[发明专利]用于涡轮增压器的可调Trim的离心式压气机

说明书

本发明涉及用于涡轮增压器的可调Trim的离心式压气机。用于涡轮增压器的离心式压气机在用于压气机的空气入口中包括入口调节机构，其可操作来在空气入口中在打开位置和关闭位置之间移动。入口调节机构包括布置在空气入口周围并各自绕着叶片的一端可枢转的多个叶片，当叶片在关闭位置中时，叶片延伸穿过空气入口壁中的槽口，从而形成具有与入口的标称直径相比减小的直径的孔口。入口调节机构从打开位置到关闭位置的移动有效地使压气机的喘振线移位到更低的流量。

技术领域

本发明涉及比如用在涡轮增压器中的离心式压气机，更具体地涉及可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气机。

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，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在发动机中与燃料混合并燃烧。涡轮增压器包含被安装在轴的一端上的、在压气机壳体中的压气机叶轮，和被安装在轴的另一端上的、在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体与压气机壳体分开形成，并且还有连接在涡轮机壳体和压气机壳体之间的另一中心壳体用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体环形的腔，其包围涡轮机叶轮并接收来自发动机的废气。涡轮机组件包括从腔引导到涡轮机叶轮中的喷嘴。废气从腔流经喷嘴到涡轮机叶轮，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气机。压气机通过压气机壳体的入口接收周围空气，空气由压气机叶轮压缩，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（也被称为“径向”）类型的压气机叶轮，因为离心式压气机可以以紧凑的布置实现比较高的增压比。用于压气机的吸入空气在离心式压气机叶轮的进口段部分处沿大体轴向方向被接收，并在叶轮的出口段部分处沿大体径向方向被排出。来自叶轮的压缩空气被输送到蜗壳，空气从蜗壳被供应到内燃机的进气口。

压气机的运行范围是涡轮增压器总体性能的重要方面。运行范围由对于压气机的运行特性线图上的喘振线和阻塞线大体界定。压气机特性线图通常展现为垂直轴上的增压比（排出压力Pout除以入口压力Pin）对比水平轴上的折算质量流量。压气机特性线图上的阻塞线位于高流量处并代表在增压比范围上的最大质量流量点的轨迹；也就是，对于阻塞线上的给定点，不可能在维持相同增压比的同时增加流量，因为在压气机中发生了流动阻塞状况。

喘振线位于低流量处并代表无喘振情况下在增压比范围上的最小质量流量点的轨迹；也就是，对于喘振线上的给定点，在不改变增压比的情况下减小流量、或在不改变流量的情况下增加增压比将导致喘振发生。喘振是流动不稳定性，其典型发生在压气机叶片迎角变得如此大以致于在压气机叶片上出现显著流动分离的时候。在喘振期间可发生压力脉动和回流。

在用于内燃机的涡轮增压器中，压气机喘振可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有高水平的废气再循环的时候。喘振还可出现在发动机从高速状态突然减速的时候。扩大压气机的无喘振运行范围以降低流量是压气机设计中经常寻求的目标。

发明内容

本公开描述了用于离心式压气机的机构和方法，其可使对于压气机的喘振线能够选择性地移位到左侧（也就是，在给定的增压比下喘振被推延到更低的流量）。本文中描述的一个实施例包含具有如下特征的涡轮增压器：

涡轮机壳体和被安装在涡轮机壳体中并被连接到可旋转的轴用于与轴一起旋转的涡轮机叶轮，涡轮机壳体接收废气并将废气供应到涡轮机叶轮；

离心式压气机组件，其包含压气机壳体和被安装在压气机壳体中并被连接到可旋转的轴用于与轴一起旋转的压气机叶轮，压气机叶轮具有叶片并限定进口段部分，压气机壳体具有空气入口壁，所述空气入口壁限定用于将空气大体轴向地引导到压气机叶轮中的空气入口，压气机壳体进一步限定用于接收从压气机叶轮大体径向向外被排出的压缩空气；和