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政府权利

本实用新型是在能源部授予的DE-FC26-07-NT43280政府支持下进行的。 政府对于本实用新型具有某些权利。

技术领域

本申请涉及用于内燃发动机的涡轮增压器的系统以及在一些实例中对压 缩机阻流的控制。

背景技术

发动机可以使用涡轮增压器来改善发动机扭矩/功率输出密度。在一个实 例中，涡轮增压器可以包括经由驱动轴相连的压缩机和涡轮，其中该涡轮耦 接至排气歧管侧并且压缩机耦接至进气歧管侧。以此方式，以排气驱动的涡 轮向压缩机供应能量以增大进入发动机中的空气流量。

该压缩机旨在于在喘振与阻流两种状况之间的工作范围内进行工作。喘振 在低空气质量流量的过程中发生，此时穿过压缩机的空气流将失速并且可能 反向。空气流的反向可能导致发动机失去动力。当发动机陡然减速时可能发 生该来源的喘振，即减速喘振。在减速喘振的过程中，发动机和穿过压缩机 的空气流质量可能减慢，而涡轮增压器由于惯性继续旋转并且通过该排气系 统而延缓。转动的压缩机和低的空气流速可能造成在压缩机出口上的快速压 力集聚，而延滞的较高排气流速可能造成涡轮侧上的压力减小。当穿过压缩 机的向前流动不再可持续时，发生瞬间的流动倒转，并且压缩机发生喘振。

第二来源的喘振可以部分地由于高水平的冷却排气再循环(EGR)所造成。 EGR可以用于减少来自柴油发动机的NO_x排放并且用于控制汽油发动机中的 爆震。高水平的EGR可以增大压缩机压力而同时减小穿过压缩机的质量流量， 从而致使压缩机无效率地或在喘振区域内工作。

当流动穿过压缩机的空气流质量不能针对给定的压缩机速度增加时，发生 阻流。在阻流过程中，涡轮增压器不能向发动机提供额外的空气，并且因此 发动机功率输出密度不能增大。

因此，可能希望的是通过在发生喘振之前减小空气流速并且在发生阻流之 前增大空气流速来增大压缩机和涡轮增压器的工作范围。已经用于加宽工作 点的一个方案是一种被动式壳体处理。该被动壳体处理包括修改穿过压缩机 的空气流的一对不可移动的槽。在低空气质量流量状态中，该被动壳体处理 的这些槽可以提供用于使部分增压的空气再循环回到压缩机入口的路径。流 动穿过压缩机的再循环空气可以使得在出现喘振之前较少的空气能够流动穿 过压缩机。在高空气质量流量状况中，该被动壳体处理的这些槽可能提供用 于使穿过压缩机的空气流短路的路径，这样使得在更高空气质量流速下出现 阻流。

然而，在此诸位实用新型人已经认识到，用于防止喘振的被动式再循环端 口的有效位置与用于防止阻流的端口的有效位置是不同的。在本公开中，用 于防止喘振的连续打开的端口被公开为用于防止阻流的分开的端口，该端口 的入口可以对于穿过压缩机入口的空气流是打开或关闭的。可以安排排放端 口，以使得其入口是在压缩机叶轮的全叶片(full blade)下方但在分流叶片 (splitter blade)上方的高度处。相反，阻流端口可以用于将空气提供到该叶 轮的基部、在分流叶片和涡轮增压器叶片下方。此外，打开该阻流端口的入 口可以是可变的，以使得发动机控制器可以控制该阻流端口的入口何时并且 在何种程度上暴露于来自压缩机入口的空气流中。当压缩机处于接近阻流的 状况下时可以提供这样的信号。当阻流端口的入口打开时，空气可以在压缩 机的基部处被吸入该压缩机中并且可以用于有效地扩大压缩机流动能力。

实用新型内容

在此公开了一种压缩机外壳，该压缩机外壳可以具有位于压缩机的内部 周边处、在入口下游的一对环形盘。这些环形盘包括围绕其圆周的可对齐开 口，这些阻流槽可以对齐而通向阻流端口的入口，从而允许空气被吸入叶轮 的基部之中。此外，当不重叠时，这两个环形盘的阻流槽有效地将该阻流端 口的入口与来自压缩机入口的空气流切断。

公开了用于涡轮增压器压缩机的系统和方法，该系统包括：可致动环形 盘，其中包括阻流槽；外部环形盘，其中包括阻流槽；以及致动器，用于使 该可致动环形盘相对于该外部环形盘旋转从而改变该可致动环形盘和该外部 环形盘的阻流槽的对齐。该致动器可以由发动机控制器响应于该压缩机的工 况来控制并且被致动以使阻流槽对齐。这些阻流槽的对齐允许空气被吸入叶 轮中，从而有效地扩大压缩机流动能力以防止压缩机阻流。

在另一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括：将内部排放端口的 上游开口连续地暴露至压缩机入口；并且将阻流端口的入口间歇式地暴露至 该压缩机入口，该阻流端口被同心地定位在该排放端口的外部，该阻流端口 是通过将包含阻流槽的可致动环形盘相对于静止的外部环形盘进行旋转而被 暴露的，这些阻流槽被定位在通向该阻流端口的这个入口的上游。

在另一个实施例中，将该入口暴露至该阻流端口是以依赖于该可致动环 形盘的这些阻流槽与该外部环形盘的这些阻流槽的对齐的一种连续可变的方 式，其中该外部环形盘包括与该可致动环形盘的这些阻流槽可对齐的阻流槽。

在另一个实施例中，通向该阻流端口的这个入口是响应于高于阈值压缩 机流量的压缩机流量而被暴露的。

在另一个实施例中，将该入口可变地暴露至该阻流端口是与超过该阈值 压缩机流量的流量成比例的，这样使得在较高流量下，这些阻流槽以增大的 重叠度对齐。

在另一个实施例中，旋转可致动环形盘包括用真空致动器移动致动器销， 该致动器销与该可致动环形盘相接触。

本说明的以上优点和其他优点以及特征将通过单独地或结合地参照附图 从以下详细说明部分中容易明白。

应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一 步描述的一些概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征， 要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外， 要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的 实施方式。此外，诸位实用新型人已经认识到了在此指出的缺点并且不承认 它们是已知的。

附图说明

图1示出了具有排气再循环的涡轮增压发动机的框图。

图2示出了根据本公开具有涡轮和压缩机壳体处理的一种涡轮增压器的 切开视图，该压缩机具有一种第一实施例的壳体处理。

图3示出了根据本公开带有第一实施例的壳体处理的压缩机部件的分解 视图。

图4示出了根据本公开带有第一实施例的壳体处理的压缩机部件的截面 透视图。

图5示出了根据本公开带有第一实施例的壳体处理的压缩机的外壳的一 个区段的前视图。

图6示出了根据本公开带有第一实施例的壳体处理的压缩机部件的截面。

图7示出了根据本公开带有第一实施例的壳体处理的压缩机的外壳的一 个区段的后视图。

图8示出了根据本公开带有二实施例的壳体处理的压缩机的前视图。

图9示出了根据本公开带有第二实施例的壳体处理的压缩机部件的前视 图。

图10示出了根据本公开带有第二实施例的壳体处理的环形盘的前视图。

图11示出了根据本公开带有第二实施例的壳体处理的可致动环形盘的前 视图。

图12示出了根据本公开带有第二实施例的壳体处理的压缩机部件的截面 透视图。

图13示出了根据本公开带有第二实施例的壳体处理的压缩机部件的截 面。

图14示出了根据本公开的一种方法的流程图。

具体实施方式

本公开的目标是一种与压缩机叶轮的基部处于流体连通的可致动端口。 在压缩机入口的下游提供了一对环形盘，每个环形盘包括围绕其圆周处于规 律距离处的阻流槽。致动器可以将该内部的、可致动环形盘相对于外部环形 盘进行旋转，该致动器可以被安置在该外部环形盘上。该可致动环形盘的旋 转可以改变这两个盘的阻流槽的对齐从而致使开放的空间发生重叠。这些阻 流槽的对齐可以使下面的阻流端口开放通向该压缩机的入口。该阻流端口的 出口是在分流叶片和全叶片二者的前导边缘下游的高度处与该压缩机的基部 处于流体连通的。该可致动环形盘的旋转以及因此这些阻流槽的对齐可以由 发动机控制器基于发动机工况来控制。使该阻流端口开放通向该压缩机入口 可以有效地扩大压缩机流动能力并且可以防止压缩机阻流。在这个实施例中， 在这些分流叶片的前导边缘上方并且在这些全叶片的前导边缘下方与该压缩 机入口和该叶轮处于流体连通的排放端口是连续打开的。

本公开的壳体处理将在下文中参照附图进行更详细地描述。图1示出了 根据本公开的一种发动机的汽缸的示意图。图2示出了根据本公开包括压缩 机的涡轮增压器的示意图。在图3至图7中描绘的此类压缩机的第一实施例 中，这些环形盘是基本上扁平的并且该压缩机外壳形成了这些不同端口的内 壁。在图8至图13中所示的第二示例性实施例中，该外部环形盘具有更长的 轮廓并且形成了该阻流端口和排放端口的一部分。图3至13是按比例绘制的， 但若希望的话可以使用其他相对尺寸。图14示出了根据本公开的一种方法的 流程图。

图1示出了具有EGR系统的一种涡轮增压发动机的实例。确切而言，内 燃发动机10由控制器12控制，该内燃发动机包括多个汽缸，其中一个汽缸 在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36被定位在 其中并且连接至曲轴40上。燃烧室30经由对应的进气门52和排气门54而 与进气歧管44和排气歧管48连通。还示出了进气歧管44具有耦接至其上的 燃料喷射器68，用于与来自控制器12的信号脉冲宽度(FPW)成比例地输送 燃料。

控制器12被示出为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/ 输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在这个具体 实例中被示出为只读存储器芯片(ROM)106)、随机存取存储器(RAM)108 和常规数据总线。

控制器12接收来自耦接到发动机10上的多个传感器的不同信号，这些 信号包括但不限于：来自耦接至空气过滤器的质量空气流量传感器110的进 入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接至冷却套114的温度传感器 112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接至进气歧管44的歧管压力传感器 115的歧管压力(MAP)测量值；以及来自耦接至曲轴40的霍尔效应传感器 118的指示发动机速度的表面点火感测信号(PIP)。

在被称作高压EGR的构型中，排气通过与排气歧管48连通的EGR管125 被输送至进气歧管44。EGR阀组件120被定位在EGR管125中。换种方式 说，排气从排气歧管48前行，首先穿过阀组件120，然后到达进气歧管44。 于是EGR阀组件120可以说成是位于进气歧管的上游。还有可选的EGR冷 却器130被放置在EGR管125中以便在EGR进入进气歧管中之前将其冷却。 可以使用低压EGR来使排气从涡轮16的下游经由阀141再循环到压缩机14 的上游。

压力传感器115将歧管绝对压力(MAP)的测量值提供给控制器12。EGR 阀组件120具有用于控制EGR管125中的可变面积限制的阀位置(未示出)， 由此控制EGR流量。EGR阀组件120可以最低程度地限制穿过管125的EGR 流量或者完全限制穿过管125的EGR流量、或者起作用来可变地限制EGR 流量。真空调节器124耦接至EGR阀组件120。真空调节器124接收来自控 制器12的致动信号126以便控制EGR阀组件120的阀位置。在一个实施例 中，EGR阀组件是真空致动阀。然而，可以使用任何类型的流量控制阀，例 如螺线管驱动阀或步进电动机驱动阀。

涡轮增压器13具有耦接在排气歧管48中的涡轮16以及经由中间冷却器 132耦接在进气歧管44中的压缩机14。涡轮16经由驱动轴15耦接至压缩机 14。处于大气压下的空气从通道140进入压缩机14。来自涡轮16的排气离开 通道142。可以使用不同的涡轮增压器安排。例如，当可变面积喷嘴被布置在 排气管线中的涡轮上游和/或下游以用于改变穿过涡轮的气体的有效膨胀时， 可以使用可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。可以使用另外的其他途径来改变排气 中的膨胀，例如废气门阀。图1示出了充当废气门的示例性阀20。如以上指 出的，这个阀可以定位在涡轮中、或者可以是可变喷嘴。

图2示出了涡轮增压器13的示例性实施例的剖视图。涡轮16将排气的 能量转化为旋转能以便使连接至叶轮240上的驱动轴15旋转。来自排气歧管 48的排气通过涡轮入口260进入涡轮壳体280中。该排气流动穿过蜗壳通道 282，从而膨胀穿过涡轮出口265并且从排气通道142中排出。排气流动穿过 涡轮16在连接至轮毂290上的叶片270上产生力，从而致使叶片270、轮毂 290和驱动轴15旋转。对于涡轮16示出了两个叶片270a和270b，但本领域 技术人员将认识到在涡轮16中可以存在更多叶片。涡轮叶片270包括入口边 缘270c、出口边缘270d、轮毂边缘270e和壳体边缘270f。

压缩机14包括叶轮240、扩散器230、压缩机室222、成对的环形盘210 以及壳体220。叶轮240的旋转将气体通过壳体220的压缩机入口202吸入压 缩机14中。作为非限制性实例，该气体可以包括来自通道140的空气、排气 (例如当使用长回路的EGR时)、气态燃料(例如当使用燃料的进气道喷射 时)及其组合。气体从压缩机入口202流入并且被叶轮240加速而穿过扩散 器230进入压缩机室222中。扩散器230和压缩机室222使该气体减速，从 而造成压缩机室222中的压力升高。处于压力下的气体可以从压缩机室222 流动到进气歧管44。

涡轮增压器13中的元件可以相对于穿过涡轮增压器13的气体流动路径 的方向来进行描述。相对于参考点基本上沿着气体流动方向的元件是在该参 考点的下游。相对于参考点基本上与气体流动方向相反的元件是在该参考点 的上游。例如，压缩机入口202是在叶轮240的上游，该叶轮是在扩散器230 的上游。扩散器230是在叶轮240的下游，该叶轮是在压缩机入口202的下 游。

叶轮240包括轮毂254、全叶片250以及分流叶片252。全叶片250以及 分流叶片252附接至轮毂254上。全叶片250在压缩机14中最上游的边缘是 全叶片250的前导边缘。类似地，分流叶片252包括在分流叶片252的最上 游位置处的前导边缘。全叶片250的前导边缘是在分流叶片252的上游。叶 轮240包括与驱动轴15和涡轮轮毂290的旋转轴线对齐的一条旋转轴线。该 旋转轴线与压缩机入口处的气体流动基本上平行并且与扩散器处的气体流动 基本上垂直。

壳体220包括压缩机入口202和进气通道204。不同的壳体部件还可以提 供排放端口212和阻流端口214。叶轮240被包含在进气通道204内。排放端 口212的入口是在全叶片250的前导边缘的下游并且在分流叶片252的前导 边缘的上游。阻流端口214的出口是在分流叶片252的前导边缘的下游。排 放端口212可以连续地开放通向压缩机入口202。如果这对环形盘210中的阻 流槽相对齐，则该阻流端口可以与压缩机入口202处于流体连通。这些阻流 槽和这些环形盘将在下文中参照图3至图13更详细地加以描述，这些图详述 了根据本公开的压缩机壳体的两个实施例。

下文中参照图3至图7描述了用于控制压缩机阻流的压缩机第一实施例。 图3示出了压缩机部件的分解视图，这些压缩机部件包括根据本公开的壳体 处理第一实施例的这些环形盘。示出了外壳220。这个外壳可以包括：出口件 219，该出口件可以包括压缩机室和压缩机出口402以及额外的内部空腔；以 及入口件221，该入口件可以包括压缩机入口202。作为一个实例，该压缩机 的外壳220可以包括压铸铝部件。出口件219和入口件221可以围绕其中的 其他部件被栓接在一起。该压缩机的这些部件通过下文中解释的相对位置而 轴向对齐。

在本实施例中，入口件221可以具有连接至其上的附接件403。该附接件 403可以被配置成用于将真空致动器404连接至该压缩机壳体220上。该致动 器404可以进一步是气动或电动致动器并且可以由发动机控制器12控制。致 动器404可以包括连杆406，该连杆适合于将致动器404的运动转移至致动器 阻流槽控制器408。作为实例，该致动器可以由发动机控制器12响应于包括 速度和空气流速在内的多种涡轮增压器状况来控制、或者可以通过基于发动 机、速度、估算负载以及进气门位置来估算涡轮增压器压缩机的状况来控制。

如图3中所绘，阻流槽控制器408包括杠杆臂410，这个杠杆臂与致动器 404的连杆406相互作用。来自发动机控制器12的信号可以使得致动器404 移动连杆406。这种移动可以转移至杠杆臂410，进而致使致动器销412旋转， 从而将这种旋转传递到可致动环形盘414。

可致动环形盘414可以包括基本上扁平的圆环。这个环的底部轮廓的被 设计成搁置在外部环形盘420的插入部分421内。可致动环形盘414和外部 环形盘420可以共享面接触。这对同心盘的上游面可以形成中央开口的邻接 表面。该可致动盘的旋转轴线可以与叶轮240的旋转轴线相同(在图2中示 出)。可致动环形盘414可以进一步包括目的在于与致动器销412相互作用的 凸起阻流选择器418。致动器销412的旋转被阻流选择器418转移至使可致动 盘414旋转或转动。沿着可致动环形盘414的圆周的阻流槽416随后被旋转。

可致动环形盘414的这些阻流槽416可以在与外部环形盘420的阻流槽 422的对齐方面发生改变。外部环形盘420的阻流槽422是沿着插入部分421 的圆周安排的。外部环形盘的凸起部分423可以是实心的、不可透过空气流、 并且设计成容纳或包围该可致动环形盘并且可以用作这对环形盘附接到压缩 机14的外壳220上的附接点。该外部环形在压缩机内盘可以是静止的。

在从发动机控制器12接收到信号后，致动器404可以产生运动而导致可 致动环形盘414的旋转。可致动环形盘的转动可以使得阻流槽416和外部环 形盘420的阻流槽422对齐。这一圈阻流槽416和422的对齐可以是连续可 变的，以使得重叠度可以在从不重叠(例如，通向阻流端口的入口被堵住) 到完全重叠(例如，通向阻流端口的入口是完全打开的)的一个范围上变化， 以便改变穿过这对环形盘的空气流量。

这些环形盘可以围绕压缩机的内部空间的周边定位在入口202的下游， 从而包围叶轮240的上部范围(参见图3，为绘图的简化，不包含叶片)。该 压缩机壳体220可以被配置成用于容纳这些环形盘并且可以包含包括阻流端 口424的空气空腔。压缩机外壳220内的阻流端口424等空气空腔可以被安 排成用于接收在阻流槽416和422至少部分对齐时穿过入口的空气流。

现在转向图4，以透视图示出了压缩机14的截面。看到外部环形盘420 在压缩机壳体220内被保持在位。环形盘420的凸起部分可以被栓接在壳体 220的入口件221与出口件219之间。外部环形盘420的插入部分421可以包 含阻流槽422并且被配置成匹配在可致动环形盘414周围，这样使得该可致 动环形盘安置于该外部环形盘的插入部分内。

阻流槽控制器408的杠杆臂410与阻流选择器418相耦接以控制该可致 动环形盘414的定位。致动器404的移动可以转换成可致动环形盘414在外 部环形盘420内的旋转运动。可致动环形盘414相对于外部环形盘420的旋 转可以导致这些阻流槽416与422重叠对齐。这些阻流槽的对齐可以是部分 的而使得这些圆形开口的一部分发生重叠、或者可以是完全对齐的而使得可 致动环形盘414的阻流槽416的周边与外部环形盘420的阻流槽422完全对 齐。以此方式，下面的阻流端口入口的开度可以在完全打开与完全关闭之间 连续变化。

当对齐时(如图4所示，处于部分重叠)，这些阻流槽416和422可以允 许空气流进入阻流端口424中。阻流端口424是可以由压缩机壳体220的出 口件219形成的空间。该阻流端口424可以在全叶片和分流叶片的前导边缘 下游的高度处与叶轮240的基部处于流体连通。该阻流端口向压缩机入口202 打开可以允许空气流被吸入叶轮中并且可以防止压缩机阻流。

此外，示出了排放端口512。该排放端口可以有利地向压缩机入口202 打开并且可以通过允许压缩机出口处的过量压力再循环离开叶轮而有助于防 止压缩机喘振。本公开的排放端口可以相对于阻流端口424同心地并且距离 压缩机14的中心更远地安排。该排放端口的上游开口513用作在压缩机喘振 事件中使空气朝向压缩机入口202再循环的出口。

现在转向图5，示出了压缩机壳体的出口件219的区段。可以看到阻流端 口424位于叶轮(未示出)的周边处。在压缩机壳体的出口件219上可以看 到螺栓孔602在阻流端口424的外部。螺栓孔602可以用于将外部环形盘420 的凸起部分423与入口件221连接在一起。将这对环形盘布置成直接邻近于 阻流端口424可以提供增加的空气体积以便防止当阻流槽对齐时防止阻流。

现在转向图6，阻流端口424的出口425可以在该叶轮的高度处以使得它 位于全叶片250和分流叶片252二者的前导边缘的下游。阻流端口出口425 相对于压缩机入口202的这个高度可以有效地扩大压缩机的流动能力。当压 缩机达到阻流流量时，发动机控制器可以向致动器404发送信号以使该可致 动环形盘旋转，使得阻流槽416和422重叠，从而允许空气被全叶片和分流 叶片二者通过暴露的阻流端口入口419而吸入。将阻流端口入口419暴露至 压缩机入口202可以实质上将空气注入全叶片250和分流叶片252二者下游 的压缩机中(对应叶片的前导边缘用虚线指示出)。通向排放端口512的入口 或下游开口515位于分流叶片252的前导边缘上游、但是位于全叶片250的 前导边缘的下游。该排放端口的位置使得它可以帮助控制喘振。

参见图7，可以看到排放端口512在压缩机壳体的出口件219内对于阻流 端口424是在中央。排放端口512和阻流端口424分别包括结构件514和426。 这些结构件可以起作用来将出口件219的内壁保持在一起而使得排放端口512 和阻流端口424二者可以从出口件219的上游侧延伸到该压缩机壳体的内部 处的下部部分，在该下部部分处将定位叶轮(未示出)。

在图8至图13中示出了根据本公开的壳体处理的第二实施例。该第二实 施例采用了以上参照图3至图7所示的第一实施例所描述的一对环形盘。然 而，这些环形盘以及更大的压缩机壳体的形状、结构、相对尺寸和布局可以 在不背离本公开的情况下改变。参照图8至图13描述了此种改变的实例。

图8示出了从入口侧看到的压缩机14的透视图。压缩机入口202形成在 压缩机壳体220的入口件221中。第二实施例中的入口件221结合了用于阻 流槽控制器408的一体式壳体901。如以上参照图3所描述的，致动器可以控 制阻流槽控制器，该致动器可以是真空式、气动式或电动式致动器。杠杆臂 410可以连接至这样的致动器(在图8中未示出)上。该致动器的移动可以被 转移至杠杆臂410，从而使得致动器销412将可致动环形盘902相对于外部环 形盘906进行旋转。可致动环形盘902的这种旋转可以导致阻流槽904与外 部环形盘906的阻流槽对齐。此实施例的阻流槽904被示出为是用直线围成 的，与上文描述的圆形阻流槽不同。应理解的是，这些阻流槽可以采取任何 构型或形状，包括方形、矩形、圆形、椭圆形或其他，只要这些阻流槽可以 在该可致动环形盘与外部环形盘之间重叠。此外，这两个盘的阻流槽可以在 形状或大小上不相同。

如上，该可致动环形盘在其圆周处被外部环形盘906环绕，该外部环形 盘也可以在压缩机壳体的入口件221与出口件219之间形成界面。在这个实 施例中，压缩机壳体的出口件可以包括两个栓接在一起的件。上部部件225 被栓接到下部部件223上以形成压缩机壳体的出口件219。

现在转向图9，从与图8相同的有利位置示出了压缩机壳体处理的第二实 施例的视图，然而在图9中已经移除了压缩机壳体的入口件221以及出口件 的上部部件225。在这个视图中，可以看到阻流槽控制器408。

本公开的外部环形盘包括排放端口和阻流端口二者的上游壁。外部环形 盘906包括在其内部圆周处的插入部分921(在图10中可见)，该插入部分的 周边设计成可以将该可致动环形盘902容纳在其中。该插入部分可以允许可 致动环形盘搁置在外部环形盘内而与凸起部分423平齐。用于排放端口的入 口位于本公开的可致动环形盘902的凸起唇缘905的下游。该排放端口和阻 流端口将在下文参见图12和图13容易看到并且更详细进行描述。

在这对环形盘的中心处可以有叶轮240。在外部环形盘906与压缩机壳体 的出口件的下部部件223的界面处可以有内壳930。内壳930可以形成内部容 积、通道或端口，通过它们，在这些阻流槽对齐时空气可以流入叶轮的下部 部分中。该排放端口和阻流端口可以由该内壳形成为围绕压缩机轴向延伸的 同心的、圆柱形的通道。这个内壳还可以形成压缩机外壳220与这对环形盘 之间的界面，而使得它们能以堆叠的并且基本上气密的方式配合在一起。在 不同的实施例中，例如以上参照图3至图7所述的实施例中，这个内壳可以 是与压缩机壳体220的出口件219一体的，这样使得它们是单一的部件。

现在转向图10，示出了外部环形盘。本公开的外部环形盘包括沿着最靠 近压缩机入口202的表面的圆周的凸起部分923。该凸起部分923可以包括螺 栓孔932，这些螺孔用于将外部环形盘906附接在入口件221与出口件219的 上部部件225之间。

外部环形盘可以进一步包括插入部分921。该插入部分的圆周的大小可以 被确定成使得该可致动环形盘902可以搁置在插入部分921内。插入部分921 可以进一步包括阻流槽922。外部环形盘906的这些阻流槽922可以与可致动 环形盘902的这些阻流槽904对齐、或者可以偏离，这取决于致动器销412 的位置(在图11中示出)。

此实施例的外部环形盘906可以进一步包括排放端口934。该排放端口 934可以包括从插入部分921中心延伸的内壁936。这个内壁936可以通过结 构件937保持离开排放端口934，这样使得该排放端口934可以包括在压缩机 入口202中上游的开口935。该排放端口的上游开口935可以用作在喘振事件 中使空气再循环离开叶轮240而进入压缩机入口202中的出口。该排放端口 934在压缩机中的下游朝着叶轮240的基部延伸，这个取向将在下文中参照图 12更详细地加以描述。该排放端口的上游开口可以用作该排放端口的出口， 因为在喘振过程中这个端口将起作用以允许空气再循环离开叶轮240的顶部。

此实施例的外部环形盘906可以包括与图3至图7中所示第一实施例相 比更大范围的、本公开的压缩机壳体处理的内壁。一部分由凸缘924提供的 该外部环形盘906的更大深度可以允许将这些不同部件整合到该外部环形盘 中。然而，应了解的是，可以将例如在图4中以420示出的较扁平的环形盘 与包括类似于排放端口的内壁的外部压缩机外壳以及内壳相耦接，以便实现 本公开的目标。

现在转向图11，示出了该可致动环形盘902和阻流槽控制器408。该可 致动环形盘902可以被配置成搁置在外部环形盘906的插入部分921内。旋 转限制器938可以延伸超出该可致动环形盘902的基本上圆形的圆周。该旋 转限制器903被配置成用于配合在外部环形盘906的凸起部分923的带槽的 旋转槽907的范围内(在图9中示出)。该旋转限制器可以在该旋转槽内在该 旋转槽的大小所允许的程度上移动。这个带槽的区段提供了止挡件，使得该 可致动环形盘不能旋转超出阻流槽控制器408的控制边界。该旋转限制器的 长度可以沿着该可致动环形盘和外部环形盘由这些阻流槽的大小、形状和间 距来决定。

可致动环形盘902沿着其内圆周包括凸起的内唇缘905。这个凸起的内唇 缘可以从可致动环形盘的外圆周在朝向压缩机入口202的方向上升高并且可 以用于在排放端口壁936上延伸而不阻碍空气从排放端口934离开。凸起的 内唇缘905朝向排放端口934定向在图13中更容易看出。

可致动环形盘902可以包括阻流槽904。可致动环形盘902的这些阻流槽 904可以依赖于致动器销412所引起的该盘的旋转而与外部环形盘906的阻流 槽922对齐。可以在阻流槽控制器408的基部处看到致动器销412。这个销可 以在其基部处具有圆球，这个球搁置在该可致动环形盘上形成的带槽的阻流 选择器918内。该致动器界面的移动造成了该致动器销的旋转，使得该基部 推靠在阻流选择器918的凸起的侧壁上。对阻流选择器918的力可以导致可 致动环形盘902在外部环形盘的插入部分内旋转，从而致使这些阻流孔对齐 或不对齐。

现在转向图12，以透视图示出了根据本公开的压缩机壳体处理的第二实 施例的截面。这些环形盘可以被定位在入口件221与出口件219之间。该外 部环形盘906配合在可致动环形盘902的周边周围。在图12中，可致动环形 盘的阻流槽904与外部环形盘906的阻流槽922对齐。

当对齐时，这些阻流槽允许来自压缩机入口202的空气进入阻流端口入 口919中。阻流端口出口944在底部处可以通过内壳930形成并且在其上游 边缘处可以通过外部环形盘906形成。该阻流端口被安排成使得，当这些阻 流槽对齐时，空气可以在这些分流叶片252和全叶片250的前导边缘下游的 一个高度处被拉入叶轮240中。该阻流端口可以根据致动器销412的布置而 被打开或关闭。如果压缩机是处于阻流或接近阻流的状态下，则该阻流端口 可以被打开。

相反，排放端口934可以连续地朝压缩机入口202打开并且可以起作用 来防止喘振。分开端口入口942被安排在叶轮240的全叶片250的前导边缘 下游、但在分流叶片252的前导边缘上游的高度处。排放端口934的内壁936 被形成为外部环形盘906的最内部部分。内壁936的最靠近压缩机入口202 的上游边缘是从可致动环形盘902的凸起唇缘905朝下游偏移的，这样使得 可以在该排放端口朝压缩机入口202打开之处提供空间。

该外部环形盘906在入口件221与出口件219的上部部件225的结合点 处被保持在位。朝向压缩机的基部延伸的这个凸缘924可以形成该阻流端口 的壁并且此外可以提供可以与内壳930相连接的界面或结构部件。在本公开 的压缩机壳体处理的其他实施例中，内壳930和凸缘924可以整合到出口件 219中。压缩机的内部部件的不同取向的一个实例在上文中参考图3至图7进 行了描述。

转向图13，相同的部件在图12中被示出，但却是在截面视图中示出的。 在这个视图中可以看到部件沿着图13的水平轴线相对对齐。凸起的唇缘905 可以比可致动环形盘902的基部更靠近压缩机入口202。这个凸起的唇缘905 可以与内壁936间隔开，使得在排放端口934的、朝向压缩机入口202的空 气流连续打开的上游开口处看到了空隙。

此外，排放端口入口942的相对对齐可以比全叶片250的前导边缘与压 缩机入口202相距更远。阻流端口出口944与压缩机入口202相距还要远。 阻流端口出口944被安排成比全叶片250和分流叶片252的前导边缘更靠近 压缩机的基部。排放端口入口是排放端口的下游开口，而阻流端口出口是阻 流端口的下游开口，这是由于分别在喘振和阻流状况下穿过这两个空间的空 气流的方向。

在不背离本公开的意图的情况下，环形盘和本公开的其他压缩机部件的 形状和致动的变化是可能的。如由本公开的第一和第二示例性实施例所展示 的，部件的整合和形状可以不相同。部件的大小和形状、构造材料、控制信 号发送等的变更可以包含在本公开的范围内。

此外，对所描述的壳体处理的优化是可能的，因为可以使用主动式壳体 处理来扩大涡轮增压器的工作范围。然而，气体的流动、并且因此涡轮增压 器的工作范围可能不是独立于该涡轮增压器中其他元件(例如叶轮叶片和涡 轮叶片)的几何形状和空气动力学特性的。因此，将主动式壳体处理与空气 动力学压缩机和涡轮部件进行组合可以进一步扩大涡轮增压器的工作范围。 可以使用计算流体力学(CFD)来模拟压缩机叶片和涡轮叶片几何形状、排 放端口和注入端口的位置和大小等等对于穿过涡轮增压器的气体流动的影 响。CFD模拟还可以考虑到涡轮增压器中各个元件之间的相互依赖性。通过 改变涡轮增压器中元件的几何形状并且模拟对气体流动的影响，可以扩大涡 轮增压器的工作范围。CFD模拟软件是可商购的并且例如可以从宾夕法尼亚 州卡农斯堡(Canonsburg，PA)的ANSYS公司或比利时布鲁塞尔的NUMECA 国际公司购买。

现在转向图14，示出了根据本公开的一种方法。该方法1400可以代表用 于发动机控制器12的、可以储存在只读存储器106中的指令。方法1400可 以由发动机控制器12执行，以响应于多个发动机运行参数而调节本公开的这 些阻流槽。该方法在1402开始，其中估算和/或测量多个发动机运行参数。这 样的条件可以包括发动机速度、负载、空燃比、歧管绝对压力(MAP)和其 他。MAP可以指示压缩机功能，包括叶轮速度和压缩机流速。此外，可以使 用压缩机流量传感器，以确定针对给定的叶轮转速而言穿过该压缩机的空气 流。可以使用发动机速度、负载和空燃比来估算涡轮转速。此外，涡轮速度 和歧管压力可以用于估算压缩机流量，该压缩机流量可以用于确定压缩机是 否接近喘振或阻流的状况。

在1404，确定压缩机流量是否高于下限阈值。下限阈值可以基于阻流流 量进行选择。该下限阈值可以针对不同发动机或压缩机而不相同。该下限阈 值流量可以与叶轮的转速和穿过压缩机的流速相关。如果在1404，压缩机流 量不大于下限阈值(否)则该方法前进到1406，此时这些阻流槽保持关闭， 直到压缩机流量大于该下限阈值。

如果在1404，压缩机流量大于下限阈值(是)，则该方法前进到1408， 此时这些阻流槽是部分对齐的。通过致动器销412的旋转实现了部分对齐。 这些阻流槽的部分对齐将使阻流端口的入口朝向压缩机的入口打开、但可以 朝叶轮基部提供与这些阻流槽完全重叠或对齐情况下相比更少的空气流。

在1410，确定压缩机流量是否高于上限阈值。如果在1410，压缩机流量 不大于上限阈值(否)，则该方法前进到1412，此时这些阻流槽是部分对齐的。 如果在1410，压缩机流量大于该上限阈值(是)，则该方法前进到1414，此 时这些阻流槽是完全对齐的。这些阻流槽的完全对齐允许阻流端口入口最大 程度地暴露至压缩机入口。在一个替代性实施例中，可以存在单一的压缩机 流量阈值，高于该阈值时这些阻流槽将是完全对齐的。可替代地，高于单一 阈值，这些阻流槽可以按与压缩机流量高于阈值时相当的连续可变的方式从 最小程度的对齐变化至完全对齐。这些阻流槽在旋转限制器903处于该带槽 的旋转槽907的边缘处时可以是完全对齐的。该带槽的旋转槽907的另一个 边缘可以表示这些阻流槽被完全关闭的位置。

在1416，确定压缩机流量是否已下降到低于该下限阈值。如果压缩机流 量不低于该下限阈值(否)，则这些阻流槽保持部分或完全对齐，直到压缩机 流量下降到低于该下限阈值。如果在1416，压缩机流量低于该下限阈值(是)， 则在1420这些阻流槽被关闭。然后该方法返回。

本公开的方法和系统允许将一个内部排放端口的上游开口连续暴露至一 个压缩机入口而将通向阻流端口的一个入口间隙性地暴露至该压缩机入口。 在一个实例中，阻流的暴露可以是间歇性的，其中该入口在某些发动机工况 中没有暴露(例如，被堵住)并且在其他某些发动机工况中被暴露(部分地 和/或完全地，并且因此没有被堵住)。将该阻流端口的上游开口或入口选择性 地暴露至压缩机入口可以通过在发动机控制器12的控制下该可致动环形盘相 对于该外部环形盘的旋转来实现。这两个环形盘中的这些阻流槽的对齐可以 从不对齐改变到完全对齐、以及其间的不同程度，而使得进入阻流端口入口 中的空气流可以变化。这种空气流的变化可以在不同的压缩机流量阈值下采 用，以使得当压缩机流量逐渐接近阻流时可以进一步暴露阻流端口入口。例 如，向通向阻流端口的入口的暴露程度可以与超过压缩机流量阈值的一个流 量成比例地增加，这样使得这些阻流槽在更高的压缩机流量下越来越多地对 齐。

公开了用于涡轮增压器压缩机的系统和方法，该系统包括：可致动环形 盘，其中包括阻流槽；外部环形盘，其中包括阻流槽；以及致动器，用于使 该可致动环形盘相对于该外部环形盘旋转从而改变该可致动环形盘和该外部 环形盘的阻流槽的对齐。该致动器可以由发动机控制器响应于该压缩机的工 况来控制并且被致动以使阻流槽对齐。这些阻流槽的对齐允许空气被吸入叶 轮中，从而有效地扩大压缩机流动能力以防止压缩机阻流。

要注意，在此包括的这些实例控制与估算程序可以与多种不同发动机和/ 或车辆系统配置一起使用。在此阐述的这些特定程序可以表示任意数量的处 理策略如事件驱动、中断驱动、多任务处理、多线程处理等策略中的一种或 更多种。因此，所说明的各种步骤、操作或功能可以按照所示的顺序执行， 并列地执行，或在某些情况下省略。类似地，处理的顺序并不是实现所描述 的目标、特征和优点所必需的，而是仅提供用于说明和描述的方便。所示出 的步骤、操作或功能中的一个或更多个可以基于所使用的特定策略而被反复 执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图示地表示被编入发动机控 制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。

应明白，本文所公开的配置和方法实质上是示例性的，并且这些具体的 实施例不应被视作具有限制意义，因为各种变体是可能的。例如，上述技术 可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主 题包括多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖 且非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合以及 子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。 这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必要 也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特 性的其他组合以及子组合可以通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或 相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原权利要求的范围更宽、 更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。