[发明专利]具有包括抑制噪声和流量波动的腔的空气入口壁的离心压缩机的涡轮增压器

说明书

本发明涉及具有可调整TRIM且包括具有抑制噪声和流量波动的腔的空气入口壁的离心压缩机的涡轮增压器。具体公开了一种用于涡轮增压器的压缩机，其包括在压缩机的空气入口中的入口调整机构，该入口调整机构能够操作成在空气入口中的打开位置和关闭位置之间移动。压缩机壳体在入口调整机构的上游限定一系列声腔，并且开口被限定在通入这些声腔中的压缩机壳体壁中。这些开口和腔旨在减轻当入口调整机构被调整到关闭位置时所引起的空气入口中的噪声和流量脉动，以有效地减小接近压缩机轮的入口直径。

技术领域

本公开涉及诸如在涡轮增压器中使用的离心压缩机，并且更特别地涉及如下的离心压缩机，在该离心压缩机中，可以针对不同的操作条件借助于设置在压缩机的空气入口中的入口调整机构来调整有效入口面积或直径。

背景技术

排气驱动的涡轮增压器是结合内燃发动机使用的装置，以用于通过压缩空气来增加发动机的功率输出，所述空气被递送到发动机的进气口以与燃料混合并在发动机中燃烧。涡轮增压器包括在压缩机壳体中安装在轴的一个端部上的压缩机轮和在涡轮机壳体中安装在轴的另一端部上的涡轮机轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开地形成，并且存在连接于涡轮机壳体和压缩机壳体之间的又一中央壳体，以用于包含轴的轴承。涡轮机壳体限定大体上环形的室，该室包围涡轮机轮并从发动机接收排气。涡轮机组件包括喷嘴，该喷嘴从室通入涡轮机轮中。排气从室通过喷嘴流动到涡轮机轮，并且涡轮机轮被排气驱动。涡轮机因此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，并且空气被压缩机轮压缩，且然后从壳体排放到发动机进气口。

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在紧凑布置中实现相对高的压力比。压缩机的进气在离心压缩机轮的入口导流器（inducer）部分处沿大体上轴向方向被接收，并且在轮的出口导流器（exducer）部分处沿大体上径向方向被排放。来自轮的压缩空气在被递送到蜗壳之前穿过扩散器，并且该空气从蜗壳供应到内燃发动机的进气口。

压缩机的操作范围是涡轮增压器的总体性能的重要方面。操作范围大体上由在压缩机的操作图上的喘振线和阻流线来界定。压缩机图通常呈现为竖直轴线上的压力比（排放压力Pout除以入口压力Pin）与水平轴线上的修正的质量流量的关系。压缩机图上的阻流线位于高流量处，并且表示在一系列压力比之上的最大质量流量点的轨迹；即，对于阻流线上的给定点来说，因为在压缩机中发生阻流条件（choked-flow condition），不可能在维持相同压力比的同时增加流量。

喘振线位于低流量处并且表示在一系列压力比之上的未发生喘振的最小质量流量点的轨迹；即，对于喘振线上的给定点来说，在不改变压力比的情况下减小流量或在不改变流量的情况下增加压力比将导致喘振发生。喘振是一种流不稳定状态，它通常发生在压缩机叶片迎角变得如此大以至于在压缩机叶片上出现显著的流动分离时。在喘振期间会发生压力波动和倒流。

在用于内燃发动机的涡轮增压器中，当发动机以高负载或扭矩和低发动机速度操作时，或者当发动机以低速度操作并且存在高水平的排气再循环（EGR）时，可能发生压缩机喘振。当发动机从高速状态突然减速时，也会出现喘振。将压缩机的无喘振操作范围扩大到较低流量是压缩机设计中常常追求的目标。