涡轮增压器可变入口管 |
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| 申请号 | CN201710363005.4 | 申请日 | 2017-05-22 | 公开(公告)号 | CN107476878A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司; | 发明人 | R·卡金; C·E·威廉姆斯; | ||||
| 摘要 | 提供一种 内燃机 ，该内燃机设置有 涡轮 增压 器 ，该 涡轮 增压器 具有 压缩机 部段和 涡轮机 部段。涡轮机部段与 发动机 的排气 歧管 连通。压缩机部段包括废气再循环通道和可变入口，该废气再循环通道与废气再循环管线连通，而该可变入口与废气再循环通道连通，这为 涡轮增压发动机 提供较宽的操作范围和改进的效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种内燃机，包括： |
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| 说明书全文 | 涡轮增压器可变入口管技术领域[0002] 背景技术和发明内容 [0003] 该部分提供与本公开相关的背景信息，却不一定是现有技术。 [0005] 确切地说，涡轮增压器使用离心式气体压缩机，比起否则利用环境大气压力可实现的，该离心式气体压缩机迫使更多的空气且由此更多的氧气进入发动机的燃烧室。受迫进入发动机的附加质量的含氧空气改进发动机的容积效率，从而允许发动机能在给定周期中燃烧更多燃料并且由此产生更多动力。 [0007] 再循环通道通常设置在压缩机级中并且允许高压流绕过机轮，以防止喘振和阻塞。涡轮增压器的操作范围基于其映射宽度而受限。具体地说，映射宽度是质量空气流的操作范围和用于涡轮增压发动机的压力范围。例如，虽然涡轮增压器可在高RPM下在没有喘振的情形下操作，但同一涡轮增压器会在低RPM下经历喘振或阻塞。 [0008] 如果通道的壁使得流动改向回到机轮中，喘振裕度最大化。使得流改向需要在入口管至压缩机罩的端部之间具有小开口。然而，如果至再循环通道的开口较大，则阻塞裕度最大化。本发明通过改变再循环通道的开口来改变用于涡轮增压器的压缩机映射，以使得能实现较宽的压缩机映射。因此，随着发动机RPM增大，能针对合适的情况来控制空气流，从而导致使用更有效的映射。 [0010] 这里描述的附图仅仅出于对所选择实施例进行说明的目的，并且并非是所有可能的实施方式，且并不意图限制本发明的范围。 [0011] 图1是根据本发明的发动机组件的示意图； [0012] 图2是根据本发明的原理的具有可变入口管的涡轮增压器的剖视图； [0013] 图3是根据本发明原理的具有可变入口管的涡轮增压器的压缩机部段的部分剖视图；以及 [0014] 图4是涡轮映射的图表，其中，示出压力比对空气流曲线，且两个有效映射范围叠加在其上。 [0015] 对应的附图标记在附图的若干视图中指代对应的部件。 具体实施方式[0016] 现将参照附图来更详细地描述示例性实施例。 [0017] 提供示例实施例以使得本发明将详尽，并且将完整地向本领域技术人员传达发明范围。阐述了许多特定细节，诸如特定部件、装置以及方法，以提供对本发明的实施例的详尽理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用特定细节，该示例性实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限制本发明的范围。在一些示例性实施例中，并不详细地描述众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术。 [0018] 这里使用的术语仅仅用于描述特定示例实施例的目的并且并不意图有所限制。如这里所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“该(the)”可同样意图包括复数形式，除非上下文另有清楚地指示。术语“包括(comprises)”，“包括(comprising)”，“包括(including)”和“具有(having)”是包容性的，因此指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。这里所描述的和方法步骤、过程以及操作不应理解为必定需要以所讨论或所说明的具体次序执行，除非特别标明执行顺序。还可理解的是，可采用附加的或替代的步骤。 [0019] 当元件或层称为“位于...上”、“接合于”、“连接于”或者“联接于”另一元件或层时，该元件或层可直接地位于另一元件或层上、接合于、连接于或者联接于另一元件或层，或者可存在居间元件或层。相反，当元件称为“直接地位于其上”、“直接地接合于”、“直接地连接于”或者“直接地联接于”另一元件或层时，可并不存在于居间元件或层。应以类似的方式来解释用于描述元件之间关系的其它词语(例如，“之间”对“直接地介于之间”、“相邻”对“直接地相邻”等等)。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联列举物件的任何和所有组合。 [0020] 发动机组件10在图1中说明并且可包括限定缸体14的发动机结构12、与缸体14连通的进气和排气端口16、18、进气歧管20、排气歧管22、节流阀24以及涡轮增压器26。发动机组件10简要地说明为直列四缸布置。然而，应理解的是，本教示适用于任何数量的活塞-缸体布置以及各种往复式发动机配置，包括但不限于V-发动机、直列发动机和水平对置发动机以及顶置凸轮和缸内凸轮配置两者。该发动机组件在每个缸体中包括活塞28，缸体各自驱动地连接于曲柄轴30，例如本领域众所周知地那样。可提供发动机速度传感器32，用以检测曲柄轴或发动机的另一部件的旋转速度。 [0021] 涡轮增压器26包括壳体34，该壳体限定压缩机部段36和涡轮机部段38。涡轮机部段36具有连接于排气通道42的入口40并且包括排气出口44。压缩机部段38包括进气口46，且出气口48可将经压缩空气提供给进气通道50。 [0022] 参照图2，涡轮增压器26包括设置在涡轮机部段36的涡轮机腔室57内的涡轮机机轮56以及设置在压缩机部段38的压缩机腔室59内的压缩机机轮58。涡轮机机轮56和压缩机机轮58能通过轴60连接于彼此。废气通过排气通道42，且由此涡轮机部段36能驱动涡轮机机轮56，该涡轮机机轮再驱动轴60和压缩机机轮58。随着压缩机机轮58转动，来自进气口46的进气经压缩并且输送至出气口48，以使得经压缩空气经由进气通道50输送通过节流阀24和进气歧管20。 [0023] 参照图3，再循环通道60设置在压缩机部段38内。再循环通道包括中间通道62，该中间通道从压缩机腔室59延伸并且与压缩机机轮58连通。再循环通道还包括上游入口管66，该上游入口管与压缩机腔室59连通。可变扩展器68位于压缩机机轮上游并且可活动以改变上游入口管66的大小，从而改变进出再循环通道60的废气再循环流。 [0024] 提供控制单元70以控制致动器72的操作，用以移动可变扩展器68。致动器72可采取各种形式，仅仅列举出一些，包括线性致动器、旋转到线性致动器、凸轮和沟槽致动器。凸轮透镜型扩展器可具体地适合于可变扩展器68的各种定位。可变扩展器68可呈圆柱形壁的形式。在低发动机速度下，控制单元70可控制致动器72来致使可变扩展器68能更靠近再循环通道54延伸，用以增大喘振裕度。在高发动机速度下，可变扩展器68可远离再循环通道54缩回，以恢复具有更大阻塞裕度的高发动机速度下的性能。换言之，通过改变可变扩展器68在涡轮压缩机前部的位置，控制单元70可改变进出再循环通道60的空气流，并且可获得较宽的映射宽度。有效地是，可变入口管可使得一种涡轮设计的作用就好像在两个压缩机机轮设计之间存在变化，每个压缩机机轮设计均具有不同的权衡。 [0025] 如图4中所示，示出涡轮映射的图表，其中，示出压力比对空气流曲线100，且两个有效的映射范围叠加在其上。具有闭合入口管66的第一映射范围102示出曲线100在低发动机速度下落在第一映射范围102内，并且在高发动机速度下，曲线100超出映射范围102。第二映射范围104说明打开入口管66，其中，曲线100靠近低发动机速度下的边缘范围，但还落在高发动机速度下的第二映射范围104内。主要益处在于，通过主动地改变涡轮增压器的操作范围来消除喘振阻塞事件。在低发动机速度下，可变扩展器移动成更靠近再循环通道66,用于更大的喘振裕度。然而，在该位置中，在高发动机速度下发生性能损失。在高发动机速度下，可变扩展器68可远离再循环通道缩回，以恢复具有更大阻塞裕度的高发动机速度下的性能。此外，本发明提供优化压缩机效率的附加益处。 [0026] 出于说明和描述的目的，提供了前文描述和实施例。这并不意图是穷举的或者限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常并不限于该特定的实施例，而是，在可应用的情形下，是可互换的并且可用在所选择的实施例中，即使并未明确地示出或描述。同样也可以许多方式做出改变。这些变化并不视为偏离本发明，且所有这些修改意图包括在本发明的范围内。 |
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