Система для компрессора турбонагнетателя (варианты)

Авторы патента:

Предложены системы и способы компрессора с турбонагнетателем, система содержит: приводимый в движение кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; наружный кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; и привод для поворачивания приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска, чтобы менять совмещение дроссельных отверстий приводимого в движение кольцеобразного диска и наружного кольцеобразного диска. Привод может управляться контроллером двигателя в ответ на условия работы компрессора и приводиться в действие для совмещения дроссельных отверстий. Совмещение дроссельных отверстий предоставляет воздуху возможность втягиваться в крыльчатку, эффективно расширяя пропускную способность компрессора для предотвращения дросселирования компрессора. (Фиг.1)

ПРАВИТЕЛЬСТВЕННЫЕ ПРАВА

Настоящая полезная модель была разработана при правительственной поддержке в рамках DE-FC26-07-NT43280 по назначению Министерства энергетики. Правительство обладает определенными правами на полезную модель.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к системам для турбонагнетателей двигателей внутреннего сгорания и управления дросселированием компрессора в некоторых примерах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели могут использовать турбонагнетатель для улучшения интенсивности выходного крутящего момента/мощности двигателя. В одном из примеров, турбонагнетатель может включать в себя компрессор и турбину, соединенные приводным валом, где турбина присоединена к стороне выпускного коллектора, а компрессор присоединен к стороне впускного коллектора. Таким образом, турбина с приводом от выхлопных газов питает энергией компрессор, чтобы усиливать поток воздуха в двигатель.

Компрессор предназначен для работы в рабочем диапазоне между двумя состояниям, помпажа и дросселирования. Помпаж происходит во время низкого массового расхода воздуха, когда поток воздуха через компрессор теряет скорость и может опрокидываться. Падение потока воздуха может заставлять двигатель терять мощность. Один из источников помпажа, помпаж отпускания педали акселератора, может возникать, когда двигатель резко замедляется. Во время помпажа отпускания педали акселератора, двигатель и масса потока воздуха через компрессор могут замедляться, в то время как турбонагнетатель продолжает вращаться вследствие инерции и задержек внутри системы выпуска. Вращающийся компрессор и низкий расход воздуха может вызывать быстрое нарастание давления на выпуске компрессора, наряду с тем, что запаздывание более высокого расхода выхлопных газов может вызывать понижение давления на стороне турбины. Когда прямой поток через компрессор больше не может быть устойчивым, возникает моментальное падение потока, и компрессор находится в помпаже.

Второй источник помпажа частично может вызываться высокими уровнями охлажденной рециркуляции выхлопных газов (EGR). EGR может использоваться для уменьшения выбросов NO_x из дизельных двигателей и для сдерживания детонации в бензиновых двигателях. Высокие уровни EGR могут повышать давление в компрессоре наряду с уменьшением массового расхода через компрессор, побуждая компрессор работать неэффективно или в области помпажа.

Дросселирование возникает, когда масса потока воздуха, протекающего через компрессор, не может увеличиваться для данной скорости работы компрессора. При дросселировании, турбонагнетатель не может выдавать дополнительный воздух в двигатель, и значит, не может повышаться плотность выходной мощности двигателя.

Поэтому, может требоваться увеличивать рабочий диапазон компрессора и турбонагнетателя посредством понижения расхода воздуха перед тем, как возникает помпаж, и повышения расхода воздуха перед тем, как возникает дросселирование. Одним из решений, которое использовалось для расширения рабочей точки, является пассивная обработка корпуса (см. например US 2011/173975, опубл. 21.07.2011, МПК F02B 33/34, F02B 47/08). Пассивная обработка корпуса включает в себя пару неподвижных отверстий, которые модифицируют поток воздуха через компрессор. В условиях низкого массового расхода воздуха, отверстия пассивной обработки корпуса могут обеспечивать тракт для рециркуляции частично находящегося под давлением воздуха обратно на впуск компрессора. Подвергнутый рециркуляции воздух, текущий через компрессор, может обеспечивать протекание меньшего количества воздуха через компрессор перед тем, как возникает помпаж. В условиях высокого массового расхода воздуха, отверстия пассивной обработки корпуса могут обеспечивать тракт для шунтирования потока воздуха через компрессор, так чтобы дросселирование возникало при более высоком массовом расходе воздуха.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили, что эффективное местоположение для отверстия пассивной рециркуляции, чтобы предотвращать помпаж, является отличным от эффективного местоположения для отверстия, чтобы предотвращать дросселирование.

В одном из аспектов предложена система для компрессора турбонагнетателя, содержащая приводимый в движение кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем;

наружный кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; и

привод для поворачивания приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска, чтобы менять совмещение дроссельных отверстий приводимого в движение кольцеобразного диска и наружного кольцеобразного диска.

В одном из вариантов предложена система, в которой каждая из дроссельных отверстий расположена смежно впуску дроссельного канала, дроссельный канал является открытым на впуск компрессора, когда дроссельные отверстия совмещены, при этом выпуск дроссельного канала находится в сообщении по текучей среде с крыльчаткой в положении ниже по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и передней кромки полных лопастей крыльчатки.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая стравливающий канал, выпуск которого постоянно открыт к впуску компрессора, и впуск которого находится в сообщении по текучей среде с крыльчаткой выше по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и ниже по потоку от передней кромки полных лопастей.

В одном из вариантов предложена система, в которой стравливающий канал расположен аксиально внутри дроссельного канала.

В одном из вариантов предложена система, в которой привод является вакуумным приводом.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер двигателя с командами, хранимыми в нем, для управления приводом на основании условий работы компрессора турбонагнетателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой наружный кольцеобразный диск содержит вставную часть на своей внутренней окружности, причем периферия вставной части совмещена с внешней окружностью приводимого в движение кольцеобразного диска, расположенного на нем.

В одном из вариантов предложена система, в которой наружный кольцеобразный диск содержит внутреннюю стенку стравливающего канала на своей внутренней окружности, расположенную на расстоянии от вставной части.

В одном из вариантов предложена система, в которой приводимый в движение кольцеобразный диск содержит рельефный выступ, который продолжается над внутренней стенкой стравливающего канала, чтобы расположенный выше по потоку проем стравливающего канала был открыт к впуску компрессора.

В одном из вариантов предложена система, в которой дроссельный канал и стравливающий канал содержат концентричные кольцеобразные каналы во внутренней части компрессора.

В одном из вариантов предложена система, в которой поворот приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска ограничено ограничителем поворота в отверстии поворота в наружном кольцеобразном диске.

В одном из дополнительных аспектов предложена система для компрессора турбонагнетателя, содержащая:

впускную часть корпуса компрессора;

выпускную часть корпуса компрессора;

наружный кольцеобразный диск между впускной частью и выпускной частью, содержащий вставную часть, выполненную в размере, чтобы подходить к приводимому в движение кольцеобразному диску, причем наружный кольцеобразный диск и приводимый в движение кольцеобразный диск оба содержат дроссельные отверстия по своим соответствующим окружностям;

крыльчатка, расположенная внутри выпускной части ниже по потоку от наружного кольцеобразного диска;

привод для поворачивания приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска, чтобы менять совмещение дроссельных отверстий в них;

впуск дроссельного канала, открытый на впуск компрессора, когда дроссельные отверстия совмещены, имеющий выпуск в сообщении по текучей среде с крыльчаткой в положении ниже по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и передней кромки полных лопастей; и

стравливающий канал, открытый к впуску компрессора, причем впуск стравливающего канала находится в сообщении по текучей среде с крыльчаткой в положении ниже по потоку от передней кромки полных лопастей и выше по потоку от передней кромки разделяющих лопастей.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая внутренний корпус, содержащийся в выпускной части, образующий расположенный ниже по потоку край выпуска дроссельного канала.

В одном из вариантов предложена система, в которой наружный кольцеобразный диск дополнительно содержит фланец, продолжающийся в направлении основания передней кромки, образующий поверхность раздела с внутренним корпусом.

В одном из вариантов предложена система, в которой дроссельные отверстия совмещаются непрерывно переменным образом.

В настоящем описании раскрыто постоянно открытое отверстие для предотвращения помпажа, которое является отдельным отверстием для предотвращения дросселирования, впуск которого может открываться или закрываться для потока воздуха через впуск компрессора. Стравливающий канал может быть расположен, чтобы его впуск находился на высоте ниже полных лопаток крыльчатки компрессора, но выше разделяющих лопаток. Наоборот, дроссельный канал может служить для выдачи воздуха к основанию крыльчатки, ниже разделителя и лопаток турбонагнетателя. Открывание впуска дроссельного канала, более того, может быть регулируемым, чтобы контроллер двигателя мог управлять тем, когда и с какой степенью впуск дроссельного канала подвергается воздействию потока воздуха из впуска компрессора. Такой сигнал может выдаваться, когда компрессор находится около условий дросселирования. Когда впуск дроссельного канала открыт, воздух может втягиваться в компрессор на его основании и может служить для эффективного расширения пропускной способности компрессора.

В материалах настоящего описания раскрыт корпус компрессора, который может иметь пару кольцеобразных дисков, расположенных на периферии внутренней стороны компрессора ниже по потоку от впуска. Кольцеобразные диски содержат совмещаемые проемы по своей окружности, причем дроссельные отверстия могут совмещаться, чтобы открываться на впуск дроссельного канала,предоставляя воздуху возможность втягиваться к основанию крыльчатки. Более того, когда не перекрываются, дроссельные отверстия двух кольцеобразных дисков эффективно отсекают впуск дроссельного канала от потока воздуха из впуска компрессора.

Раскрыты системы и способы компрессора с турбонагнетателем, система содержит: приводимый в движение кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; наружный кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; и привод для поворачивания приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска, чтобы менять совмещение дроссельных отверстий приводимого в движение кольцеобразного диска и наружного кольцеобразного диска. Привод может управляться контроллером двигателя в ответ на условия работы компрессора и приводиться в действие для совмещения дроссельных отверстий. Совмещение дроссельных отверстий предоставляет воздуху возможность втягиваться в крыльчатку, эффективно расширяя пропускную способность компрессора для предотвращения дросселирования компрессора.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания. Кроме того, авторы в материалах настоящего описания выявили недостатки, отмеченные в ней, и не признают их в качестве известных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает структурную схему двигателя с турбонаддувом с рециркуляцией выхлопных газов.

Фиг. 2 показывает вид с местным разрезом турбонагнетателя, имеющего турбину и компрессор с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 3 показывает изображение в разобранном виде компонентов компрессора с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 4 показывает поперечный разрез на общем виде компонентов компрессора с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 5 показывает вид спереди секции наружного корпуса для компрессора с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 6 показывает поперечный разрез компонентов компрессора с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 7 показывает вид сзади секции наружного корпуса для компрессора с первым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 8 показывает вид спереди компрессора с вторым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 9 показывает вид спереди компонентов компрессора с вторым вариантом осуществления обработки корпуса по настоящему раскрытию.

Фиг. 10 показывает вид спереди кольцеобразного диска по второму варианту осуществления обработки корпуса по настоящему раскрытию.

Фиг. 11 показывает вид спереди приводимого в движение кольцеобразного диска по второму варианту осуществления обработки корпуса по настоящему раскрытию.

Фиг. 12 показывает поперечный разрез на общем виде компонентов компрессора с вторым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 13 показывает поперечный разрез компонентов компрессора с вторым вариантом осуществления обработки корпуса согласно настоящему раскрытию.

Фиг. 14 показывает блок-схему последовательности операций способа в соответствии с настоящим раскрытием.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Целью настоящего раскрытия является приводимое в движение отверстие в сообщении по текучей среде с основанием крыльчатки компрессора. Пара кольцеобразных дисков, каждый содержит дроссельные отверстия на регулярных интервалах по их окружности, предусмотрена ниже по потоку от впуска компрессора. Привод может поворачивать внутренний, приводимый в движение диск относительно наружного кольцеобразного диска, на который он может быть посажен. Поворот приводимого в движение кольцеобразного диска может менять совмещение дроссельных отверстий двух дисков, побуждая перекрываться открытое пространство. Совмещение дроссельных отверстий может открывать лежащее в основе дроссельный канал на впуск компрессора. Выпуск дроссельного канала находится в сообщении по текучей среде с основанием компрессора на некоторой высоте ниже по потоку от передней кромки обеих, полной лопасти и разделяющей лопасти. Поворот приводимого в движение кольцеобразного диска и, таким образом, совмещение дроссельных отверстий, может управляться контроллером двигателя на основании условий работы двигателя. Открывание дроссельного канала на впуск компрессора может эффективно расширять пропускную способность компрессора и может предотвращать дросселирование компрессора. В этом варианте осуществления, стравливающий канал в сообщении по текучей среде с впуском компрессора и крыльчатки выше передней кромки разделяющих лопастей и ниже передней кромки полных лопастей непрерывно открыт.

Обработка корпуса по настоящему раскрытию будет подробнее описана ниже со ссылкой на фигуры. Фиг. 1 показывает схематичное изображение цилиндра двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. Фиг. 2 показывает схематичное изображение турбонагнетателя, содержащего компрессор в соответствии с настоящим раскрытием. В первом варианте осуществления такого компрессора, изображенном на фиг. 3-7, кольцеобразные диски являются по существу плоскими, а наружный корпус компрессора образует внутренние стенки различных отверстий. Во втором примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 8-13, наружный кольцеобразный диск имеет более длинный профиль и образует часть дроссельного канала и стравливающего канала. Фиг. 3-13 начерчены в масштабе, хотя, если требуется, могут использоваться другие относительные размеры. Фиг. 14 показывает блок-схему последовательности операций способа в соответствии с настоящим раскрытием.

Фиг. 1 показывает примерный двигатель с турбонаддувом с системой EGR. Более точно, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется контроллером 12. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания сообщается с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Впускной коллектор 44 также показан имеющим топливную форсунку 68, присоединенную к ней, для подачи топлива пропорционально продолжительности времени импульса сигнала (FPW) из контроллера 12.

Контроллер 12 показан в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108 и традиционную шину данных.

Контроллер 12 принимает различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в том числе, но не в качестве ограничения: измерения вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 110 массового расхода воздуха, присоединенного к воздушному фильтру; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; измерение давления во впускном коллекторе (MAP) с датчика 115 давления в коллекторе, присоединенного к впускному коллектору 44; и сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла, присоединенного к коленчатому валу 40, указывающий скорость вращения двигателя.

В конфигурации, известной как EGR высокого давления, выхлопные газы подаются во впускной коллектор 44 посредством трубки 125 EGR, сообщающейся с выпускным коллектором 48. Клапанный узел 120 EGR расположен в трубке 125 EGR. В ином изложении, выхлопные газы проходят из выпускного коллектора 48 сначала через клапанный узел 120, затем, во впускной коллектор 44. Клапанный узел 120 EGR, в таком случае, может упоминаться расположенным выше по потоку от впускного коллектора. Также есть возможный охладитель 130 EGR, расположенный в трубке 125 EGR, для охлаждения EGR перед поступлением во впускной коллектор. EGR низкого давления может использоваться для рециркуляции выхлопных газов из ниже по потоку от турбины 16 в выше по потоку от компрессора 14 через клапан 141.

Датчик 115 давления выдает измерение абсолютного давления в коллекторе (MAP) в контроллер 12. Клапанный узел 120 EGR имеет положение клапана (не показано) для управления переменным ограничением площади в трубке 125 EGR, которое посредством этого регулирует поток EGR. Клапанный узел 120 EGR может минимально ограничивать поток EGR через трубку 125, или полностью ограничивать поток EGR через трубку 125, либо действовать, чтобы переменным образом ограничивать поток EGR. Вакуумный регулятор 124 присоединен к клапанному узлу 120 EGR. Вакуумный регулятор 124 принимает сигнал 126 приведения в действие из контроллера 12 для управления положением клапана клапанного узла 120 EGR. В одном из вариантов осуществления, клапанный узел EGR является клапаном с вакуумным приводом. Однако, может использоваться любой тип клапана, например, такой как клапан с силовым приводом от электрического соленоида или клапан с силовым приводом от шагового двигателя.

Турбонагнетатель 13 имеет турбину 16, присоединенную в выпускном коллекторе 48, и компрессор 14, присоединенный во впускном коллекторе 44 через промежуточный охладитель 132. Турбина 16 присоединена к компрессору 14 через ведущий вал 15. Воздух под атмосферным давлением поступает в компрессор 14 из канала 140. Выхлопные газы из турбины 16 выпустят из канала 142. Могут использоваться различные компоновки турбонагнетателя. Например, турбонагнетатель с регулируемым соплом (VNT) может использоваться, когда регулируемое сопло расположено выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины в выпускной магистрали для изменения действующего расширения газов внутри турбины. Кроме того, другие подходы могут использоваться для изменения расширения выхлопных газов, такие как клапан регулятора давления наддува. Фиг. 1 показывает примерный клапан 20, действующий в качестве регулятора давления наддува. Как отмечено выше, клапан может быть расположен в турбины или может быть регулируемым соплом.

Фиг. 2 показывает вид в разрезе примерного варианта осуществления турбонагнетателя 13. Турбина 16 преобразует энергию выхлопных газов в энергию вращения для вращения приводного вала 15, присоединенного к крыльчатке 240. Выхлопные газы из выпускного коллектора 48 поступают в кожух 280 турбины через впуск 260 турбины. Выхлопные газы текут через спиральный канал 282, распространяясь через выпуск 265 турбины и из выпускного канала 142. Поток выхлопных газов через турбину 16 вырабатывает силу на лопатке 270, присоединенной к ступице 290, заставляющую вращаться лопатку 270, ступицу 290 и приводной вал 15. Две лопатки, 270a и 270b, показаны для турбины 16, но специалисту в данной области техники следует принимать во внимание, что большее количество лопаток может присутствовать в турбине 16. Лопасть 270 турбины включает в себя переднюю кромку 270c, переднюю кромку 270d, кромку 270e ступицы и кромку 270f корпуса.

Компрессор 14 включает в себя крыльчатку 240, диффузор 230, компрессорную камеру 222, спаренные кольцеобразные диски 210 и корпус 220. Вращение крыльчатки 240 втягивает газ в компрессор 14 через впуск 202 компрессора корпуса 220. В качестве неограничивающих примеров, газ может включать в себя воздух из канала 140, выхлопные газы (такие как при использовании EGR большого контура), газообразное топливо (такое как при использовании впрыска топлива во впускной канал) и их комбинации. Газ течет из впуска 202 компрессора и ускоряется крыльчаткой 240 благодаря диффузору 230 в компрессорную камеру 222. Диффузор 230 и компрессорная камера 222 замедляют газ, вызывая повышение давления в компрессорной камере 222. Газ под давлением может течь из компрессорной камеры 222 во впускной коллектор 44.

Элементы в турбонагнетателе 13 могут быть описаны относительно направления газового протока через турбонагнетатель 13. Элемент по существу в направлении газового потока относительно точки отсчета находится ниже по потоку от точки отсчета. Элемент по существу против направления газового потока относительно точки отсчета находится выше по потоку от точки отсчета. Например, впуск 202 компрессора находится выше по потоку от крыльчатки 240, которая находится выше по потоку от диффузора 230. Диффузор 230 находится ниже по потоку от крыльчатки 240, которая находится ниже по потоку от впуска 202 компрессора.

Крыльчатка 240 включает в себя ступицу 254, полную лопасть 250 и разделяющую лопасть 252. Полная лопасть 250 и разделяющая лопасть 252 прикреплены к ступице 254. Кромка полной лопасти 250, которая находится выше всего по потоку в компрессоре 14, является передней кромкой полной лопасти 250. Подобным образом, разделяющая лопасть 252 включает в себя переднюю кромку в самой верхней по потоку части разделяющей лопасти 252. Передняя кромка полной лопасти 250 находится выше по потоку от разделяющей лопасти 252. Крыльчатка 240 включает в себя ось вращения, выровненную с осью вращения приводного вала 15 и ступицы 290 турбины. Ось вращения по существу параллельна с потоком газа на впуске компрессора и по существу перпендикулярна потоку газа на диффузоре.

Корпус 220 включает в себя впуск 202 компрессора и впускной канал 204. Различные компоненты корпуса также могут вносить вклад в стравливающий канал 212 и дроссельный канал 214. Крыльчатка 240 заключена во впускном канале 204. Впуск стравливающего канала 212 находится ниже по потоку от передней кромки полной лопасти 250 и выше по потоку от передней кромки разделяющей лопасти 252. Выпуск дросселирующего канала 214 находится ниже по потоку от передней кромки разделяющей лопасти 252. Стравливающий канал 212 может быть постоянно открытым к впуску 202 компрессора. Дроссельный канал может находиться в сообщении по текучей среде с впуском 202 компрессора, если дроссельные отверстия в паре кольцеобразных дисков 210 совмещены. Дроссельные отверстия и кольцеобразные диски подробнее описаны ниже со ссылкой на фиг. 3-13, которые детализируют два варианта осуществления корпуса компрессора.

Первый вариант осуществления компрессора для управления дросселированием компрессора описан ниже со ссылкой на фиг. 3-7. Фиг. 3 показывает изображение в разобранном виде компонентов компрессора, в том числе, кольцеобразные диски первого варианта осуществления обработки корпуса в соответствии с настоящим раскрытием. Показан наружный корпус 220. Наружный корпус может содержать выпускную часть 219, которая может включать в себя компрессорную камеру и выпуск 402 компрессора, а также дополнительные внутренние полости, и впускную часть 221, которая может содержать впуск 202 компрессора. Наружный корпус 220 компрессора, в качестве примера, может содержать полученных литьем под давлением алюминиевых компонентов. Выпускная часть 219 и впускная часть 221 могут быть соединены болтами по дополнительным компонентам на них. Компоненты компрессора выровнены аксиально с относительными положениями, поясненными ниже.

В настоящем варианте осуществления, впускная часть 221 может иметь крепежную часть 403, присоединенную к ней. Крепежная часть 403 может быть выполнена с возможностью присоединять вакуумный привод 404 к корпусу 220 компрессора. Привод 404, кроме того, может быть пневматическим или электрическим приводом и может управляться контроллером 12 двигателя. Привод 404 может содержать соединительную тягу 406, пригодную для передачи движения привода 404 на регулятор 408 дроссельных отверстий привода. Привод может управляться контроллером 12 двигателя в ответ на условия турбонагнетателя, в том числе, скорость вращения и расход воздуха, или может управляться согласно оценкам условий компрессора турбонагнетателя на основании скорости вращения, нагрузки и положения дросселя двигателя в качестве примеров.

Как изображено на фиг. 3, регулятор 408 дроссельных отверстий содержит плечо 410 рычага, которое взаимодействует с соединительной тягой 406 привода 404. Сигнал из контроллера 12 двигателя может давать в результате перемещение соединительной тяги 406 приводом 404. Перемещение может передаваться на плечо 410 рычага, которое, в свою очередь, заставляет приводной штифт 412 поворачиваться, передавая такое вращение на приводимый в движение кольцеобразный диск 414.

Приводимый в движение кольцеобразный диск 414 может содержать по существу плоское круглое кольцо. Профиль низа кольца выполнен в размере, чтобы покоиться в вставной части 421 наружного кольцеобразного диска 420. Приводимый в движение кольцеобразный диск 414 и наружный кольцеобразный диск 420 могут находиться в стыковом распределенном контакте. Расположенная выше по потоку торцевая поверхность спаренных концентричных дисков может формировать поверхность, смежную с центральным проемом. Ось вращения приводимого в движение диска может быть той же самой, что и у крыльчатки 240 (показанной на фиг. 2). Приводимый в движение кольцеобразный диск 414 дополнительно может содержать рельефный дроссельный селектор 418 для взаимодействия с приводным штифтом 412. Поворот приводного штифта 412 преобразуется дроссельным селектором 418 во вращение или поворот приводимого в движение диска 414. Дроссельные отверстия 416 по окружности приводимого в движение кольцеобразного диска 414 впоследствии поворачиваются.

Дроссельные отверстия 416 приводимого в движение кольцеобразного диска 414 могут меняться по совмещению с дроссельными отверстиями 422 наружного кольцеобразного диска 420. Дроссельные отверстия 422 наружного кольцеобразного диска 420 расположены по окружности вставной части 421. Приподнятая часть 423 наружного кольцеобразного диска может быть сплошной, непроницаемой для потока воздуха, и выполнена размером, чтобы вмещать или окружать приводимый в движение кольцеобразный диск, и может служить в качестве точки крепления для спаренных кольцеобразных дисков к наружному корпусу 220 компрессора 14. Наружный кольцеобразный диск может быть неподвижным внутри компрессора.

По приему сигнала из контроллера 12 двигателя, привод 404 может производить движение, которое дает в результате вращение приводимого в движение кольцеобразного диска 414. Вращение приводимого в движение кольцеобразного диска может приводить дроссельные отверстия 416 и дроссельные отверстия 422 наружного кольцеобразного диска 420 к совмещению. Совмещение кольца дроссельных отверстий 416 и 422 может быть непрерывно переменным, чтобы перекрытие могло меняться в диапазоне от без перекрытия (например, впуск в дроссельный канал заблокирован) до полного перекрытия (например, впуск в дроссельный канал полностью открыт), чтобы менять поток воздуха через пару кольцеобразных дисков.

Кольцеобразные диски могут быть расположены по периферии внутреннего пространства компрессора ниже по потоку от впуска 202, окружающего верхние ветви крыльчатки 240 (показанной на фиг. 3 без лопастей для упрощения чертежа). Корпус 220 компрессора может быть выполнен с возможностью вмещать кольцеобразные диски и может включать в себя воздушные полости, в том числе, дроссельный канал 242. Воздушные полости, такие как дроссельный канал 424, внутри наружного корпуса 220 компрессора могут быть выполнены с возможностью принимать поток воздуха через впуск, когда дроссельные отверстия 416 и 422 совмещены по меньшей мере частично.

Далее, с обращением к фиг. 4, на общем виде показан поперечный разрез компрессора 14. Виден наружный кольцеобразный диск 420, удерживаемый на месте внутри кожуха 220 компрессора. Приподнятая часть кольцеобразного диска 420 может быть приболчена между впускной частью 221 и выпускной частью 219 корпуса 220. Вставная часть 421 наружного кольцеобразного диска 420 может содержать в себе дроссельные отверстия 422 и выполнена с возможностью устанавливаться вокруг приводимого в движение кольцеобразного диска 414, чтобы приводимый в движение кольцеобразный диск был расположен внутри вставной части наружного кольцеобразного диска.

Плечо 410 рычага регулятора 408 дроссельных отверстий соединяется с дроссельным селектором 418 для управления позиционированием приводимого в движение кольцеобразного диска 414. Перемещение привода 404 может преобразовываться в поворотное движение приводимого в движение кольцеобразного диска 414 внутри наружного кольцеобразного диска 420. Поворот приводимого в движение кольцеобразного диска 414 относительно наружного кольцеобразного диска 420 может давать в результате перекрывающееся совмещение дроссельных отверстий 416 и 422. Совмещение дроссельных отверстий может быть частичным, так чтобы перекрывалась доля круглых проемов или могли быть полностью совмещены, чтобы периметр дроссельных отверстий 416 приводимого в движение кольцеобразного диска 414 полностью совмещался с дроссельными отверстиями 422 наружного кольцеобразного диска 420. Таким образом, проем лежащего в основе впуска дроссельного канала может непрерывно меняться между полностью открытым и полностью закрытым.

Когда совмещены (показаны на фиг. 4 с частичным перекрытием) дроссельные отверстия 416 и 422 могут обеспечивать поток воздуха в дроссельный канал 424. Дроссельный канал 424 является пространством, которое может быть образовано со стороны выпускной части 219 в корпусе 220 компрессора. Дроссельный канал 424 может находиться в сообщении по текучей среде с основанием крыльчатки 240 на некоторой высоте ниже по потоку от передней кромки полных лопастей и разделяющих лопастей. Открывание дроссельного канала к впуску 202 компрессора может предоставлять потоку воздуха возможность втягиваться в крыльчатку и может предотвращать дросселирование компрессора.

Более того, показано стравливающий канал 512. Стравливающий канал может быть постоянно открытым к впуску 202 компрессора и может помогать предотвращать помпаж компрессора посредством предоставления избыточному давлению на выпуске компрессора возможности рециркулировать от Крыльчатки. Стравливающий канал по настоящему раскрытию может быть расположен концентрично, а кроме того, к центру компрессора 14 относительно дроссельного канала 424. Расположенный выше по потоку проем 513 стравливающего канал служит в качестве выпуска для воздуха, который должен рециркулироваться в направлении впуска 202 компрессора в случае помпажа компрессора.

Далее, с обращением к фиг. 5, показана секция выпускной части 219 корпуса компрессора. Дроссельный канал 424 может быть виден на периферии крыльчатки (не показано). На выпускной части 219 корпуса компрессора снаружи от дроссельного канала 424 видимы болтовые отверстия 602. Болтовые отверстия 602 могут использоваться при соединении друг с другом приподнятой части 423 наружного кольцеобразного диска 420 и впускной части 221. Это расположение пары кольцеобразных дисков непосредственно смежно дроссельному каналу 424 может давать увеличенный объем воздуха для предотвращения дроссельного потока, когда совмещены дроссельные отверстия.

Далее, с обращением к фиг. 6, выпуск 425 дроссельного канала 424 может находиться на высоте крыльчатки, чтобы он находился ниже по потоку от передней кромки как полных лопастей 250, так и разделяющих лопастей 252. Эта высота выпуска 425 дроссельного канала относительно впуска 202 компрессора может действенно расширять пропускную способность компрессора. По мере того, как компрессор достигает дроссельного потока, контроллер двигателя может давать сигнал приводу 404 поворачивать приводимый в движение кольцеобразный диск, чтобы дроссельные отверстия 416 и 422 перекрывались, предоставляя потоку воздуха возможность втягиваться как полными лопастями, таки разделяющими лопастями через раскрытый впуск 419 дроссельного канала. Раскрытие впуска 419 дроссельного канала к впуску 202 компрессора, по сути, может вводить воздух в компрессор ниже по потоку как от полных лопастей 250, так и разделяющих лопастей 252 (передних кромок соответствующих лопастей, указанных пунктирными линиями). Впуск 515, или расположенный ниже по потоку проем, в стравливающий канал 512 расположен выше по потоку от передней кромки разделяющих лопастей 252, но ниже по потоку от передней кромки полных лопастей 250. Расположение стравливающего канала является таким, что оно способствует борьбе с помпажом.

Со ссылкой на фиг. 7, стравливающий канал 512 может быть виден центральным относительно дроссельного канала 424 внутри выпускной части 219 корпуса компрессора. Стравливающий канал 512 и дроссельный канал 424 содержат конструктивные части 514 и 426, соответственно. Конструктивные части могут функционировать для удерживания внутренних стенок наружной части 219 вместе, чтобы как стравливающий канал 512, так и дроссельный канал 424 могли продолжаться от расположенной выше по потоку стороны наружной части 219 до нижней части внутренней стороны корпуса компрессора, где была бы расположена крыльчатка (не показано).

Второй вариант осуществления обработки корпуса в соответствии с настоящим раскрытием показан на фиг. 8-13. Второй вариант осуществления применяет пару кольцеобразных дисков, как описано выше со ссылкой на первый вариант осуществления, показанный на фиг. 3-7. Однако, форма, конструкция, относительные размеры и компоновка кольцеобразных дисков и большего корпуса компрессора могут меняться, не отклоняясь от настоящего раскрытия. Пример такого изменения описан со ссылкой на фиг. 8-13.

Фиг. 8 показывает общий вид компрессора 14 со стороны впуска. Впуск 202 компрессора сформирован во впускной части 221 корпуса 220 компрессора. Впускная часть 221 во втором варианте осуществления включает в себя изготовленный за одно целое кожух 901 для регулятора 408 дроссельных отверстий. Как описано выше со ссылкой на фиг. 3, привод может управлять регулятором дроссельных отверстий, привод может быть вакуумным, пневматическим или электрическим приводом. Плечо 410 рычага может быть присоединено к такому приводу (не показан на фиг. 8). Перемещение привода 404 может передаваться на плечо 410 рычага, заставляя приводной штифт 412 поворачивать приводимый в движение кольцеобразный диск 902 относительно наружного кольцеобразного диска 906. Этот поворот приводимого в движение кольцеобразного диска 902 может давать в результате совмещение дроссельных отверстий 904 с дроссельными отверстиями наружного кольцеобразного диска 906. Дроссельные отверстия 904 по настоящему варианту осуществления показаны в качестве прямолинейных в противоположность круглым дроссельным отверстиям, описанным выше. Следует принимать во внимание, что дроссельные отверстия могут принимать любую конфигурацию или форму, в том числе, квадратную, прямоугольную, эллиптическую, или другую до тех пор, пока дроссельные отверстия могут перекрываться между приводимым в движение кольцеобразным диском и наружным кольцеобразным диском. Более того, дроссельные отверстия двух дисков могут не быть идентичными по форме или размеру.

Как выше, приводимый в движение кольцеобразный диск окружен, по своей окружности, наружным кольцеобразным диском 906, который также может образовывать поверхность раздела между впускной частью 221 и выпускной частью 219 корпуса компрессора. В этом варианте осуществления, выпускная часть корпуса компрессора может содержать две части, приболченные друг к другу. Верхний компонент 225 приболчен к нижнему компоненту 223, чтобы формировать выпускную часть 219 корпуса компрессора.

Далее, с обращением к фиг. 9, показан вид второго варианта осуществления обработки корпуса компрессора с такого же дающего хороший обзор места, что и на фиг. 8, однако, на фиг. 9, впускная часть 221 и верхний компонент 225 выпускной части корпуса компрессора были сняты. На этом виде, может быть виден регулятор 408 дроссельных отверстий.

Наружный кольцеобразный диск по настоящему раскрытию содержит расположенную выше по потоку стенку обоих, стравливающего канала и дроссельного канала. Наружный кольцеобразный диск 906 содержит вставную часть 921 на своей внутренней окружности (видимой на фиг. 10), периферия которой выполнена в размере, чтобы вмещать приводимый в движение кольцеобразный диск 902 в ней. Вставная часть может предоставлять приводимому в движение кольцеобразному диску возможность покоиться внутри наружного кольцеобразного диска на одном уровне с приподнятой частью 423. Впуск стравливающего канала расположен ниже по потоку от рельефного выступа 905 приводимого в движение кольцеобразного диска 902 по настоящему раскрытию. Стравливающий канал и дроссельный канал будут без труда видимы и подробнее описаны ниже со ссылкой на фиг. 12 и 13.

В центре спаренных кольцеобразных дисков может находиться крыльчатка 240. На поверхности раздела наружного кольцеобразного диска 906 и нижнего компонента 223 выпускной части корпуса компрессора. Внутренний корпус 930 может формировать внутренние объемы, каналы или отверстия, через которые воздух может течь к нижним частям крыльчатки, когда дроссельные отверстия совмещены. Стравливающий канал и дроссельный канал могут быть образованы внутренним корпусом в качестве концентричных цилиндрических каналов, продолжающихся аксиально вокруг компрессора. Внутренний корпус также может формировать поверхность раздела между выпускным корпусом компрессора и спаренными кольцеобразными дисками, чтобы они могли подходить друг к другу уложенным стопой и по существу воздухонепроницаемым воздухом. В разных вариантах осуществления, например, которые описаны выше со ссылкой на фиг. 3-7, внутренний корпус может быть неотъемлемой частью выпускной части 219 корпуса 220 компрессора, чтобы они были единым компонентом.

Далее, с обращением к фиг. 10, показан наружный кольцеобразный диск. Наружный кольцеобразный диск по настоящему раскрытию содержит приподнятую часть 923 вдоль окружности поверхности, ближайшей к впуску 202 компрессора. Приподнятая часть 923 может содержать болтовые отверстия 932 для крепления наружного кольцеобразного диска 906 между впускной частью 221 и верхним компонентом 225 выпускной части 219.

Наружный кольцеобразный диск дополнительно может содержать впускную вставную часть 921. Окружность вставной части может быть выполнена размером, чтобы приводимый в движение кольцеобразный диск 902 мог покоиться внутри вставной части 921. Вставная часть 921 дополнительно может содержать дроссельные отверстия 922. Дроссельные отверстия 922 наружного кольцеобразного диска 906 могут совмещаться с дроссельными отверстиями 904 приводимого в движение кольцеобразного диска 902 или могут быть смещаться в зависимости от положения приводного штифта 412 (показанного на фиг. 11).

Наружный кольцеобразный диск 906 по настоящему варианту осуществления дополнительно может включать в себя стравливающий канал 934. Стравливающий канал 934 может содержать внутреннюю стенку 936, которая продолжается из вставной части 921. Внутренняя стенка 936 может удерживаться на расстоянии от стравливающего канала 934 конструктивными частями 937, чтобы стравливающий канал 934 мог содержать проем 935 выше по потоку на впуске 202 компрессора. Расположенный выше по потоку проем 935 стравливающего канала может служить в качестве выпуска, чтобы воздух рециркулировал из крыльчатки 240 на впуск 202 компрессора в случае помпажа. Стравливающий канал 934 продолжается ниже по потоку в компрессоре в направлении основания крыльчатки 240, в ориентации, которая будет подробнее описана ниже со ссылкой на фиг. 12. Расположенный выше по потоку проем стравливающего канала может служить в качестве выпуска стравливающего канала, в то время как во время помпажа этот канал будет функционировать для предоставления возможности рециркуляции воздух с верхней стороны крыльчатки 240.

Наружный кольцеобразный диск 906 по настоящему варианту осуществления может содержать большую протяженность внутренних стенок обработки корпуса компрессора по настоящему раскрытию, чем первый вариант осуществления, показанный на фиг. 3-7. Большая глубина наружного кольцеобразного диска 906, частично обеспечиваемая фланцем 924, может предоставлять возможность для встраивания этих различных компонентов в наружный кольцеобразный диск. Однако, следует принимать во внимание, что более плоский кольцеобразный диск, такой как показанный под 420 на фиг. 4, может быть соединен с наружным корпусом компрессора, который содержит внутренние стенки, аналогичные стравливающему каналу, и внутренним корпусом, для достижения целей настоящего раскрытия.

Далее, с обращением к фиг. 11, приводимый в движение кольцеобразный диск 902 показан с регулятором 408 дроссельных отверстий. Приводимый в движение кольцеобразный диск 902 может быть выполнен с возможностью расположения во вставной части 921 наружного кольцеобразного диска 906. Ограничитель 938 поворота может продолжаться за пределами по существу круглой окружности приводимого в движение кольцеобразного диска 902. Ограничитель 903 поворота выполнен с возможностью расположения в границах шпунтованного паза 907 для поворота в приподнятой части 923 наружного кольцеобразного диска 906 (показанного на фиг. 9). Ограничитель поворота может перемещаться в пазу для поворота до степени, допускаемой размером паза для поворота. Эта шпунтованная часть обеспечивает стопор, чтобы приводимый в движение кольцеобразный диск мог не поворачиваться за пределы границ управления регулятором 408 дроссельных отверстий. Длина ограничителя поворота может определяться размером, формой и разнесением дроссельных отверстий по приводимому в движение кольцеобразному диску и наружному кольцеобразному диску.

По своей внутренней окружности, приводимый в движение кольцеобразный диск 902 содержит рельефный внутренний выступ 905. Рельефный внутренний выступ может быть приподнят от наружной окружности приводимого в движение кольцеобразного диска к впуску 202 компрессора и может служить для расположения над стенкой 936 стравливающего канала, не блокируя выпуск воздуха из стравливающего канала 934. Ориентация профильного внутреннего выступа 905 в стравливающий канал 934 лучше видна на фиг. 13.

Приводимый в движение кольцеобразный диск 902 может содержать дроссельные отверстия 904. Дроссельные отверстия 904 приводимого в движение кольцеобразного диска 902 могут совмещаться с дроссельными отверстиями 922 наружного кольцеобразного диска 906 в зависимости от поворота диска приводным штифтом 412. Приводной штифт 412 может быть виден на основании регулятора 408 дроссельных отверстий. Штифт может иметь округлый шаровой элемент у своего основания, который расположен в шпунтованном дроссельном селекторе 918, сформированном на приводимом в движение кольцеобразном диске. Перемещение поверхности раздела привода вызывает поворот приводного штифта, так что основание нажимает на приподнятые боковые стенки дроссельного селектора 918. Усилие на дроссельном селекторе 918 может давать в результате поворот приводимого в движение кольцеобразного диска 902 внутри вставной части наружного кольцеобразного диска, заставляя дроссельного канала совмещаться или смещаться.

Далее, с обращением к фиг. 12, показан поперечный разрез на общем виде второго варианта осуществления обработки корпуса компрессора в соответствии с настоящим раскрытием. Кольцеобразные диски могут быть расположены между впускной частью 221 и выпускной частью 219. Наружный кольцеобразный диск 906 умещается вокруг периферии приводимого в движение кольцеобразного диска 902. На фиг. 12, дроссельные отверстия 904 приводимого в движение кольцеобразного диска совмещены с дроссельными отверстиями 922 наружного кольцеобразного диска 906.

Когда совмещены, дроссельные отверстия пропускают воздух из впуска 202 компрессора на впуск 919 дроссельного канала. Выпуск 944 дроссельного канала может быть сформирован на нижней стороне внутренним корпусом 930 и на своем расположенном выше по потоку краю наружным кольцеобразным диском 906. Дроссельный канал расположено, чтобы, когда дроссельные отверстия совмещены, воздух мог втягиваться в крыльчатку 240 на некоторой высоте ниже по потоку от передней кромки разделяющих лопастей 252 и полных лопастей 250. Дроссельный канал может открываться или закрываться в зависимости от расположения приводного штифта 412. Дроссельный канал может открываться, если компрессор находится в или около условий дросселирования.

Наоборот, стравливающий канал 934 может быть постоянно открытым к впуску 202 компрессора и может функционировать для предотвращения помпажа. Впуск 942 стравливающего канала расположен на некоторой высоте ниже по потоку от передней кромки полных лопастей 250 крыльчатки 240, но выше по потоку от передней кромки разделяющих лопастей 252. Внутренняя стенка 936 стравливающего канала 934 образована в качестве самой внутренней части наружного кольцеобразного диска 906. Расположенный выше по потоку край внутренней стенки 936, ближайший к впуску 202 компрессора, смещен ниже по потоку от рельефного выступа 905 приводимого в движение кольцеобразного диска 902, чтобы могло быть предусмотрено пространство, где стравливающий канал открыт к впуску 202 компрессора.

Наружный кольцеобразный диск 906 удерживается на своем месте в месте соединения между впускной частью 221 и верхним компонентом 225 наружной части 219. Фланец 924, продолжающийся в направлении основания компрессора, может формировать стенку дроссельного канала и, более того, может предусматривать стыковой или конструктивный компонент, с которым может быть соединен внутренний корпус 930. В других вариантах осуществления обработки корпуса компрессора по настоящему раскрытию, внутренний корпус 930 и фланец 924 могут быть встроены в выпускную часть 219. Пример иной ориентации внутренних компонентов компрессора описан выше со ссылкой на фиг. 3-7.

С обращением к фиг. 13, показаны те же компоненты, что и на фиг. 12, но на виде в поперечном разрезе. Относительная расстановка компонентов вдоль горизонтальной оси по фиг. 13 может быть видна на этом виде. Рельефный выступ 905 может находиться ближе к впуску 202 компрессора, чем основание приводимого в движение кольцеобразного диска 902. Этот рельефный выступ 905 может быть расположен на расстоянии от внутренней стенки 936, чтобы зазор был виден в расположенном выше по потоку проеме стравливающего канала 934, который постоянно открыт для потока воздуха из впуска 202 компрессора.

Более того, относительная расстановка впуска 942 стравливающего канала может находиться дальше от впуска 202 компрессора, чем передняя кромка полных лопастей 250. Выпуск 944 дроссельного канала находится еще дальше от впуска 202 компрессора. Выпуск 944 дроссельного канала расположен ближе к основанию компрессора, чем передние кромки полных лопастей 250 и разделяющих лопастей 252. Впуск стравливающего канала является расположенным ниже по потоку проемом стравливающего канала, тогда как выпуск дроссельного канала является расположенным ниже по потоку проемом дроссельного канала вследствие направления потока воздуха через два пространства в условиях помпажа и дросселирования, соответственно.

Варианты формы и приведения в действие кольцеобразных дисков и других компонентов компрессора по настоящему раскрытию возможны, не отклоняясь от замысла раскрытия. Как проиллюстрировано первым и вторым примерным вариантом осуществления по настоящему раскрытию, объединение и форма компонентов могут отличаться. Изменения в отношении размера и формы компонентов, конструкционных материалов, управляющей сигнализации, и т.д., могут быть включены в объем настоящего раскрытия.

Более того, оптимизация описанных обработок корпуса возможна, так как действующая обработка корпуса может использоваться для расширения рабочего диапазона турбонагнетателя. Однако, поток газов, и таким образом, рабочий диапазон турбонагнетателя может не быть зависящим от геометрии и аэродинамических свойств других элементов в турбонагнетателе, таких как лопасти крыльчатки и лопасти турбины. Поэтому, объединение действующей обработки корпуса с аэродинамическими компонентами компрессора и турбины может дополнительно расширять рабочий диапазон турбонагнетателя. Имитационное моделирование вычислительной гидромеханики (CFD) может использоваться для моделирования воздействия геометрий лопастей компрессора и лопастей турбины, расположений и размеров стравливающего канала и впускного отверстия, и т.д., на поток газов через турбонагнетатель. Имитационное моделирование CFD также может учитывать взаимозависимости между каждым из элементов в турбонагнетателе. Посредством изменения геометрии элементов в турбонагнетателе и имитационного моделирования воздействий на поток газов, рабочий диапазон турбонагнетателя может расширяться. Программное обеспечение имитационного моделирования CFD является доступным для коммерческого приобретения, например, у компании ANSYS из Кэнонсбурга, штат Пенсильвания, или NUMECA International из Брюсселя, Бельгия.

Далее, с обращением к фиг. 14, показан способ в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 400 может быть представляющим команды для контроллера 12 двигателя, которые могут храниться в постоянном запоминающем устройстве 106. Способ 1400 может выполняться контроллером 12 двигателя для регулировки дроссельных отверстий по настоящему раскрытию в ответ на рабочие параметры двигателя. Способ начинается на этапе 1402 с оценки и/или измерения рабочих параметров двигателя. Такие условия могут включать в себя скорость вращения, нагрузку, топливно-воздушное соотношение, абсолютное давление в коллекторе (MAP) двигателя и прочее. MAP может быть указывающим функционирование компрессора, в том числе, скорость вращения крыльчатки и расход компрессора. Более того, может использоваться датчик расхода компрессора, который определяет поток воздуха через компрессор для данной скорости вращения крыльчатки. Скорость вращения, нагрузка и топливно-воздушное соотношение двигателя могут использоваться для оценки скорости вращения турбины. Более того, скорость вращения турбины и давление в коллекторе могут использоваться при оценке потока компрессора, который может использоваться для определения, находится ли компрессор возле условий помпажа или дросселирования.

На этапе 1404, определяется, находится ли поток компрессора выше нижнего порогового значения. Нижнее пороговое значение может выбираться на основании сравнения с дроссельным потоком. Нижнее пороговое значение может различаться для разных двигателей или компрессоров. Более низкий пороговый поток может иметь отношение к скорости вращения крыльчатки и расходу через компрессор. Если, на этапе 1404, поток компрессора не больше, чем нижнее пороговое значение (Нет), способ переходит на этап 1406, где дроссельные отверстия остаются закрытыми до тех пор, пока поток компрессора не больше, чем нижнее пороговое значение.

Если, на этапе 1404, поток компрессора больше, чем нижнее пороговое значение (Да), способ переходит на этап 1408, где дроссельные отверстия частично совмещаются. Частичное совмещение достигается вращением приводного штифта 412. Частичное совмещение дроссельных отверстий будет открывать впуск дроссельного канала на впуск компрессора, но может давать меньший поток воздуха к основанию крыльчатки, чем полное перекрытие или совмещение дроссельных отверстий.

На этапе 1410, определяется, является ли поток компрессора большим, чем верхнее пороговое значение. Если, на этапе 1410, поток компрессора не больше, чем верхнее пороговое значение (Нет), способ переходит на этап 1412, где дроссельные отверстия оставались бы частично совмещенными. Если, на этапе 1410, поток компрессора больше, чем верхнее пороговое значение (Да), способ переходит на этап 1414, где дроссельные отверстия совмещаются полностью. Полное совмещение дроссельных отверстий предоставляет возможность максимального раскрытия впуска дроссельного канала на впуск компрессора. В альтернативном варианте осуществления, может существовать одиночное пороговое значение потока компрессора, выше которого дроссельные отверстия будут полностью совмещаться. В качестве альтернативы, выше одиночного порогового значения, дроссельные отверстия могут меняться с минимального совмещения на полностью совмещенные непрерывно переменным образом соразмерно с потоком компрессора выше порогового значения. Дроссельные отверстия могут полностью совмещаться, когда ограничитель 903 поворота находится на одном краю шпунтованного паза 907 для поворота. Другой край шпунтованного паза 907 для поворота может представлять положение, где дроссельные отверстия полностью закрыты.

На этапе 1416, определяется, упал ли поток компрессора ниже нижнего порогового значения. Если поток компрессора не находится ниже нижнего порогового значения (Нет), дроссельные отверстия остаются частично или полностью совмещенными до тех пор, пока поток компрессора не падает ниже нижнего порогового значения. Если, на этапе 1416, поток компрессора падает ниже нижнего порогового значения (Да), дроссельные отверстия закрываются на этапе 1420. Способ затем осуществляет возврат.

Способ и система по настоящему раскрытию предоставляют возможность для непрерывного раскрытия расположенного выше по потоку проема внутреннего стравливающего канала на впуск компрессора наряду с периодическим раскрытием впуска дроссельного канала на впуск компрессора. В одном из примеров, открытие дросселя может быть периодическим, где впуск не раскрывается (например, заблокирован) во время некоторых условий работы двигателя, и раскрывается (частично и/или полностью, и таким образом, не заблокирован) во время других условий работы двигателя. Избирательное раскрытие расположенного выше по потоку проема или впуска дроссельного канала на впуск компрессора может достигаться поворотом приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска под управлением контроллера 12 двигателя. Совмещение дроссельных отверстий в двух кольцеобразных дисках может меняться от не совмещенного до полностью совмещенного, а также различных степеней между ними, чтобы поток воздуха на впуск дроссельного канала мог меняться. Это изменение потока воздуха может работать на разных пороговых значениях потока компрессора, чтобы впуск дроссельного канала мог дополнительно раскрываться по мере того, как поток компрессора все больше и больше приближается к дросселированию. Например, раскрытие на впуск в дроссельный канал может возрастать пропорционально потоку сверх порогового значения потока компрессора, чтобы дроссельные отверстия все больше и больше совмещались при более высоких потоках компрессора.

Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.

1. Система для компрессора турбонагнетателя, содержащая:

приводимый в движение кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем;

наружный кольцеобразный диск, содержащий дроссельные отверстия в нем; и

2. Система по п. 1, в которой каждое из дроссельных отверстий расположено смежно впуску дроссельного канала, открытого к впуску компрессора, когда дроссельные отверстия совмещены, при этом выпуск дроссельного канала находится в сообщении по текучей среде с крыльчаткой в положении ниже по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и передней кромки полных лопастей крыльчатки.

3. Система по п. 2, дополнительно содержащая стравливающий канал, выпуск которого постоянно открыт к впуску компрессора, и впуск которого находится в сообщении по текучей среде с крыльчаткой выше по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и ниже по потоку от передней кромки полных лопастей.

4. Система по п. 3, в которой стравливающий канал расположен аксиально внутри дроссельного канала.

5. Система по п. 1, в которой привод является вакуумным приводом.

6. Система по п. 1, дополнительно содержащая контроллер двигателя с командами, хранимыми в нем, для управления приводом на основании условий работы компрессора турбонагнетателя.

7. Система по п. 1, в которой наружный кольцеобразный диск содержит вставную часть на своей внутренней окружности, причем периферия вставной части совмещена с внешней окружностью приводимого в движение кольцеобразного диска, расположенного на нем.

8. Система по п. 7, в которой наружный кольцеобразный диск содержит внутреннюю стенку стравливающего канала на своей внутренней окружности, расположенную на расстоянии от вставной части.

9. Система по п. 7, в которой приводимый в движение кольцеобразный диск содержит выступ, который продолжается над внутренней стенкой стравливающего канала, чтобы расположенное выше по потоку отверстие стравливающего канала было открыто к впуску компрессора.

10. Система по п. 1, в которой дроссельный канал и стравливающий канал содержат концентричные кольцеобразные каналы во внутренней части компрессора.

11. Система по п. 1, в которой поворот приводимого в движение кольцеобразного диска относительно наружного кольцеобразного диска ограничен ограничителем поворота в отверстии поворота на наружном кольцеобразном диске.

12. Система для компрессора турбонагнетателя, содержащая:

впускную часть корпуса компрессора;

выпускную часть корпуса компрессора;

наружный кольцеобразный диск между впускной частью и выпускной частью, содержащий вставную часть, выполненную в размере, чтобы подходить к приводимому в движение кольцеобразному диску, причем наружный кольцеобразный диск и приводимый в движение кольцеобразный диск содержат дроссельные отверстия по своим соответствующим окружностям;

крыльчатку, расположенную внутри выпускной части ниже по потоку от наружного кольцеобразного диска;

впуск дроссельного канала, открытый к впуску компрессора, когда дроссельные отверстия совмещены, имеющий выпуск в сообщении по текучей среде с крыльчаткой в положении ниже по потоку от передней кромки разделяющих лопастей и передней кромки полных лопастей; и

13. Система по п. 12, дополнительно содержащая внутренний корпус, содержащийся в выпускной части, образующий расположенный ниже по потоку край выпуска дроссельного канала.

14. Система по п. 12, в которой наружный кольцеобразный диск дополнительно содержит фланец, продолжающийся к основанию крыльчатки, образующий поверхность взаимодействия с внутренним корпусом.

15. Система по п. 12, в которой дроссельные отверстия совмещаются непрерывно переменным образом.

Изобретение относится к двигателестроению, к дизелям с турбонаддувом автотранспортного назначения, в частности заявляемая система регулирования наддува предназначена для управляемого воздухоснабжения тепловозного дизельгенератора