本發(fā)明的技術領域涉及壓縮機殼體。

背景技術：

壓縮機用在各種應用中。

例如，內燃發(fā)動機可以設置有強制空氣系統(tǒng)，例如渦輪增壓器，以便通過強制額外的空氣進入汽缸的燃燒室而增加發(fā)動機效率和功率。

渦輪增壓器包括旋轉地聯(lián)接到渦輪機的壓縮機。

在低質量流率下的壓縮機操作在壓力比例方面受到喘振極限的限制，喘振極限即是一臨界值，在該臨界值以上會發(fā)生嚴重的流體動態(tài)不穩(wěn)定性。

而且，接近喘振的壓縮機操作可以與噪聲相關，該噪聲在本領域被稱為發(fā)動機增壓器噪聲(“whoosh”noise)。

所公開實施例的目的是擴大壓縮機特性圖的動作部分，以便實現(xiàn)壓縮機喘振裕量朝向小流率的顯著改善。

所公開實施例的另一目的是降低壓縮機噪聲，在通常使用的頻率范圍周圍實現(xiàn)重要緩沖并改善顧客滿意度。

該目的和其他目的通過獨立權利要求限定的本發(fā)明的實施例實現(xiàn)。從屬權利要求包括所述實施例的優(yōu)選和/或有利方面。

技術實現(xiàn)要素：

公開一種壓縮機殼體，其包括壓縮機入口管道和壓縮機輪的入口，壓縮機入口管道具有縱向軸線且將空氣進氣管道與壓縮機輪入口連接，其中壓縮機殼體包括至少一個附件，其被置于壓縮機入口管道的上游部分和壓縮機輪入口之間，且其中該至少一個附件包括管，所述管在其相對于壓縮機入口管道的縱向軸線的遠端部分中關閉。

該實施例的優(yōu)勢是引入附件，其包括關閉管且在其入口處整合到壓縮機殼體中，這被證明能有效地擴大壓縮機特性圖的運行部分，將喘振極限朝向小質量流率移動。通過關閉管的近端引起的流體動態(tài)現(xiàn)象允許以小質量流率實現(xiàn)更高的壓力比。

在汽車和重型發(fā)動機中，這種改進直接轉換為更高的低端扭矩(low-endtorque)，在峰值功率性能方面沒有這種。

進一步的優(yōu)勢是實現(xiàn)在不同質量流率下顯著的噪聲衰減，尤其是在與發(fā)動機增壓器噪聲現(xiàn)象有關的頻率范圍中，這種發(fā)動機增壓器噪聲現(xiàn)象在汽車應用中尤其嚴重，且因此被降低。

在另一實施例中，至少一個附件相對于壓縮機殼體入口的外表面向外突出。

該實施例的優(yōu)勢是其沿壓縮機入口管道表面的任何角位置處的有效性，允許在封裝受限應用中具有顯著靈活性。

在另一實施例中，至少一個附件具有軸線，其相對于壓縮機入口管道的縱向軸線傾斜一傾角，該傾角為10°到90°。

該實施例的優(yōu)勢是，考慮空間限制條件和性能，允許優(yōu)化附件相對于縱向軸線壓縮機入口管道的傾斜。

在另一實施例中，至少一個附件相對于壓縮機殼體的外表面傾斜一傾角，該傾角為10°到170°，該傾角為包括以下平面之間的角度：

一平面，其與壓縮機殼體的外表面相切且經過相交點，所述相交點是至少一個附件的軸線和壓縮機殼體的外表面之間的相交點，和

一平面，其垂直于壓縮機入口管道的橫截面，且包括附件的軸線。

該實施例的優(yōu)勢是，考慮空間限制條件和性能，允許優(yōu)化附件相對于壓縮機殼體傾斜。

根據(jù)進一步實施例，相對于壓縮機入口管道的縱向軸線的至少一個附件的近端部分與壓縮機入口管道相交，所述壓縮機入口管道限定出上游連接唇部和下游連接唇部。

根據(jù)另一實施例，壓縮機入口管道的內表面的下游連接唇部和入口的壓縮機輪之間的最小距離為在壓縮機輪入口處的壓縮機輪的直徑的0到3倍。

該實施例的優(yōu)勢是允許附件的最佳定位。

根據(jù)另一實施例，壓縮機入口管道的內表面的上游連接唇部和至少一個附件的底部壁之間的最小距離為在壓縮機輪入口處的壓縮機輪的直徑的至少一半。

該實施例的優(yōu)勢是可識別附件的最佳長度。

本發(fā)明進一步包括壓縮機組件，其包括壓縮機殼體和配備有裝配在壓縮機輪座中的壓縮機輪的壓縮機。

本發(fā)明進一步包括配備有壓縮機組件的汽車系統(tǒng)。

附圖說明

現(xiàn)在參考附隨附圖通過例子將描述各種實施例，其中相同的附圖標記表示，且其中：

圖1顯示了汽車系統(tǒng)；

圖2是屬于圖1的汽車系統(tǒng)的內燃發(fā)動機的橫截面；

圖3顯示了設置有根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機組件的圖1的汽車系統(tǒng)的一部分；和

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機殼體的縱向截面；

圖5顯示了圖4的壓縮機殼體組件的正視圖；

圖6顯示了代表作為發(fā)動機速度函數(shù)的制動器扭矩的圖；和

圖7顯示了通過根據(jù)現(xiàn)有技術的壓縮機產生的噪聲和通過根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機組件產生的噪聲之間的比較的圖。

具體實施方式

參考附圖描述示例性實施例，而不是要限制應用和使用。

本發(fā)明的各種實施例通常適用于壓縮機。

現(xiàn)在將參考汽車系統(tǒng)100描述本發(fā)明的一些實施例，但是其他壓縮機應用可以配備有根據(jù)本發(fā)明各種實施例的壓縮機組件。

一些實施例可以包括汽車系統(tǒng)100，如圖1和2所示，其包括內燃發(fā)動機(ice)110，所述內燃發(fā)動機具有發(fā)動機缸體120，所述汽缸體限定至少一個汽缸125，所述至少一個汽缸具有聯(lián)接為讓曲軸145旋轉的活塞140。汽缸蓋130與活塞140協(xié)作以限定燃燒室150。燃料和空氣混合物(未示出)設置在燃燒室150中且被點燃，形成的熱膨脹排氣造成活塞140的往復運動。通過至少一個燃料噴射器160提供燃料，且通過至少一個進入口210提供空氣。從與高壓燃料泵180流體連通的燃料分配管170以高壓向燃料噴射器160提供燃料，所述高壓燃料泵增加從燃料源190接收的燃料壓力。汽缸125每一個具有至少兩個閥215，所述閥通過凸輪軸135促動，所述凸輪軸與曲軸145適時地旋轉。閥215選擇性地允許空氣從端口210進入燃燒室150且交替地允許排氣通過端口220離開。在一些例子中，凸輪相位器155可以選擇性地改變凸輪軸135和曲軸145之間的正時。

空氣可以通過進氣歧管200分配到空氣進氣口(一個或多個)210?？諝膺M氣管道205可以從周圍環(huán)境將空氣提供到進氣歧管200。

在其他實施例中，可以提供節(jié)流閥本體330，以調節(jié)進入歧管200中的空氣流。

在其他實施例中，可以提供例如渦輪增壓器230(具有壓縮機240，其旋轉地聯(lián)接到渦輪機250)這樣的強制空氣系統(tǒng)。壓縮機240的旋轉增加管道205和歧管200中空氣的壓力和溫度。設置在管道205中的增壓空氣冷卻器260可以降低空氣的溫度。通過從排氣歧管225接收排氣，渦輪機250旋轉，所述排氣歧管從排氣口220引導排氣且在通過渦輪機250膨脹之前經過一系列葉片。排氣離開渦輪機250且被引導到排氣系統(tǒng)270中。該例子顯示了具有vgt促動器290的可變幾何渦輪機(vgt)，其布置為讓葉片295的支架在不同位置中，即從完全關閉位置運動到完全打開位置，以改變通過渦輪機250的排氣流動。在其他實施例中，渦輪增壓器230可以是固定幾何結構的和/或包括廢氣門。

發(fā)動機的排氣被引導到排氣系統(tǒng)270。

排氣系統(tǒng)270可以包括排氣管275，所述排氣管具有一個或多個排氣后處理裝置280。排氣后處理裝置可以是配置為改變排氣成分的任何裝置。排氣后處理裝置280的一些例子包括但不限于催化轉換器(兩向和三向(twoandthreeway))、氧化催化器、貧nox捕獲器、碳氫化合物吸收器、選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)和顆粒過濾器。

其他實施例可以包括聯(lián)接在排氣歧管225和進氣歧管200之間的排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)300。egr系統(tǒng)300可以包括egr冷卻器310，以降低egr系統(tǒng)300中的排氣溫度。egr閥320調節(jié)egr系統(tǒng)300中的排氣流動。

雖然根據(jù)本發(fā)明，第一egr管道限定用于排氣再循環(huán)的短路線，但是提供第二egr管道600，其通過插入三通閥500而將后處理系統(tǒng)下游的排氣管線流體連接到進氣歧管上游的進氣管道并且連接在其中。第二egr管道600限定長路線，該長路線還包括排氣管線的相關部分和進氣管道的相關部分。

汽車系統(tǒng)100可以進一步包括與相關于ice110的一個或多個傳感器450和/或裝置通信且與存儲器系統(tǒng)和接口總線通信的電子控制單元(ecu)450通信。ecu450可以從各種傳感器接收輸入信號，所述傳感器配置為產生與相關于ice110的各種物理參數(shù)成比例的信號。傳感器包括但不限于空氣流量和溫度傳感器340、歧管壓力和溫度傳感器350、可以整合到點火塞360中的燃燒壓力傳感器、冷卻劑和油溫液位傳感器380、燃料分配管壓力傳感器400、凸輪位置傳感器410、曲柄位置傳感器420、排氣壓力和溫度傳感器430、egr溫度傳感器440和加速踏板447位置傳感器445。進而，ecu450可以產生到各種控制裝置的輸出信號，所述控制裝置布置為控制ice110的運行，包括但不限于燃料噴射器160、節(jié)流閥本體330、egr閥320、可變幾何渦輪機(vgt)促動器290、和凸輪相位器155。應注意，虛線用于表示ecu450和各種傳感器和裝置之間的通信，但是為了清楚，其中的一些被省略。

圖3顯示了圖1的蝸輪增壓汽車系統(tǒng)的一部分，其設置有根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機組件570。

進入壓縮機組件570的氣體來自空氣進氣管道205。

取決于汽車系統(tǒng)100的構造，在空氣進氣管道205中可存在新鮮空氣或新鮮空氣與循環(huán)流動排氣的氣體混合物。壓縮機240的旋轉增加從空氣進氣管道205而來的氣體的壓力和溫度。從壓縮機組件570離開的氣體被朝向發(fā)動機缸體120引導通過空氣進氣管道205。

在壓縮機組件570中，壓縮機240連接到壓縮機殼體500。

壓縮機殼體500設置有用于壓縮機輪520的入口550和壓縮機入口管道535。

壓縮機入口管道535具有縱向軸線a-a(圖4)并將空氣進氣管道205與壓縮機240的壓縮機輪520的壓縮機輪入口550連接。

壓縮機殼體500包括附件(appendix)510，其被置于在壓縮機入口管道535的上游部分545和壓縮機輪入口550之間。

而且，在壓縮機組件570中，空氣進氣管道205連接到壓縮機殼體500的壓縮機入口管道535，使得從空氣進氣管道205而來的氣體-空氣混合物或空氣在達到壓縮機240之前進入壓縮機入口管道535。

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機殼體500的縱向截面。

附件510相對于壓縮機殼體500的外表面555向外突出。

附件510包括關閉管600。

在相對于壓縮機入口管道535的縱向軸線的管600的遠端部分中，管600優(yōu)選被底部壁560關閉。

附件510具有軸線a'-a'，其相對于壓縮機入口管道535的縱向軸線a-a傾斜一傾角α，該傾角α為10°到90°。

角度α的優(yōu)選選擇是45°。

壓縮機入口管道535的內表面565的下游連接唇部585和壓縮機輪入口550之間的最小距離b為在壓縮機輪入口550處的壓縮機輪520的直徑φ的0到3倍。

距離b的優(yōu)選選擇是0.5φ。

壓縮機入口管道535的內表面565的上游連接唇部575和附件510的底部壁560之間的最小距離c為在壓縮機輪入口550處的壓縮機輪520的直徑φ的至少一半。

如上所述的最小距離c的優(yōu)選選擇是1φ到3φ。

圖5顯示了圖4的壓縮機殼體組件的正視圖。

至少一個附件510的軸線a'-a'在與壓縮機入口管道535的縱向軸線a-a垂直的平面上的投影b-b相對于壓縮機殼體500的外表面555的切線t傾斜一傾角γ，該傾角γ為10°到170°。

換句話說，附件510相對于壓縮機殼體535的外表面555傾斜一傾角γ，該傾角γ為之間10°到170°，傾角γ的角度為以下平面之間的角度：

-與壓縮機殼體535的外表面555相切且經過一相交點p的平面，所述相交點p是至少一個附件510的軸線a'-a'和壓縮機殼體535的外表面555之間的相交點；和

-垂直于壓縮機入口管道535的橫截面且包括附件510的軸線a'-a'的平面。

附件510相對于壓縮機入口管道535的位置可進一步通過圖4中表示的角度β限定。

角度β可被限定為包括在投影b-b和軸線b'-b'之間的角度，所述投影b-b是至少一個附件510的軸線a'-a'在與壓縮機的縱向軸線a-a垂直的平面上的投影b-b，所述軸線b'-b'垂直于壓縮機殼體管道535的軸線a-a且基本上平行于壓縮機殼體500的外表面555的切線t。

在本發(fā)明的其他實施例中，附件510可以被置于不同β角度所限定的不同位置。

如上所述且如圖3-5所示的附件510可呈現(xiàn)任何截面形狀，取決于設計需要。

在本發(fā)明的其他實施例中，壓縮機殼體500可以設置有多于一個的附件。

進而，附件510的關閉管600的底部壁560在圖3-5中顯示為半球形端部杯狀件，但是可以設計為具有其他形狀。

最后，附件510可以被設計為單個部件，其中管600在相對于壓縮機入口管道535的縱向軸線a-a的遠端部分處被關閉且在相對于壓縮機入口管道535的縱向軸線a-a的近端部分處打開。

圖6顯示了代表作為發(fā)動機速度函數(shù)的制動器扭矩的圖。

在圖6中，由于因本發(fā)明的各種實施例的構造獲得的額外的壓縮機喘振，bt1代表基線制動器扭矩線且bt2代表制動器扭矩線。

圖7顯示了通過根據(jù)現(xiàn)有技術的壓縮機產生的噪聲(曲線c)和通過根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮機組件產生的噪聲(曲線d)之間的比較。

在f”周圍(大約1750hz周圍)的頻帶中因附件510的存在所引起顯著的噪聲減少。

在這種頻帶下的噪聲減少可以是大約10db。

盡管至少一個示例性實施例已經在前述發(fā)明內容和具體實施方式中進行了描述，但是應理解存在許多變化例。還應理解，一個或多個示例性實施例僅是例子，且目的不是以任何方式限制范圍、適用性或構造。相反，前面的摘要和詳細描述為本領域技術人員提供了實施至少一個示例性實施例的便捷方式，應理解，以對示例性實施例中所述的元件的功能和布置做出各種改變，而不脫離權利要求及其等效方式限定的范圍。

附圖標記

100汽車系統(tǒng)

110內燃發(fā)動機(ice)

120發(fā)動機缸體

125汽缸

130汽缸蓋

135凸輪軸

140活塞

145曲軸

150燃燒室

155凸輪相位器

160燃料噴射器

170燃料分配管

180燃料泵

190燃料源

200進氣歧管

205空氣進氣管道

210進入空氣端口

215汽缸的閥

220排氣端口

225排氣歧管

230高壓渦輪增壓器

240高壓壓縮機

250高壓渦輪機

260增壓空氣冷卻器

270排氣系統(tǒng)

275排氣管

280排氣后處理裝置

290vgt促動器

295渦輪機的葉片支架

300egr系統(tǒng)

310egr冷卻器

320egr閥

330節(jié)流閥本體

340空氣流量和溫度傳感器

350歧管壓力和溫度傳感器

400燃料分配管壓力傳感器

410凸輪位置傳感器

420曲柄位置傳感器

430排氣壓力和溫度傳感器

445加速器踏板位置傳感器

447加速器踏板

450電子控制單元(ecu)

500壓縮機殼體

510附件

520壓縮機輪

535壓縮機入口管道

545壓縮機入口管道的上游部分

550用于壓縮機輪的入口

555壓縮機入口管道的外表面

560附件的底部壁

565壓縮機入口管道的內表面

570壓縮機組件

575上游連接唇部

585下游連接唇部

590用于壓縮機輪的座部

600管

a-a縱向軸線

t外表面的切線