（排出压力Pout除以入口压力Pin）相对于水平轴线上的校正后的质量流动速率。压缩机图上的阻塞线位于高流动速率处并且表示在一定范围的压力比之上的最大质量流动速率点的轨迹；即，对于阻塞线上的给定点，因为在压缩机中发生阻塞流条件，所以不可能在维持相同压力比的同时增加流动速率。

喘振线位于低流动速率处并且表示在一定范围的压力比之上的未发生喘振的最小质量流动速率点的轨迹；即，对于喘振线上的给定点，减小流动速率但不改变压力比或者增加压力比但不改变流动速率都会导致发生喘振。喘振是当压缩机叶片入射角度变到大得在压缩机叶片上产生大量流动分离时通常发生的流动不稳定性。在喘振期间，压力波动和逆流可以发生。

在内燃发动机的涡轮增压器中，压缩机喘振可能会发生在当发动机在高载荷或者转矩和低发动机速度下操作时或者当发动机在低速度下操作并且存在高水平的排气再循环（EGR）时。喘振还可以出现在当发动机从高速度状态突然减速时。将压缩机的无喘振操作范围扩大到更低的流动速率是压缩机设计时常常追求的目标。

申请人于2017年3月1日提交的共同待决美国专利申请号15/446,054描述了用于离心压缩机的机构和方法，其可以使压缩机的喘振线被选择性地移动到左侧（即，在给定压力比下，将喘振延迟到更低流动速率），该申请要求于2016年4月20日提交的临时申请号62/324,488的提交日期的权益，所述申请的全部公开内容以引用的方式在此被并入本文。所述申请中描述的一个实施例包括具有以下特征的涡轮增压器：

涡轮机壳体、以及安装在涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转的涡轮机轮，涡轮机壳体接收排气并且将排气供应至涡轮机轮；