[發明專利]用于壓縮機的可變入口設備的系統和方法

在審

• 申請號: 201811054595.3
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109488638A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 曾濤;胡良軍
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F04D29/42
• 分類號: F04D29/42;F04D29/46;F04D27/00;F04D27/02;F02B37/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;張秀芬

本申請提供了用于壓縮機的可變入口設備的方法和系統。在一個示例中，壓縮機可包括形成圍繞進氣通路的再循環通路的機匣；主動機匣處理，其圍繞將進氣通路與再循環通路分離的壁并且適于選擇性地控制通過設置在壁中的多個端口的氣體的流動；以及泵輪。另外，可變入口設備可定位在泵輪上游的進氣通路中，可變入口設備包括相鄰布置形成環的多個葉片，葉片中的每個可圍繞與環相切布置的軸線在打開位置和關閉位置之間樞轉。

技術領域

本說明書主要涉及用于壓縮機的可變入口設備的方法和系統，以及控制 可變入口設備以調節進入壓縮機的氣流。

背景技術

渦輪增壓器可設置在發動機中以增加發動機扭矩或功率輸出密度。渦輪 增壓器可包括經由驅動軸耦接到壓縮機的排氣驅動渦輪。壓縮機可流體地耦 接到發動機中的進氣歧管，進氣歧管連接到多個發動機汽缸。來自一個或多 個發動機汽缸的排氣流可被引導到渦輪葉輪(turbine wheel)，從而致使渦輪 圍繞固定軸線旋轉。渦輪的旋轉運動驅動壓縮機的泵輪(impeller)(例如，葉 輪)，壓縮機將空氣壓縮到進氣歧管中以基于發動機工況增加增壓壓力。

壓縮機效率影響整體發動機性能和燃料消耗。例如，較低的壓縮機效率 可導致發動機瞬態響應緩慢以及穩態和瞬態發動機操作二者的較高燃料消 耗。在較輕的發動機負載下，當壓縮機效率降低時，在踩加速器踏板期間可 導致增加的渦輪增壓器滯后。另外，輕負載操作可導致較低的壓縮機效率， 并且壓縮機喘振極限可限制低發動機轉速下的增壓壓力上升。

解決低的壓縮機效率的其它嘗試包括利用可變入口壓縮機，可變入口壓 縮機利用導向輪葉以引導和調節通過壓縮機的泵輪的流動/流量(flow)。 Sconfietti等人在EP2024645中示出一種示例方法。其中，公開了設置成鄰近 壓縮機入口并且包括多個輪葉的可變入口設備。輪葉中的每個在第一位置和 第二位置之間可移動，以控制傳遞到泵輪的流體量。具體地，輪葉圍繞葉輪 設備的中心定位并圍繞與壓縮機中心軸線平行的軸線樞轉。在關閉位置，流 量被阻止傳遞到泵輪，并且在打開位置，氣體可圍繞葉輪設備的中心在相鄰 葉片之間流動。

然而，本文發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，即 使在打開位置，由于這些輪葉的取向和樞轉方向，通過可變入口設備并且到 泵輪的流量受到限制(例如，部分地被阻止)。結果，這種類型的可變入口具 有降低的高端效率并且因流量限制問題約束高端流量。此外，這種類型的設 備不能生成壓縮機的預旋流(pre-swirl flow)，該預旋流可增加壓縮機的低端 效率。

在一些實施例中，壓縮機可包括在壓縮機護罩上具有兩個分離狹槽的主 動機匣處理(active casing treatment)，一個狹槽在全葉片和分流葉片之間用作 排出(bleed)狹槽，用于喘振(surge)控制，并且另一個狹槽在分流葉片下游用作 噴射狹槽，用于扼流能力(choke flow capacity)增強。這兩個狹槽可以被單 獨覆蓋，以實現壓縮機的增加的較低端效率和喘振性能，以及高端扼流能力。 然而，本文發明人已經認識到單獨的主動機匣處理可能不能充分增加輕負載 壓縮機流量范圍和操作效率，尤其是實現發動機小型化。因此，發動機性能 可能仍低于所期望的。

發明內容