[發明專利]具有包括發散壁擴散器的可調整TRIM離心壓縮機的渦輪增壓器

在審

• 申請號: 202010175974.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111692130A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: A.隆巴爾;Q.羅伯茨;H.莫塔;S.皮斯
• 申請（專利權）人: 蓋瑞特交通一公司
• 主分類號: F04D29/42
• 分類號: F04D29/42;F04D29/44;F04D29/66;F02B39/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹凌;劉茜

本發明涉及具有包括發散壁擴散器的可調整TRIM離心壓縮機的渦輪增壓器。具體公開了一種用于渦輪增壓器的離心壓縮機，其包括在壓縮機的空氣入口中的入口調整機構，該入口調整機構能夠操作以在空氣入口中的打開位置和關閉位置之間移動。入口調整機構從打開位置到關閉位置的移動對使壓縮機的喘振線移位到較低流量有效。壓縮機包括擴散器，該擴散器在壓縮機輪的出口導流器和蝸殼之間延伸以用于收集來自壓縮機的加壓空氣。擴散器被限定在第一壁和第二壁之間，第一壁和第二壁沿穿過擴散器的徑向向外方向彼此發散。當入口調整機構被置于關閉位置中時，發散壁擴散器增強了喘振線到較低流量的移位。

技術領域

本公開涉及諸如在渦輪增壓器中使用的離心壓縮機，并且更特別地涉及如下的離心壓縮機，在該離心壓縮機中，可以針對不同的操作條件借助于設置在壓縮機的空氣入口中的入口調整機構來調整有效入口面積或直徑。

背景技術

排氣驅動的渦輪增壓器是結合內燃發動機使用的裝置，以用于通過壓縮空氣來增加發動機的功率輸出，所述空氣被遞送到發動機的進氣口以與燃料混合并在發動機中燃燒。渦輪增壓器包括在壓縮機殼體中安裝在軸的一個端部上的壓縮機輪和在渦輪機殼體中安裝在軸的另一端部上的渦輪機輪。通常，渦輪機殼體與壓縮機殼體分開地形成，并且存在連接于渦輪機殼體和壓縮機殼體之間的又一中央殼體，以用于包含軸的軸承。渦輪機殼體限定大體上環形的室，該室包圍渦輪機輪并從發動機接收排氣。渦輪機組件包括噴嘴，該噴嘴從室通入渦輪機輪中。排氣從室通過噴嘴流動到渦輪機輪，并且渦輪機輪被排氣驅動。渦輪機因此從排氣提取功率并且驅動壓縮機。壓縮機通過壓縮機殼體的入口接收環境空氣，并且空氣被壓縮機輪壓縮，且然后從殼體排放到發動機進氣口。

渦輪增壓器通常采用離心(也稱為“徑向”)類型的壓縮機輪，因為離心壓縮機可以在緊湊布置中實現相對高的壓力比。壓縮機的進氣在離心壓縮機輪的入口導流器（inducer）部分處沿大體上軸向方向被接收，并且在輪的出口導流器（exducer）部分處沿大體上徑向方向被排放。來自輪的壓縮空氣在被遞送到蝸殼之前穿過擴散器，并且該空氣從蝸殼供應到內燃發動機的進氣口。

壓縮機的操作范圍是渦輪增壓器的總體性能的重要方面。操作范圍大體上由在壓縮機的操作圖上的喘振線和阻流線來界定。壓縮機圖通常呈現為豎直軸線上的壓力比（排放壓力Pout除以入口壓力Pin）與水平軸線上的修正的質量流量的關系。壓縮機圖上的阻流線位于高流量處，并且表示在一系列壓力比之上的最大質量流量點的軌跡；即，對于阻流線上的給定點來說，因為在壓縮機中發生阻流條件（choked-flow condition），不可能在維持相同壓力比的同時增加流量。

喘振線位于低流量處并且表示在一系列壓力比之上的未發生喘振的最小質量流量點的軌跡；即，對于喘振線上的給定點來說，在不改變壓力比的情況下減小流量或在不改變流量的情況下增加壓力比將導致喘振發生。喘振是一種流不穩定狀態，它通常發生在壓縮機葉片迎角變得足夠大以至于在壓縮機葉片上出現顯著的流動分離時。在喘振期間會發生壓力波動和倒流。

在用于內燃發動機的渦輪增壓器中，當發動機以高負載或扭矩和低發動機速度操作時，或者當發動機以低速度操作并且存在高水平的排氣再循環（EGR）時，可能發生壓縮機喘振。當發動機從高速狀態突然減速時，也會出現喘振。將壓縮機的無喘振操作范圍擴大到較低流量是壓縮機設計中常常追求的目標。