СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ШУМА КОМПРЕССОРА ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ
SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING TURBOCHARGER COMPRESSOR NOISE

Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки США №14/841391, озаглавленной «СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ШУМА КОМПРЕССОРА ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ», поданной 31 августа 2015 г. Патентная заявка США №14/841391 является продолжением патентной заявки США №13/528622, озаглавленной «СИСТЕМА И СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ДЛЯ ШУМА КОМПРЕССОРА ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ», поданной 20 июня 2012 г., в настоящее время патент США №9303561. Все содержимое каждой из вышеперечисленных заявок настоящим полностью включено в настоящую заявку посредством ссылок во всех отношениях.
Область техники
Настоящая заявка относится к способам и системам для впускных систем двигателя, оборудованных компрессорами и использующими системы наддува, например, турбонагнетатели, и, в частности, варианты осуществления турбонагнетателя, способам и системам, в которых снижен шум, создаваемый компрессором турбонагнетателя.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели автомобиля могут содержать турбонагнетатели или механические нагнетатели, выполненные с возможностью подачи увеличенного количества воздуха во впускной коллектор двигателя и в камеру сгорания, посредством сжатия впускного воздуха турбокомпрессором. В некоторых случаях компрессор может приводиться в движение турбиной, выполненной с возможностью получения энергии из потока отработавших газов двигателя. В переходных и устойчивых режимах работы компрессоров проявляются недостатки, известные как шум, вибрация и жесткость ШВЖ (NVH), характеризуемые шумом с признаками свиста или просто свистом. Состояние свиста могут вызвать нежелательные или недопустимые уровни ШВЖ, что может также привести к помпажу турбонагнетателя или двигателя. В частности, турбонагнетатели, содержащие компрессор с корпусом с имеющим каналы бандажом, могут создавать проблемы в виде шума, создаваемого частотой прохождения лопаток ЧПЛ (BPF) рабочего колеса компрессора.
Были предприняты попытки уменьшить шум от компрессоров турбонагнетателя. Одна попытка содержит использование маленьких каналов, позволяющих нарушать пограничный слой в области поступающего потока текучей среды к турбонагнетателю. Другая попытка уменьшения шума раскрыта Даймером и др. в патентной публикации США 2010/0098532. Согласно Даймеру и др., предлагается уменьшить шум турбонагнетателя, возникающий в результате срыва потока, за счет углублений, охватывающих передний край разделительных лопаток компрессора. Углубление расположено ниже по потоку от переднего края главных лопаток, что обеспечивает путь для текучей среды вокруг вращающейся области срыва потока.
Другие попытки минимизации шума компрессора содержат различные патрубки для рециркуляции, в которых часть потока имеет возможность рециркуляции из области ниже по потоку к области выше по потоку через патрубок, отделенный от патрубка главного потока. Один пример такого подхода раскрыт Сираков и др. в патенте США 7942625. Сираков предлагает использовать отводной канал ниже по потоку от передней кромки лопатки, что позволяет части текучей среды, проходящей через компрессор, повторно циркулировать к области выше по потоку через внутреннюю полость и инжекционный патрубок.
Однако авторы настоящего изобретения обнаружили возможные недостатки в таких системах. Например, эти подходы не исследуют путь потока текучей среды компрессора в области передней кромки главной лопасти, и эти подходы не могут также эффективно решить проблему свистящего шума. Кроме того, эти подходы не предназначены для широкополосного частотного диапазона шумового свиста с минимальным воздействием на область потока текучей среды, и, в частности, эти подходы не решают проблему шума, возникающего в результате частоты прохождения лопаток рабочего колеса компрессора.
В одном примере раскрытые выше проблемы могут быть решены при использовании компрессора, содержащего: корпус; проходной канал, сформированный внутренней поверхностью корпуса; колесо компрессора, расположенное в указанном корпусе ниже по потоку от проходного канала и имеющее по меньшей мере одну главную лопатку; резонансную камеру, сформированную внутри корпуса, окружающую проходной канал и соединенную по текучей среде с проходным каналом через канал рециркуляции и отводной канал; и отверстие, сформированное между резонансной камерой и проходным каналом и соединенное с проходным каналом между каналом рециркуляции и отводным каналом. Согласно одному примеру, компрессор может дополнительно содержать устройство возмущения потока, сформированное проходным каналом, и отверстие может представлять собой одно из множества отверстий. Устройство возмущения потока может содержать изменение области поперечного сечения на пути движения потока, причем, это изменение, расположенное на передних краях главных лопаток компрессора, может уменьшить свист. Кроме того, варианты осуществления могут содержать компоненты устройства возмущения потока, размеры и пропорции которых могут быть измерены в соответствии с некоторой математической формулой, связывающей компоненты указанным способом с одной или несколькими заданными частотами шумового свиста. Таким образом, комбинация устройства возмущения потока и отверстий может нарушить движение потока воздуха через компрессор, что может повлиять на широкий частотный диапазон, соответствующий свисту, и, таким образом, может уменьшить уровень шума, создаваемого компрессором.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример схемы системы автомобиля, содержащей турбонагнетатель.
На фиг. 2 показан вид в аксонометрии турбонагнетателя, содержащего компрессор, с поперечным разрезом впускного отверстия компрессора.
На фиг. 3 показан поперечный разрез примера компрессора, содержащего первый вариант осуществления устройства возмущения потока и множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 4 показан увеличенный вид второго варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 5 показан увеличенный вид третьего варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 6 показан увеличенный вид четвертого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 7 показан увеличенный вид пятого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 8 показан увеличенный вид шестого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 9 показан поперечный разрез компрессора, содержащего седьмой вариант осуществления устройства возмущения потока и множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 10 показан увеличенный вид седьмого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 11 показан увеличенный вид восьмого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 12 показан увеличенный вид девятого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 13 показан увеличенный вид десятого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 14 показан увеличенный вид одиннадцатого варианта осуществления устройства возмущения потока и отверстия возмущения потока.
На фиг. 15 показан поперечный разрез компрессора, содержащего двенадцатый вариант осуществления устройства возмущения потока и множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 16 показан поперечный разрез компрессора, содержащего тринадцатый вариант осуществления устройства возмущения потока и множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 17 показан вид в аксонометрии впускного отверстия компрессора, где впускное отверстие содержит множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 18-20 показаны различные варианты осуществления компрессоров, содержащих множество отверстий возмущения потока.
На фиг. 21-26 показаны различные варианты осуществления компрессоров, содержащих устройство возмущения потока.
Фиг. 2-26 выполнены в некотором масштабе, хотя могут использоваться другие относительные размеры.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для компрессора турбонагнетателя. Система автомобиля, например, система автомобиля, показанная фиг. 1, может содержать двигатель, впускную систему двигателя, выпускную систему двигателя, и турбонагнетатель, присоединенный между впускной системой и выпускной системой. Турбонагнетатель, например, турбонагнетатель, показанный фиг. 2, содержит турбину, расположенную внутри выпускной системы, и компрессор, расположенный внутри впускной системы, причем турбина и компрессор соединены друг с другом посредством вала. Отработавшие газы из двигателя могут проходить через турбонагнетатель с возможностью вращения турбины, причем вращение турбины, приводит к вращению рабочего колеса компрессора. Когда рабочее колесо вращается, воздух может быть затянут во впускное отверстие компрессора и может проходить через центральный канал (который может быть назван в настоящем документе «проходной канал» или «впускной проходной канал») компрессора, например, через проходной канал, показанный фиг. 3.
Проходной канал может содержать устройство возмущения потока (которое может быть названо в настоящем документе «кольцевое устройство возмущения потока»), как показано на фиг. 3-16, и может дополнительно содержать по меньшей мере одно отверстие, как показано на фиг. 2-26. Например, диаметр проходного канала в устройстве возмущения потока может отличаться от диаметра проходного канала в областях выше по потоку от устройства возмущения потока. Резонансная камера (которая может быть названа в настоящем документе как «бандаж с каналами», «кольцевая камера» или просто «камера») окружает внешний периметр проходного канала и может содержать одно или несколько отверстий или проемов, сформированных между внутренним периметром проходного канала и резонансной камерой. Например, каждое отверстие может быть расположено на одинаковом расстоянии от каждого смежного отверстия, как показано на фиг. 17. В другом примере одно или несколько отверстий могут проходить в радиальном направлении относительно центральной оси проходного канала, как показано на фиг. 18. В другом примере одно или несколько отверстий могут проходить в угловом направлении относительно центральной оси, как показано на фиг. 19. В другом примере одно или несколько отверстий могут быть расположены на первом расстоянии от отводного канала и на втором расстоянии от канала рециркуляции, где первое расстояние отличается от второго расстояния, как показано на фиг. 20. В некоторых вариантах осуществления другое устройство возмущения потока (такое устройство может быть названо в настоящем документе «разрыв края») может быть расположено выше по потоку от отверстий, как показано на фиг. 21-24. В других вариантах осуществления устройство возмущения потока может быть расположено ниже по потоку от отводного канала, как показано на фиг. 25, и выше по потоку от колеса компрессора. В других вариантах осуществления устройство возмущения потока может быть расположено выше по потоку от отводного канала и ниже по потоку от отверстий, как показано на фиг. 26.
На фиг. 1 показана схема системы 116 автомобиля. Система 116 автомобиля содержит систему 118 двигателя, соединенную с выпускной системой 122 снижения токсичности отработавших газов. Система 118 двигателя содержит двигатель 110 с несколькими цилиндрами 130. Двигатель 110 содержит впускную систему 123 двигателя и выпускную систему 125 двигателя. Впускная система 123 двигателя содержит дроссель 162, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 144 посредством впускного патрубка 141. Выпускная система 125 двигателя содержит выпускной коллектор 148, соединенный по текучей среде с выпускным патрубком 135, выполненным с возможностью направления отработавших газов в атмосферу. Дроссель 162 может быть расположен во впускном патрубке 141 ниже по потоку от устройства наддува, например, от турбонагнетателя 150 или механического нагнетателя.
Турбонагнетатель 150 содержит компрессор 152, расположенный между впускным патрубком 141 и впускным коллектором 144. Например, компрессор 152 может представлять собой компрессор, имеющий бандаж с каналами, как показано фиг. 3 и раскрыто более подробно ниже. Компрессор 152 может, по меньшей мере, частично, приводиться в действие выпускной турбиной 154, расположенной между выпускным коллектором 148 и выпускным патрубком 135. Компрессор 152 может быть соединен с выпускной турбиной 154 посредством вала 156. Компрессор 152 может также, по меньшей мере, частично, приводиться в действие электромотором 158. В изображенном примере электромотор 158 показан соединенным с валом 156. Однако возможны другие подходящие для данного случая конфигурации электромотора.
В одном примере, электромотор 158 может работать за счет сохраненной электроэнергии, подаваемой от системного аккумулятора (не показанного на схеме), когда уровень электрического заряда аккумулятора больше порогового уровня заряда. Электрический мотор 158 выполнен с возможностью приведения в действие турбонагнетателя 150 (например, во время запуска двигателя), что позволяет обеспечить электрический наддув (e-boost) для подачи воздуха наддува. Таким образом, электромотор 158 может работать совместно с устройством наддува (например, с турбонагнетателем 150), обеспечивая увеличенную производительность устройства наддува (например, чтобы увеличить количество сжатого воздуха, выходящего из компрессора 152). Во время работы двигателя 110 отработавшие газы, создаваемые двигателем 110, могут вытекать из выпускного коллектора в выпускной патрубок 135 и приводить в движение выпускную турбину 154. Однако, если двигатель 110 не проработал достаточное количество времени (например, если промежуток времени, начиная с запуска двигателя 110, меньше порогового промежутка времени), то расход отработавших газов через выпускной патрубок 135 может быть не достаточно высоким, чтобы раскрутить выпускную турбину 154 до нормальной рабочей частоты вращения (например, до частоты вращения, необходимой для установившегося течения сжатого воздуха от компрессора 152). В результате электромотор 158 может быть приведен в действие с помощью аккумулятора, чтобы раскрутить выпускную турбину 154 (и, таким образом, привести в действие компрессор 152), пока массовый расход отработавших газов не увеличился выше порогового расхода. Следовательно, когда массовый расход отработавших газов увеличивается, можно уменьшить степень помощи, обеспеченной электромотором 158 (например, количество и/или продолжительность подачи электроэнергии на электромотор). Таким образом, во время работы турбонагнетателя, в зависимости от работы выпускной турбины, могут регулировать степень помощи, получаемой за счет мотора и обеспеченной электромотором 158.
Выпускная система 125 двигателя может быть соединена с выпускной системой 122 снижения токсичности отработавших газов, расположенной в выпускном патрубке 135. Выпускная система 122 снижения токсичности отработавших газов может содержать одно или несколько устройств 170 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга в выпускном патрубке 135. Одно или несколько устройств снижения токсичности отработавших газов 170 могут содержать трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр оксидов азота (NOx) для обедненной смеси, катализатор селективного каталитического восстановления СКВ (SCR) и т.д. Катализаторы могут быть выполнены с возможностью каталитического преобразования токсичных побочных продуктов сгорания, создаваемых в отработавших газах, например, различных оксидов азота NOx, несожженных углеводородов, монооксида углерода и т.д., в менее токсичные вещества перед выпуском в атмосферу. Однако на каталитическую эффективность катализатора может в большой степени влиять температура отработавших газов. Например, уменьшение количества оксидов азота NOx может потребовать более высоких температур, чем окисление монооксида углерода. При низких температурах могут также происходить нежелательные побочные реакции, например, с образованием аммиака и разновидностей N2O, что может оказать негативное влияние на эффективность снижения токсичности отработавших газов и ухудшить качество выбросов отработавших газов. Таким образом, каталитическая обработка отработавших газов может быть задержана до тех пор, пока не будет достигнута температура активации катализатора (катализаторов). Выпускная система 122 снижения токсичности отработавших газов может также содержать устройства для улавливания углеводородов, устройства для улавливания твердых частиц и другие соответствующие выпускные устройства снижения токсичности отработавших газов (не показанные на схеме). Следует учитывать, что в системе 118 двигателя могут быть использованы и другие компоненты, например, различные клапаны и датчики. Например, система 118 двигателя может дополнительно содержать множество впускных клапанов, выпускных клапанов, выпускные и/или впускные перепускные клапаны, температурные датчики, датчики расхода и т.д.
Система 116 автомобиля может дополнительно содержать управляющую систему 114. Показано, что управляющая система 114 может получать информацию от множества датчиков 117 (различные примеры которых раскрыты в настоящем документе) и посылать управляющие сигналы на множество приводов 181 (различные примеры которых раскрыты в настоящем документе). Например, датчики 117 могут содержать датчик 126 отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 148), температурный датчик 191 и датчик 193 давления (расположенный ниже по потоку от устройств 170 снижения токсичности отработавших газов). В различных местах в системе 116 автомобиля могут быть установлены и другие датчики, например, датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава. Приводы 181 в качестве примера могут содержать топливные инжекторы (не показанные на схеме), множество клапанов, насос и дроссель 162. Управляющая система 114 может содержать контроллер 112. Контроллер 112 может получать сигналы от различных датчиков, показанных на фиг. 1, и использовать различные приводы, показанные на фиг. 1, для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранимых в памяти контроллера. Например, регулирование количества впускного воздуха, поступающего в двигатель 110, может содержать регулирование положения дросселя 162, что позволяет увеличивать или уменьшать количество впускного воздуха, проходящего через впускной коллектор 144 к двигателю 110. В другом примере регулирование скорости компрессора 152 может содержать регулирование привода компрессора 152 (например, регулирование количества электроэнергии, подаваемой на электромотор 158), чтобы увеличивать или уменьшать частоту вращения компрессора 152.
На фиг. 2 показан пример турбонагнетателя 202, аналогичного турбонагнетателю 150, показанному фиг. 1, с видом в аксонометрии. Например, турбонагнетатель 202, показанный на фиг. 2, (как и другие раскрытые в настоящем документе турбонагнетатели и компрессоры) может входить в состав системы двигателя, например, в состав системы 118 двигателя, показанной на фиг. 1. Турбонагнетатель 202, показанный фиг. 2, содержит компрессор 200, аналогичный компрессору 152, показанному на фиг. 1, где компрессор 200 показан в поперечном разрезе. Компрессор 200 содержит корпус 203, конец 201 впускного отверстия, проходной канал 204 (который может в настоящем документе упоминаться как «центральный канал») и рабочее колесо 206, раскрытое ниже.
Проходной канал 204 компрессора 200 выполнен с возможностью направления воздуха от конца 201 впускного отверстия компрессора 200 к концу 213 выпускного отверстия, расположенного ниже по потоку от рабочего колеса 206. Проходной канал 204 может быть соединен с впускным патрубком (не показанным на фиг. 2), например, с впускным патрубком 141, показанным на фиг. 1 и раскрытым выше. Рабочее колесо 206 соединено с выпускной турбиной 207 посредством вала 209. Когда отработавшие газы проходят через выпускную турбину 207, они могут привести во вращение рабочее колесо 206, как раскрыто выше в отношении турбонагнетателя 150 на фиг. 1. Вращение рабочего колеса 206 позволяет направить воздух из впускного патрубка и через конец 201 впускного отверстия компрессора 200. Впускной воздух 211 может двигаться через проходной канал 204, через рабочее колесо 206 и в улитку 215. Затем сжатый впускной воздух может выходить из компрессора 200 через конец 213 выпускного отверстия.
В примере, показанном на фиг. 2, корпус 203 компрессора 200 представляет собой корпус с имеющим каналы бандажом. Другими словами, корпус 203 содержит резонансную камеру 208, окруженную внешним периметром проходного канала 204 и расположенную (например, сформированную) между наружной поверхностью 241 проходного канала 204 и внутренней поверхностью 242 корпуса 203. Наружная поверхность 241 проходного канала 204 и внутренняя поверхность 242 корпуса 203 соединена посредством множества распорок 210, проходящих от внутренней поверхности 242 к наружной поверхности 241 в перпендикулярном направлении к центральной оси 205 проходного канала 204. В раскрытых в настоящем документе примерах центральная ось проходного канала также представляет собой центральную ось корпуса и компрессора, и может быть названа таким образом.
Во время работы компрессора 200 (например, в то время, когда впускной воздух может проходить через конец 201 впускного отверстия и через проходной канал 204), вращение рабочего колеса 206 и поток впускного воздуха через компрессор 200 могут создавать шум. Резонансная камера 208 может быть использована для уменьшения шума, создаваемого компрессором 200. Например, когда впускной воздух движется через проходной канал 204, внутри проходного канала 204 может развиться акустический резонанс. За счет того, что проходной канал 204 окружен резонансной камерой 208, воздух может вытекать из проходного канала 204 в резонансную камеру 208 через отводной канал 214, уменьшая, таким образом, резонанс внутри проходного канала 204. Другими словами, отводной канал 214 обеспечивает соединение по текучей среде проходного канала 204 с резонансной камерой 208.
Однако, хотя резонансная камера 208 может уменьшать количество звуков, создаваемых компрессором 200, внутри резонансной камеры 208 может также развиться шум (например, акустический резонанс). Чтобы уменьшить количество шума, создаваемого резонансной камерой 208, отверстия 212 соединены с проходным каналом 204 выше по потоку от отводного канала 214. Каждое отверстие 212 проходит между проходным каналом 204 и резонансной камерой 208 в радиальном направлении относительно центральной оси 205, и каждое отверстие 212 обеспечивает соединение по текучей среде проходного канала 204 с резонансной камерой 208. Например, через отводной канал 214 в резонансную камеру 208 может попасть часть воздуха, двигающегося через проходной канал 204. Воздух, проходящий в резонансную камеру 208, может затем течь обратно в проходной канал 204 через одно или несколько отверстий 212. За счет направления воздуха из резонансной камеры 208 в проходной канал 204 можно уменьшить давление воздуха внутри резонансной камеры 208 и шум, создаваемый резонансной камерой 208. За счет направления воздуха из проходного канала 204 в резонансную камеру 208 через отводной канал 214 можно устранить первое количество шума, создаваемого компрессором 200, в то время как за счет направления воздуха из резонансной камеры 208 обратно в проходной канал 204 через одно или несколько отверстий 212 можно устранить второе количество шума, создаваемого компрессором 200.
На фиг. 2-17 показаны различные варианты осуществления компрессоров или частей компрессоров, причем в каждом варианте осуществления присутствует множество отверстий, выполненных с возможностью обеспечения соединения по текучей среде между резонансной камерой, окружающей проходной канал, и проходным каналом. В некоторых примерах компрессор может также содержать устройство возмущения потока, расположенное внутри проходного канала. Например, устройство возмущения потока может содержать ступеньку, где ступенька расположена под некоторым углом относительно центральной оси, в диапазоне между 10 и 170 градусами. В других примерах ступенька может иметь другие конфигурации и может быть сформирована несколькими поверхностями. Примеры ступенек, устройств возмущения потока и отверстий раскрыты ниже. В альтернативных вариантах осуществления компрессоры, показанные на фиг. 2-17, могут не содержать устройство возмущения потока и могут вместо этого содержать относительно прямой проходной канал с отверстиями, расположенными между проходным каналом и резонансной камерой.
На фиг. 3 показан поперечный разрез примера компрессора 300, аналогичного компрессору 152, показанному фиг. 1, или компрессору 200, показанному фиг. 2 и раскрытому выше. Компрессор 300 содержит корпус 322, имеющий конец 301 впускного отверстия и конец 331 выпускного отверстия. Проходной канал 304 внутри корпуса 322 выполнен с возможностью пропуска поступающего потока впускного воздуха 332 от конца 301 впускного отверстия к концу 331 выпускного отверстия и может иметь по существу непрерывную внутреннюю поверхность 328 (которая может быть названа в настоящем документе «внутренняя поверхность»). Показана центральная ось 330 проходного канала 304, где центральная ось 330 проходит через центр проходного канала 304. Колесо 306 компрессора расположено внутри корпуса 322 и содержит по меньшей мере одну главную лопатку 334. Колесо 306 компрессора соединено с валом 336 и выполнено с возможностью вращения внутри корпуса 322, что позволяет сжимать впускной воздух. Корпус 322 может содержать устройство 316 возмущения потока, выполненное с возможностью нарушения непрерывности внутренней поверхности 328. В примере, показанном на фиг. 3, устройство 316 возмущения потока расположено на переднем крае 326 по меньшей мере одной главной лопатки 334. Другими словами, устройство 316 возмущения потока выровнено в осевом направлении с передним краем 326 относительно центральной оси 330.
Проходной канал 304 может иметь по существу круглое поперечное сечение, и устройство 316 возмущения потока может представлять собой ступеньку 318 в том месте, где проходной канал 304 в большой степени уменьшается в диаметре (например, уменьшается от первого диаметра 327 до второго диаметра 329). В примере, показанном на фиг. 3, ступенька 318 представляет собой часть внутренней поверхности 328, проходящей в направлении к центральной оси 330. На фиг. 4 показан увеличенный вид ступеньки 318 и раскрыт ниже. За счет формирования устройства 316 возмущения потока в виде ступеньки 318, может быть уменьшена область поперечного сечения проходного канала 304. Например, когда проходной канал 304 имеет цилиндрическую форму (например, круглое поперечное сечение) как показано на фиг. 3, ступенька 318 позволяет уменьшить диаметр потока в проходном канале 304, что может уменьшить осевой впускной поток, и может также, или вместо этого, увеличить запас по помпажу компрессора (например, уменьшить вероятность помпажа компрессора во время работы компрессора 300), и уменьшить свист (например, уменьшить количество шума, создаваемого компрессором 300).
Корпус 322 компрессора 300 представляет собой корпус с имеющим каналы бандажом, аналогично корпусу 203, показанному на фиг. 2 и раскрытому выше. Компрессор 300 содержит резонансную камеру 308, сформированную корпусом 322 и окружающую проходной канал 304. Другими словами, как раскрыто выше со ссылкой на резонансную камеру 208, показанную на фиг. 2, резонансная камера 308 показанная на фиг. 3, сформирована между наружной поверхностью 341 проходного канала 304 и внутренней поверхностью 340 корпуса 322. Таким образом, резонансная камера окружает наружную сторону проходного канала 304 (например, окружает по всей его окружности). Распорка 342, аналогично распорке 210, показанной на фиг. 2, соединяет наружную поверхность 341 с внутренней поверхностью 340. Резонансная камера 308 соединена по текучей среде с проходным каналом 304 через отводной канал 314, канал 302 рециркуляции и множество отверстий 312. Например, отводной канал 314 и канал 302 рециркуляции могут представлять собой кольцевые каналы, сформированные внутренней поверхностью 328 проходного канала 304 и расположенные между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 (например, проходящие между внутренней поверхностью 328 и наружной поверхностью 341 проходного канала 304 в радиальном направлении относительно центральной оси 330), для обеспечения соединения по текучей среде проходного канала 304 с резонансной камерой 308. Другими словами, отводной канал 314 и канал 302 рециркуляции сформированы внутренней поверхностью 328 и проходят вдоль внутреннего периметра проходного канала 304. Отводной канал 314 расположен ниже по потоку от канала 302 рециркуляции относительно потока воздуха в проходном канале 304. Например, отводной канал 314 расположен ниже по потоку от переднего края 326 по меньшей мере одной главной лопатки 334, и канал 302 рециркуляции расположен выше по потоку от переднего края 326. Отводной канал 314 расположен таким образом, что часть воздуха, выходящего по меньшей мере из одной главной лопатки 334, когда колесо 306 компрессора вращается, может проходить через отводной канал 314 и в резонансную камеру 308. Затем воздух может пройти через резонансную камеру 308 и может вернуться в проходной канал 304 через канал 302 рециркуляции и/или через отверстия 312, причем количество воздуха, выходящего из резонансной камеры 308 в проходной канал 304 через канал 302 рециркуляции больше, чем количество воздуха, выходящего из резонансной камеры 308 в проходной канал 304 через отверстия 312, поскольку размер отверстий 312 меньше размера канала 302 рециркуляции, как раскрыто ниже.
В отличие от отводного канала 314 и канала 302 рециркуляции, отверстия 312 не являются кольцевыми каналами. Вместо этого, например, каждое отверстие 312 может проходить между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 в радиальном направлении относительно центральной оси 330, чтобы обеспечить соединение по текучей среде проходного канала 304 с резонансной камерой 308. Однако отверстия 312 не формируют кольцевое отверстие вокруг внутреннего периметра проходного канала 304. Вместо этого у каждого отверстия 312 может быть эллиптическое или круглое поперечное сечение, причем каждое отверстие 312 расположено на расстоянии от другого отверстия 312 таким образом, что каждое отверстие 312 формирует цилиндрический канал между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308. Например, каждое отверстие 312 может проходить между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 в радиальном направлении относительно центральной оси 330 (например, как показано на фиг. 18). В другом примере каждое отверстие 312 может проходить между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 в угловом направлении относительно центральной оси 330 (например, как показано на фиг. 19). Например, компрессор 300 может содержать три различных отверстия 312 в варианте осуществления, аналогичном отверстиям 212, показанным на фиг. 2, причем два отверстия 312 видны в поперечном разрезе, показанном на фиг. 3. Каждое отверстие 312 проходит от внутренней поверхности 328 проходного канала 304 к наружной поверхности 341 проходного канала 304. Таким образом, текучая среда (например, воздух) может двигаться между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 через каждое из отверстий 312 таким образом, что проходной канал 304 имеет соединение по текучей среде с резонансной камерой 308 посредством отверстий 312. Кроме того, текучая среда может двигаться между проходным каналом 304 и резонансной камерой 308 и через отводной канал 314, и через канал 302 рециркуляции. Однако, хотя проходной канал 304 имеет соединение по текучей среде с резонансной камерой 308 через канал 302 рециркуляции, количество воздуха, имеющего возможность движения в проходной канал 304 через канал 302 рециркуляции, намного меньше, чем количество воздуха, имеющего возможность движения в проходной канал 304 через конец 301 впускного отверстия. Кроме того, хотя проходной канал 304 дополнительно имеет соединение по текучей среде с резонансной камерой 308 через отверстия 312, количество воздуха, имеющего возможность движения в проходной канал 304 через отверстия 312, меньше, чем количество воздуха, имеющего возможность движения в проходной канал 304 через канал 302 рециркуляции. Таким образом, отверстия 312 могут уменьшать давление воздуха внутри резонансной камеры 308.
В примере движения текучей среды через проходной канал 304 воздух может проходить через конец 301 впускного отверстия компрессора 300 и двигаться через проходной канал 304 к колесу 306 компрессора. Поскольку воздух может двигаться к переднему краю 326 по меньшей мере одной главной лопатки 334, часть воздуха может течь в направлении устройства 316 возмущения потока (например, в направлении ступеньки 318) таким образом, что нарушается путь потока воздуха через проходной канал 304. Нарушение пути потока воздуха через проходной канал 304 посредством устройства 316 возмущения потока позволяет увеличить демпфирование резонансной частоты проходного канала 304 и, таким образом, уменьшить амплитуду шума, создаваемого компрессором 300. При некоторых условиях движения потока воздух имеет возможность движения по меньшей мере от одной главной лопатки 334, обеспечивая противоток относительно поступающего потока впускного воздуха 332. Устройство 316 возмущения потока может увеличить расширение противотока воздуха в проходной канал 304 для того, чтобы смешать воздух противотока с поступающим потоком впускного воздуха 332.
Поскольку воздух может двигаться мимо переднего края 326 по меньшей мере одной главной лопатки 334 в направлении конца 331 выпускного отверстия, часть воздуха имеет возможность движения через отводной канал 314 в резонансную камеру 308. Воздух, попадающий в резонансную камеру 308 через отводной канал 314, может быть повторно направлен обратно в проходной канал 304 через канал 302 рециркуляции. При прохождении части воздуха из проходного канала 304 в резонансную камеру 308 может быть уменьшено количество шума, обусловленного частотой прохода лопаток колеса 306 компрессора. Однако, поскольку воздух может двигаться через резонансную камеру 308, давление воздуха внутри резонансной камеры может создать нежелательный шум. Чтобы уменьшить давление воздуха внутри резонансной камеры 308 и нарушить путь потока воздуха через резонансную камеру 308, используются отверстия 312, чтобы обеспечить дополнительный путь потока воздуха из резонансной камеры 308 в проходной канал 304. Таким образом, первая часть воздуха, проходящего через резонансную камеру 308, может вытечь из резонансной камеры 308 через канал 302 рециркуляции и обратно в проходной канал 304, в то время как вторая часть воздуха (где вторая часть меньше первой части), может вытечь из резонансной камеры 308 через одно или несколько отверстий 312 и, таким образом, уменьшить давление воздуха внутри резонансной камеры 308. За счет выбора положения и размера отверстий 312 можно уменьшить амплитуду шума, создаваемого резонансной камерой 308.
На фиг. 4 показан увеличенный вид устройства 316 возмущения потока, показанного фиг. 3, со вторым примером ступеньки 405 устройства 316 возмущения потока, как показано штриховыми линиями. Как раскрыто выше с использованием фиг. 3, устройство 316 возмущения потока содержит ступеньку 318, которая может быть по существу круглой в случае по существу цилиндрического корпуса 322. Ступенька 318 сформирована первой частью 416 внутренней поверхности 328 проходного канала 304 (показанного на фиг. 3), первой поверхностью 414 ступеньки, и второй частью 418 внутренней поверхности 328. И первая часть 416, и вторая часть 418 внутренней поверхности 328 может проходить в параллельном направлении относительно центральной оси 330 проходного канала 304, а первая поверхность 414 ступеньки проходит между первой частью 416 и второй частью 418 (и соединена с ними) в перпендикулярном направлении относительно центральной оси 330.
В этой конфигурации внутренний угол 310 ступеньки 318 определен как соединение между первой частью 416 и первой поверхностью 414 ступеньки, а внешний угол 320 определен как соединение между первой поверхностью 414 ступеньки и второй частью 418. В результате внутренний угол 310 расположен вдоль первого диаметра 327 (показанного на фиг. 3), а внешний угол 320 расположен вдоль второго диаметра 329 (показанного на фиг. 3). Внутренний угол 310 может определять границы или содержаться в расположенной выше по потоку переходной части 402 ступеньки 318, а внешний угол 320 может определять границы или содержаться в расположенной ниже по потоку переходной части 404 ступеньки 318. Пример второй ступеньки 405 показан пунктирной линией, повернутой относительно ступеньки 318. Показано, что отверстие 312 расположено выше по потоку от ступеньки 318 (и второй ступеньки 405) вдоль проходного канала 304 относительно поступающего потока впускного воздуха 332 по меньшей мере к одной главной лопатке 334 (показанной на фиг. 3)
Показаны первая ось 408 и вторая ось 410, где первая ось 408 расположена перпендикулярно к ступеньке 318, а вторая ось 410 расположена перпендикулярно к поверхности 406 второй ступеньки (например, к поверхности второй ступеньки 405, обозначенной штриховой линией). Для некоторых примеров вариантов осуществления, ось, перпендикулярная поверхности ступеньки (например, первая ось 408, перпендикулярная первой поверхности 414 ступеньки), может быть параллельна центральной оси 330 корпуса 322 (например, средней линии корпуса 322) или общему направлению проходного канала 304. В другом примере вариантов осуществления, например, со второй ступенькой 405, ось, перпендикулярная поверхности ступеньки (например, вторая ось 410, перпендикулярная поверхности 406 второй ступеньки), может быть повернута на угол 412 относительно центральной оси 330 корпуса 322. Соответственно, в некоторых случаях (например, в примере второй ступеньки 405) ступенька может быть расположена под углом к поступающему потоку впускного воздуха 332. Угол 412 может иметь значение, например, в диапазоне между 0 и 80 градусами. В некоторых случаях угол 412 может быть равен приблизительно 45 градусам или может быть отрицательным. В различных других примерах устройство возмущения потока может содержать расположенную выше по потоку переходную часть 402 и/или расположенную ниже по потоку переходную часть 404, которые могут быть сформированы различными способами, как показано на фиг. 5-14 и раскрыто ниже.
На фиг. 5-9 показаны примеры альтернативных вариантов осуществления устройств возмущения потока, аналогичных устройству 316 возмущения потока, показанному на фиг. 3-4 и раскрытому выше. Например, альтернативные варианты осуществления, показанные на фиг. 5-9, могут быть расположены внутри компрессора, например, внутри компрессора 200, показанного на фиг. 2, или внутри компрессора 300, показанного на фиг. 3, вместо устройства 316 возмущения потока.
Каждый из вариантов осуществления показанных на фиг. 5-9, содержит отверстия 312, причем отверстия 312 показаны приблизительно в том же положении в каждом примере. В других примерах отверстия 312 могут быть расположены по-другому, и/или может использоваться другое количество отверстий 312. Например, в некоторых вариантах осуществления отверстия 312 могут быть расположены на большем или меньшем расстоянии от соответствующей ступеньки (например, от ступеньки 318) устройства возмущения потока (например, устройства 316 возмущения потока) в направлении, параллельном центральной оси 330, причем каждое отверстие 312 соединено по текучей среде с резонансной камерой (например, с резонансной камерой 208, окружающей проходной канал 204, как показано на фиг. 2, или с резонансной камерой 308, окружающей проходной канал 304, как показано на фиг. 3). В других вариантах осуществления может использоваться другое количество отверстий 312, например, два, четыре, пять и т.д. В других вариантах осуществления в устройстве возмущения потока могут отсутствовать отверстия 312. Хотя на фиг. 4-8, фиг. 10-14 и фиг. 17 не показана резонансная камера, соответствующая резонансная камера для каждого варианта осуществления может быть расположена внутри каждой конструкции, аналогично расположению резонансной камеры 208 вокруг проходного канала 204 (показанного на фиг. 2) или расположению резонансной камеры 308 вокруг проходного канала 304 (показанного на фиг. 3) и т.д.
На фиг. 5 показан увеличенный вид (например, аналогичный виду, показанному на фиг. 4) другого примера устройства возмущения потока, причем устройство 500 возмущения потока расположено внутри компрессора, например, внутри компрессора 200, показанного на фиг. 2, или внутри компрессора 300, показанного на фиг. 3. Устройство 500 возмущения потока, показанное на фиг. 5, содержит ступеньку 506, расположенную перпендикулярно к поступающему потоку впускного воздуха 332, аналогично ступеньке 318, показанной на фиг. 3-4 и раскрытой выше. Однако, хотя у устройства 500 возмущения потока, показанного на фиг. 5, есть схожесть с устройством 316 возмущения потока, показанного на фиг. 3-4, переходная часть 502, расположенная выше по потоку, и переходная часть 504, расположенная ниже по потоку, в устройстве 500 возмущения потока, имеют сглаженные (например, закругленные) углы, в отличие от внешнего угла 320 и внутреннего угла 310, которые показаны на фиг. 3-4 и раскрыты выше.
На фиг. 6 показан другой пример устройства 600 возмущения потока, аналогичного устройству 316 возмущения потока, показанному на фиг. 3-4, и устройству 500 возмущения потока, показанному фиг. 5. В отличие от устройства 316 возмущения потока и устройства 500 возмущения потока, устройство 600 возмущения потока содержит ступеньку 604, расположенную под углом 608 относительно поступающего потока впускного воздуха 332. Например, угол 608 может иметь значение в диапазоне между нулем и девяноста градусами, таким образом, что ступенька 604 не расположена перпендикулярно относительно поступающего потока впускного воздуха 332, и ступенька 604 дополнительно не расположена параллельно относительно поступающего потока впускного воздуха 332. В примере, показанном на фиг. 6, ступенька 604 расположена в устройстве 600 возмущения потока под углом между переходной частью 602, расположенной выше по потоку, и переходной частью 606, расположенной ниже по потоку. В этом примере переходные части, расположенные выше по потоку и ниже по потоку, содержат изогнутые поверхности, к которым присоединена ступенька 604. Ступенька 604, переходная часть 602, расположенная выше по потоку, и переходная часть 606, расположенная ниже по потоку, вместе могут сформировать непрерывную криволинейную поверхность. Таким образом, ступенька 604 может быть расположена под углом относительно направления движения поступающего потока впускного воздуха 332.
В некоторых вариантах осуществления устройства возмущения потока, например, в вариантах осуществления, показанных на фиг. 7-8, переходная часть, расположенная выше по потоку, и переходная часть, расположенная ниже по потоку, в устройстве возмущения потока, могут содержать части, имеющие обратное направление. Другими словами, части устройства возмущения потока могут начинаться таким образом, чтобы проходить ниже по потоку (например, относительно поступающего потока впускного воздуха) и затем проходить выше по потоку, по меньшей мере, на небольшое расстояние. Такие примеры раскрыты ниже с использованием фиг. 7-8.
На фиг. 7 показан другой пример устройства возмущения потока, расположенного внутри компрессора, например, внутри компрессора 200 или компрессора 300, показанных на фиг. 2 и фиг. 3-4 соответственно. Устройство 700 возмущения потока, показанное фиг. 7, содержит выступающий элемент 702 и углубленный элемент 704. Например, выступающий элемент 702 проходит в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332, в то время как углубленный элемент 704 проходит в том же самом направлении, что и поступающий поток впускного воздуха 332. Выступающий элемент 702 содержит внешние углы 706, а углубленный элемент содержит внутренние углы 708. В некоторых случаях, один или несколько внешних углов 706 и внутренних углов 708 могут образовывать квадратное сечение (например, могут быть прямыми углами), как показано на фиг. 7. В других примерах (например, как показано на фиг. 8 и, раскрыто ниже), один или несколько внешних углов 706 и внутренних углов 708 могут быть сглаженными (например, закругленными).
На фиг. 8 показан другой пример устройства возмущения потока. В этом примере устройство 800 возмущения потока содержит выступающий элемент 802 и углубленный элемент 804. В дополнительных примерах устройство 800 возмущения потока может содержать множество выступающих элементов 802 и/или углубленных элементов 804. Аналогично примеру, показанному фиг. 7 и раскрытому выше, выступающий элемент 802 проходит в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332, а углубленный элемент 804 проходит в том же самом направлении, что и поступающий поток впускного воздуха 332. Однако в примере устройства 800 возмущения потока, показанного фиг. 8, поверхности выступающего элемента 802 и углубленного элемента 804 имеют гладкие сопряжения (например, формируют непрерывно кривые поверхности) со смежными поверхностями. Например, в отличие от внешних углов 706 выступающего элемента 702 и внутренних углов 708 углубленного элемента 704, показанных на фиг. 7, выступающий элемент 802 и углубленный элемент 804, показанные на фиг. 8, содержат закругленные внешние углы 806 и закругленные внутренние углы 808. В некоторых примерах выступающий элемент и углубленный элемент могут быть по существу цилиндрическими элементами и могут иметь тороидальную форму.
На фиг. 9 показан поперечный разрез другого примера компрессора, аналогичного компрессору 200, показанному на фиг. 2, и компрессору 300, показанному на фиг. 3-4. Компрессор 900 содержит колесо 921 компрессора, расположенное в корпусе 902. Колесо 921 компрессора выполнено с возможностью вращения внутри корпуса 902, что позволяет сжимать поступающий поток впускного воздуха 332. Проходной канал 304 расположен внутри корпуса 902, выполнен с возможностью прохождения впускного воздуха и содержит по существу непрерывную внутреннюю поверхность 328. Компрессор 900 может также иметь устройство 912 возмущения потока, расположенное на переднем крае 920 главных лопаток 928 и выполненное с возможностью нарушения непрерывности внутренней поверхности 328.
Колесо 921 компрессора может также иметь разделительные лопатки 922 и/или другие отличительные признаки. Каждая разделительная лопатка 922 может иметь передний край 926, который может располагаться ниже по потоку относительно переднего края 920 главных лопаток 928. В различных вариантах осуществления (например, в примере, показанном на фиг. 9), устройство 912 возмущения потока может содержать ступеньку 909, расположенную перпендикулярно относительно центральной оси 330 компрессора 900. Устройство 912 возмущения потока соединено по текучей среде с резонансной камерой 906, причем проем 908 резонансной камеры 906 сформирован между ступенькой 909 устройства 912 возмущения потока и внутренней поверхностью 328. Размер и форма резонансной камеры 906 могут быть выбраны таким образом, чтобы уменьшить шумовой свист, создаваемый колесом 921 компрессора, и эта резонансная камера может иметь дополнительную соединение по текучей среде с проходным каналом 304 через отверстия 312. Например, аналогично вариантам осуществления, показанным на фиг. 2-4, три отверстия 312 расположены вдоль внутренней поверхности 328 и вокруг центральной оси 330 (например, вдоль внутреннего периметра проходного канала 304). Альтернативные варианты осуществления могут содержать различное количество и/или расположение отверстий 312. Отверстия 312 могут дополнительно уменьшать количество шума, создаваемого компрессором 900, за счет дополнительного возмущения потока воздуха, движущегося через проходной канал 304 и резонансную камеру 906.
Формулировка «на переднем крае главных лопаток» может относиться к предварительно выбранному максимальному расстоянию, на котором может быть расположено устройство возмущения потока относительно переднего края главной лопатки или главных лопаток. Предварительно выбранное максимальное расстояние может быть измерено в абсолютных единицах или может быть измерено относительно опорного расстояния между другими точками турбонагнетателя для раскрытого здесь варианта осуществления. Например, опорное расстояние может представлять собой продольное расстояние от переднего края до заднего края главной лопатки.
В некоторых примерах ступенька 909 устройства 912 возмущения потока может быть расположена по существу на одной прямой с передним краем 920 по меньшей мере одной главной лопатки 928 относительно направления движения потока. Другими словами, в некоторых примерах, воздух может вытекать по меньшей мере из одной главной лопатки и попадать в проем 908, сформированный устройством 912 возмущения потока. В некоторых примерах большинство устройств 912 возмущения потока могут быть расположены выше по потоку от переднего края 920 главных лопаток 928. Ступенька 909 устройства 912 возмущения потока может быть расположена на некотором расстоянии от переднего края 920 главных лопаток 928 в параллельном направлении относительно центральной оси 330 и на некотором расстоянии от главных лопаток 928. В некоторых случаях по меньшей мере часть устройства 912 возмущения потока может быть расположена выше по потоку от переднего края главных лопаток 928. В некоторых примерах ступенька 909 устройства 912 возмущения потока расположена по существу на одной прямой с передним краем 920 главных лопаток 928 компрессора, в радиальном направлении относительно центральной оси 330.
Проем 908, сформированный устройством 912 возмущения потока на внутренней поверхности 328 проходного канала, представляет собой кольцевой проем, проходящий вдоль внутреннего периметра проходного канала 304, причем проем 908 соединен по текучей среде с резонансной камерой 906. В данном примере резонансная камера 906 открыта в проходной канал 304 только через проем 908 и отверстия 312. Фраза «резонансная камера открыта в проходной канал только через проем и отверстия» может означать, что резонансная камера имеет границы (например, закрыта) везде, кроме мест расположения проема 908 и отверстий 312, где она открыта в проходной канал.
В некоторых примерах проем 908 и резонансная камера 906 могут быть сформированы как единая часть, и могут быть сформированы (например) в виде литой детали. В других примерах проем 908 и камера могут быть сформированы двумя или более частями корпуса 902. В других примерах проем 908 может быть вырезан внутрь проходного канала 304 и сформировано, например, как трубка или трубопровод и т.п., а резонансная камера 906 может представлять собой дополнительный объем (например, дополнительную закрытую часть) соединенный с внешней частью проходного канала 304, с обеспечением соединения по текучей среде между проходным каналом 304 и резонансной камерой 906 через проем 908 и отверстия 312.
Фиг. 10-14 иллюстрируют различные примеры вариантов осуществления устройств возмущения потока, которые могут располагаться внутри компрессора, например, внутри компрессора 200, компрессора 300 или компрессора 900, раскрытых выше. Каждый из вариантов осуществления, показанных на фиг. 10-14, дополнительно содержит отверстия 312, как раскрыто выше и показано с использованием фиг. 2-9. Отверстия 312 могут обеспечить дополнительный путь потока для воздуха, двигающегося через проходной канал (например, через проходной канал 304, показанный на фиг. 3-4).
Устройство 1100 возмущения потока, показанное на фиг. 10, содержит поверхность 1104 переднего края, скошенную в радиальном направлении, в противоположном направлении от центральной оси 330 компрессора. Устройство 1100 возмущения потока может также содержать торец 1102 ступеньки заднего края, который может в значительной степени уменьшить поперечное сечение проходного канала. Поверхность 1104 переднего края может быть смежной с торцом 1102 ступеньки устройства 1100 возмущения потока. В некоторых случаях поверхность 1104 переднего края может сформировать острый угол выше по потоку от торца 1102 ступеньки или может перейти в эту часть.
Устройство 1200 возмущения потока, показанное на фиг. 11, содержит поверхность 1204 переднего края, скошенную радиально внутрь в направлении к центральной оси 330 компрессора. Устройство 1200 возмущения потока может также содержать торец 1202 ступеньки заднего края, который может в значительной степени уменьшить поперечное сечение проходного канала. Поверхность 1204 переднего края может быть смежной с торцом 1202 ступеньки устройства 1200 возмущения потока. В некоторых случаях поверхность 1204 переднего края может сформировать тупой угол выше по потоку от торца 1202 ступеньки или может перейти в эту часть.
Устройство 1300 возмущения потока, показанное на фиг. 12, содержит поверхность 1304 переднего края, проходящую радиально внутрь в направлении к центральной оси 330 компрессора. Устройство 1300 возмущения потока может также содержать торец 1302 ступеньки заднего края, который может в значительной степени уменьшить поперечное сечение проходного канала. Поверхность 1304 переднего края может быть расположена отдельно от торца 1302 ступеньки устройства 1300 возмущения потока. В некоторых случаях поверхность 1304 переднего края может сформировать прямой угол выше по потоку от торца 1302 ступеньки или может перейти в эту часть.
Устройство 1400 возмущения потока, показанное на фиг. 13, содержит поверхность 1404 переднего края, расположенную отдельно от торца 1402 ступеньки. Поверхность 1404 переднего края может сформировать расположенную выше по потоку сторону кольцевого канала 1406, а торец 1402 ступеньки может сформировать расположенный ниже по потоку край кольцевого канала 1406.
Устройство 1500 возмущения потока, показанное на фиг. 14, содержит поверхность 1508 переднего края, расположенную отдельно от торца 1502 ступеньки. Поверхность 1508 переднего края может сформировать расположенную выше по потоку сторону кольцевого канала 1510, а торец 1502 ступеньки может сформировать расположенный ниже по потоку край кольцевого канала 1510. В некоторых случаях поверхность 1508 переднего края может сформировать отрицательный угол выше по потоку от торца 1502 ступеньки или может перейти в эту часть.
На фиг. 15 показан поперечный разрез другого примера компрессора, аналогичного компрессорам, показанным на фиг. 2-3 и фиг. 9. Компрессор 1600, показанный фиг. 15, содержит корпус 1618, конец 1602 впускного отверстия и проходной канал 1606. Например, корпус 1618, конец 1602 впускного отверстия и проходной канал 1606 могут быть аналогичны корпусу 203, концу 201 впускного отверстия и проходному каналу 204, показанным на фиг. 2 и раскрытым выше. Компрессор 1600 дополнительно содержит колесо 1616 компрессора, соединенное с валом 1610 и выполненное с возможностью вращения внутри корпуса 1618, причем колесо 1616 компрессора содержит по меньшей мере одну главную лопатку 1608 с передним краем 1614.
Проходной канал 1606 соединен по текучей среде с резонансной камерой 1612 через отводной канал 314, отверстия 312 и канал 302 рециркуляции, которые аналогичны примерам, показанным на фиг. 2-3 и раскрытым выше. Как раскрыто выше в отношении варианта осуществления, показанного фиг. 3, отводной канал 314 расположен ниже по потоку от переднего края 1614 по меньшей мере одной главной лопатки 1608 относительно поступающего потока впускного воздуха 332, а канал 302 рециркуляции расположен выше по потоку от переднего края 1614, причем отверстия 312 расположены между отводным каналом 314 и каналом 302 рециркуляции (например, ниже по потоку от канала 302 рециркуляции и выше по потоку от отводного канала 314). Во время вращения колеса 1616 компрессора воздух может быть направлен по меньшей мере одной главной лопаткой 1608 в резонансную камеру 1612 через отводной канал 314. Первая часть воздуха может проходить через резонансную камеру 1612 и обратно к проходному каналу 1606 через канал 302 рециркуляции, в то время как вторая часть воздуха может проходить через резонансную камеру 1612 и обратно к проходному каналу 1606 через отверстия 312, причем первая часть больше, чем вторая часть.
Проходной канал 1606 содержит устройство 1604 возмущения потока, расположенное ниже по потоку от отверстий 312 и ниже по потоку от переднего края 1614 главной лопатки 1608. Другими словами, устройство 1604 возмущения потока расположено ниже по потоку (относительно поступающего потока впускного воздуха 332) от оси 1626, причем ось 1626 расположена вдоль переднего края 1614 и проходит в радиальном направлении относительно центральной оси 330. В альтернативных вариантах осуществления устройство 1604 возмущения потока может быть расположено по меньшей мере, частично, на одной прямой с осью 1626, таким образом, что ось 1626 пересекает устройство 1604 возмущения потока. В других вариантах осуществления устройство 1604 возмущения потока может быть расположено выше по потоку от оси 1626 (например, выше по потоку от переднего края 1614). Однако в каждом примере раскрытых выше вариантов осуществления отводной канал 314 расположен ниже по потоку от отверстий 312, причем отверстия 312 расположены ниже по потоку от канала 302 рециркуляции, и устройство возмущения потока расположено между отводным каналом 314 и отверстиями 312. Таким образом, поток воздуха, вытекающего из резонансной камеры 1612 через отверстия 312, может быть дополнительно нарушен устройством 1604 возмущения потока, расположенным ниже по потоку от отверстий 312, что позволяет уменьшить количество шума, создаваемого воздухом, проходящим через компрессор.
Устройство возмущения потока содержит первую поверхность 1620, вторую поверхность 1622 и третью поверхность 1624, причем первая поверхность 1620 и третья поверхность 1624 расположены приблизительно параллельно центральной оси 330. В примере, показанном на фиг. 15, проходной канал 1606 имеет цилиндрическую форму, а третья поверхность 1624 смещена относительно первой поверхности 1620 в направлении к центральной оси 330. В результате, диаметр проходного канала 1606, определенный третьей поверхностью 1624, меньше диаметра проходного канала 1606, определенного первой поверхностью 1620. Вторая поверхность 1622 расположена под углом относительно первой поверхности 1620 и третьей поверхности 1624 и соединяет первую поверхность 1620 и третью поверхность 1624. Например, вторая поверхность 1622 может проходить между первой поверхностью 1620 и третьей поверхностью 1624 без искривления (например, может проходить непосредственно от края первой поверхности 1620 к краю третьей поверхности 1624 без изгибов). В другом примере вторая поверхность 1622 может быть гладко изогнута и может проходить непрерывно между первой поверхностью 1620 и третьей поверхностью 1624 таким образом, что первая поверхность 1620, вторая поверхность 1622 и третья поверхность 1624 вместе формируют гладкую поверхность без острых и/или резких краев или углов, причем диаметр проходного канала 1606 в месте расположения первой поверхности 1620 больше диаметра проходного канала 1606 в месте расположения третьей поверхности 1624.
На фиг. 16 показан другой пример компрессора 1700, аналогичного компрессору 1600, показанному на фиг. 15. Аналогичные компоненты, содержащиеся и в компрессоре 1700, и в компрессоре 1600, маркированы одинаково и могут не упоминаться повторно во время раскрытия компрессора 1700 ниже.
Компрессор 1700 содержит корпус 1718, впускное отверстие 1702 и проходной канал 1706. Проходной канал 1706 содержит устройство 1704 возмущения потока. В примере, показанном фиг. 16, устройство 1704 возмущения потока сформировано первой поверхностью 1709, второй поверхностью 1710, третьей поверхностью 1711 и четвертой поверхностью 1712, причем первая поверхность 1709 и четвертая поверхность 1712 расположены приблизительно параллельно центральной оси 330, а вторая поверхность 1710 и третья поверхность 1711 расположены под углом относительно первой поверхности 1709 и четвертой поверхности 1712. Вторая поверхность 1710 присоединена к третьей поверхности 1711 в месте, расположенном на некотором большем расстоянии от центральной оси 330, по сравнению с аналогичным расстоянием для первой поверхности 1709 и для четвертой поверхности 1712. Вторая поверхность 1710 дополнительно присоединена к первой поверхности 1709, а третья поверхность 1711 дополнительно присоединена к четвертой поверхности 1712. В этой конфигурации диаметр проходного канала 1706 в том месте, где вторая поверхность 1710 присоединена к третьей поверхности 1711, больше диаметра проходного канала 1706 в месте расположения первой поверхности 1709 или в месте расположения четвертой поверхности 1712.
В одном примере, вторая поверхность 1710 может проходить по направлению и присоединяться к третьей поверхности 1711 без искривления, а третья поверхность 1711 может проходить по направлению и присоединяться к четвертой поверхности 1712 без искривления. Другими словами, могут быть сформированы края с явно выраженной кромкой в местах сопряжения первой поверхности 1709 и второй поверхности 1710, второй поверхности 1710 и третьей поверхности 1711, а также третьей поверхности 1711 и четвертой поверхности 1712. В другом примере места сопряжения первой поверхности 1709 и второй поверхности 1710, второй поверхности 1710 и третьей поверхности 1711, а также третьей поверхности 1711 и четвертой поверхности 1712, могут быть изогнуты таким образом, что первая поверхность 1709, вторая поверхность 1710, третья поверхность 1711 и четвертая поверхность 1712 вместе формируют гладкую область проходного канала 1706 (например, область без явно выраженных углов). Внутри гладкой области, как раскрыто выше, диаметр проходного канала 1706 между второй поверхностью 1710 и третьей поверхностью 1711 больше диаметра проходного канала 1706 в месте расположения первой поверхности 1709 или в месте расположения четвертой поверхности 1712. В других примерах только вторая поверхность 1710 и третья поверхность 1711 могут быть изогнутыми (например, могут образовывать гладкое место соединения, как раскрыто выше), или только первая поверхность 1709 и вторая поверхность 1710 могут быть изогнутыми и т.д.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 16, устройство 1704 возмущения потока расположено ниже по потоку от отверстий 312 и ниже по потоку от переднего края 1614 главной лопатки 1608. Другими словами, устройство 1704 возмущения потока расположено ниже по потоку (относительно поступающего потока впускного воздуха 332) от оси 1626 (как раскрыто выше с использованием фиг. 15). В альтернативных вариантах осуществления устройство 1704 возмущения потока может быть расположено, по меньшей мере, частично, на одной прямой с осью 1626 таким образом, что ось 1626 пересекает устройство 1704 возмущения потока. В других вариантах осуществления устройство 1704 возмущения потока может быть расположено выше по потоку от оси 1626 (например, выше по потоку от переднего края 1614). Однако в каждом примере раскрытых выше вариантов осуществления отводной канал 314 расположен ниже по потоку от отверстий 312, причем отверстия 312 расположены ниже по потоку от канала 302 рециркуляции, и устройство 1704 возмущения потока расположено между отводным каналом 314 и отверстиями 312. Таким образом, поток воздуха, вытекающего из резонансной камеры 1612 через отверстия 312, может быть дополнительно нарушен устройством 1704 возмущения потока, расположенным ниже по потоку от отверстий 312, что позволяет уменьшить количество шума, создаваемого воздухом, проходящим через компрессор. Хотя компрессор 1600, показанный на фиг. 15, и компрессор 1700, показанный на фиг. 16, содержат устройство возмущения потока (устройство 1604 возмущения потока и устройство 1704 возмущения потока соответственно), в дополнительных вариантах осуществления может отсутствовать устройство возмущения потока. Другими словами, в некоторых примерах, варианты осуществления компрессора, содержащего множество отверстий (например, отверстий 312), как раскрыто выше с использованием фиг. 2-16 и ниже с использованием фиг. 17, могут содержать устройство возмущения потока (например, такие варианты осуществления, как раскрытые выше с использованием фиг. 2-16), а в других примерах компрессор может не содержать устройство возмущения потока, и вместо этого может содержать гладкий и относительно прямой (например, непрерывный, с относительно однородным диаметром) проходной канал, как обозначено штриховой линией 1750, показанной на фиг. 16. Например, штриховая линия 1750 может обозначать форму проходного канала 1706 в альтернативном варианте осуществления компрессора 1700, который не содержит устройство 1704 возмущения потока. Такие варианты осуществления, тем не менее, содержат отводной канал, отверстия, резонансную камеру и канал рециркуляции, как раскрыто выше, но не содержат устройство возмущения потока.
На фиг. 17 показан пример впускного отверстия 1803 компрессора, такого как компрессоры, показанные на фиг. 2-3, на фиг. 9 и на фиг. 15-16. Проходной канал 1801 сформирован впускным отверстием 1803, причем этот канал аналогичен проходным каналам, раскрытым выше в отношении компрессоров, раскрытых выше. Центральная ось 330 показана для иллюстрации относительного расположения множества отверстий, сформированных впускным отверстием 1803, причем эти отверстия аналогичны отверстиям 312, показанным на фиг. 2-9 и на фиг. 10-16 и раскрытым выше. Например, впускное отверстие 1803 может содержать три отверстия, в том числе, первое отверстие 1810, показанное на фиг. 17, а положение второго отверстия и третьего отверстия обозначены номерами 1812 и 1814 соответственно. Первая ось 1802 проходит через центр первого отверстия 1810 и параллельна направлению, в котором первое отверстие 1810 проходит относительно центральной оси 330. Вторая ось 1804 проходит через центр второго отверстия 1812 и параллельна направлению, в котором второе отверстие 1812 проходит относительно центральной оси 330. Третья ось 1806 проходит через центр третьего отверстия 1814 и параллельна направлению, в котором третье отверстие 1814 проходит относительно центральной оси 330.
В примере, показанном фиг. 17, первое отверстие 1810, второе отверстие 1812 и третье отверстие 1814 повернуты друг относительно друга и расположены вокруг центральной оси 330. Другими словами, первая ось 1802 и вторая ось 1804 пересекают центральную ось 330 (например, они расположены радиально относительно центральной оси 330), и повернуты друг относительно друга на первый угол 1808. Кроме того, первая ось 1802 и третья ось 1806 пересекают центральную ось 330 и повернуты друг относительно друга на второй угол 1816, причем вторая ось 1804 и третья ось 1806 повернуты друг относительно друга на третий угол (не показанный на схеме). В примере, показанном фиг. 17, первый угол, второй угол и третий угол имеют одинаковое значение (например, первое отверстие 1810, второе отверстие 1812 и третье отверстие 1814 повернуты относительно каждого смежного отверстия на тот же самый угол и расположены на одинаковом расстоянии от каждого смежного отверстия). В альтернативных вариантах осуществления одно или несколько отверстий могут быть повернуты относительно смежных отверстий на различные углы, и/или может существовать другое количество отверстий, например, четыре, пять и т.д. Например, в некоторых вариантах осуществления расстояние между первым отверстием и вторым отверстием может быть больше, чем расстояние между вторым отверстием и третьим отверстием. Альтернативные варианты осуществления могут содержать дополнительные конфигурации промежутков между отверстиями. Кроме того, в некоторых примерах отверстия могут быть расположены ближе или дальше от переднего края по меньшей мере одной главной лопатки компрессора (например, от переднего края 1614, показанного на фиг. 15-16), причем каждое отверстие, тем не менее, расположено между отводным каналом и каналом рециркуляции (например, между отводным каналом 314 и каналом 302 рециркуляции, как показано на фиг. 15-16). В других примерах каждое отверстие может быть расположено иначе относительно другого отверстия в направлении к переднему краю или в направлении от переднего края по меньшей мере одной главной лопатки (например, в направлении центральной оси 330).
В некоторых примерах у отверстий может быть другой размер (например, диаметр проема) и/или другая форма, по сравнению с примерами, показанными на фиг. 2-17. Например, в одном варианте осуществления каждое отверстие может иметь диаметр, равный четырем миллиметрам. В альтернативном варианте осуществления каждое отверстие может иметь диаметр, равный шести миллиметрам. В другом варианте осуществления одно или несколько отверстий могут иметь диаметр, равный четырем миллиметрам, а остальные отверстия могут иметь диаметр, равный шести миллиметрам. В других вариантах осуществления возможно использование дополнительных размеров (например, диаметров), причем все отверстия могут иметь одинаковый размер, или одно или несколько отверстий могут иметь размер, отличающийся от размера других отверстий. В других примерах одно или несколько отверстий могут отличаться по форме, например, иметь форму эллипса, прямоугольника и т.д., причем все отверстия могут иметь одинаковую форму, или одно или несколько отверстий могут иметь форму, отличающуюся от формы других отверстий.
На фиг. 18-26 показаны отдельные варианты осуществления компрессоров, содержащих множество отверстий и/или устройство возмущения потока. Например, на фиг. 18-20 показаны частичные поперечные разрезы вариантов осуществления компрессоров, содержащих множество отверстий, но не содержащих устройство возмущения потока, в то время как на фиг. 21-26 показаны частичные поперечные разрезы вариантов осуществления компрессоров, содержащих и множество отверстий, и устройство возмущения потока. Следует отметить, что варианты осуществления, показанные на фиг. 21-26, могут содержать любые варианты осуществления отверстий, показанные на фиг. 18-20 и раскрытые ниже.
На фиг. 18 показан пример компрессора, содержащего резонансную камеру 1850 (аналогичную резонансной камере 308, показанной на фиг. 3, резонансной камере 1612, показанной на фиг. 16-17 и т.д.), отводной канал 1856 (аналогичный отводному каналу 314, показанному на фиг. 3 и фиг. 16-17), канал рециркуляции 1858 (аналогичный каналу 302 рециркуляции, показанному на фиг. 3 и фиг. 16-17), которые расположены выше по потоку от отводного канала 1856, и множество отверстий 1860 (аналогичных отверстиям 312, показанным на фиг. 3-16), расположенных между каналом рециркуляции 1858 и отводным каналом 1856.
Проходной канал 1853 (аналогичный проходному каналу 304, показанному на фиг. 3-14, проходному каналу 1606, показанному на фиг. 15, и проходному каналу 1706, показанному на фиг. 16) содержит первую поверхность 1859, расположенную ниже по потоку от отводного канала 1856, вторую поверхность 1862, расположенную между отводным каналом 1856 и отверстиями 1860 в направлении центральной оси 330, и третью поверхность 1866, расположенную выше по потоку от канала 1858 рециркуляции. Первая поверхность 1859, вторая поверхность 1862 и третья поверхность 1866 представляют собой кольцевые поверхности, определяющие форму проходного канала 1853, аналогично примерам, показанным на фиг. 2 и фиг. 15-16. В примере, показанном на фиг. 18, первая поверхность 1859, вторая поверхность 1862 и третья поверхность 1866 представляют собой кольцевые поверхности, расположенные на одинаковом расстоянии вокруг центральной оси 330. Другими словами, в поперечном разрезе, показанном на фиг. 18, первая поверхность 1859, вторая поверхность 1862 и третья поверхность 1866 показаны параллельными друг относительно друга и выровненными по общей оси 1851, причем общая ось 1851 параллельна центральной оси 330 и расположена на некотором расстоянии от центральной оси 330.
В примере, показанном фиг. 18, отверстия 1860 проходят от проходного канала 1853 к резонансной камере 1850 в радиальном направлении относительно центральной оси 330. Другими словами, каждое отверстие 1860 проходит в направлении, параллельном радиальной оси 1852. Отверстия 1860 сформированы второй поверхностью 1862 в направлении вокруг центральной оси 330 и равноудалены от отводного канала 1856 и канала 1858 рециркуляции. Как раскрыто выше в отношении отверстий, показанных фиг. 17, отверстия 1860 не являются кольцевыми каналами. Вместо этого каждое отверстие 1860 имеет круглую или эллиптическую форму, если смотреть со стороны центральной оси 330, и каждое отверстие 1860 не совпадает с другим отверстием 1860.
На фиг. 19 показан альтернативный вариант осуществления отверстий. В примере, показанном фиг. 19, отверстия 1902 проходят от проходного канала 1853 к резонансной камере 1850 в направлении, определяемом некоторым углом относительно центральной оси 330. Другими словами, ось 1904 пересекает центральную ось 330 под углом 1900 относительно центральной оси 330, и каждое отверстие 1902 проходит вдоль оси 1904 между проходным каналом 1853 и резонансной камерой 1850. Хотя показано, что ось 1904 расположена под углом приблизительно сорок пять градусов относительно центральной оси 330, в альтернативных вариантах осуществления ось 1904 может быть расположена относительно центральной оси 330 под другим углом, например, двадцать пять градусов, семьдесят пять градусов и т.д. В каждом из вариантов осуществления, отверстия 1902 проходят вдоль оси 1904 таким образом, что каждое отверстие 1902 повернуто относительно центральной оси 330 на такой же угол, на который ось 1904 повернута относительно центральной оси 330. Кроме того, хотя отверстия 1902 повернуты относительно центральной оси 330, каждое отверстие 1902 расположено равноудаленно между отводным каналом 1856 и каналом 1858 рециркуляции, как раскрыто выше в отношении отверстий 1860, показанных на фиг. 18. В некоторых вариантах осуществления, например, как показано на фиг. 20 и раскрыто ниже, могут использоваться одно или несколько отверстий, расположенных на другом расстоянии между отводным каналом 1856 и каналом 1858 рециркуляции.
На фиг. 20 показаны отверстия 2002, аналогичные отверстиям 1860, показанным на фиг. 18 и раскрытым выше, но расположенные ближе к отводному каналу 1856, чем к каналу 1858 рециркуляции. Другими словами, одно или несколько отверстий 2002 могут быть расположены на первом расстоянии 2003 от отводного канала 1856 и могут быть расположены на втором расстоянии 2005 от канала 1858 рециркуляции, причем второе расстояние 2005 больше первого расстояния 2003. В альтернативных вариантах осуществления первое расстояние 2003 и второе расстояние 2005 могут отличаться от расстояний, показанных на фиг. 20. Например, в одном из вариантов осуществления первое расстояние 2003 может быть больше, чем второе расстояние 2005 таким образом, что одно или несколько отверстий 2002 будут расположены ближе к каналу 1858 рециркуляции, чем к отводному каналу 1856. Кроме того, хотя отверстия 2002, показанные на фиг. 20, аналогичны отверстиям 1860, показанным на фиг. 18 (например, отверстия 2002 проходят радиально относительно центральной оси 330), другие варианты осуществления могут содержать отверстия, проходящие под углом относительно центральной оси 330, например, как отверстия 1902, показанные на фиг. 19 и раскрытые выше. Другими словами, альтернативные варианты осуществления могут содержать различные комбинации форм отверстий, их положений, размеров и т.д., как показано на фиг. 18-20 и раскрыто выше.
На фиг. 21-26 показаны примеры второго устройства возмущения потока (которое может быть названо в настоящем документе «разрыв края» или «область сужения» и/или «область расширения» проходного канала), причем второе устройство возмущения потока обособлено и отделено от устройств возмущения потока, раскрытых выше и показанных на фиг. 3-16. На фиг. 21-26 показан вариант осуществления отверстий, аналогичный варианту осуществления на фиг. 18. Следует учитывать, что варианты осуществления, показанные на фиг. 21-26, могут содержать альтернативные варианты осуществления отверстий (например, имеющих другую форму, размер, положение и т.д.), аналогичные вариантам осуществления, показанным на фиг. 19, фиг. 20 или раскрытым выше.
На фиг. 21 показан первый пример разрыва 2101 края, расположенного выше по потоку от отводного канала 1856 и отверстия 1860. Разрыв 2101 края содержит первую вдавленную поверхность 2102, проходящую в направлении под углом относительно центральной оси 330 на первое значение, вторую вдавленную поверхность 2104, проходящую в направлении, повернутом относительно центральной оси 330 на второе значение, и параллельную поверхность 2106, проходящую в параллельном направлении относительно центральной оси 330. К первой вдавленной поверхности 2102 присоединена вторая вдавленная поверхность 2104, причем и первая вдавленная поверхность 2102, и вторая вдавленная поверхность 2104 сформированы второй поверхностью 1862. Первая вдавленная поверхность 2102 расположена таким образом, что расстояние от центральной оси 330 до точек вдоль первой вдавленной поверхности 2102 меньше, чем расстояние от центральной оси 330 до точек вдоль второй вдавленной поверхности 2104. Другими словами, первая вдавленная поверхность 2012 и вторая вдавленная поверхность 2104 образуют сужения, направленные в сторону от центральной оси 330 в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332, причем вторая вдавленная поверхность 2104 образует сужение, отстоящее от центральной оси 330 на большее расстояние, чем первая вдавленная поверхность 2102. Параллельная поверхность 2106 расположена таким образом, что диаметр проходного канала 1853 в областях вдоль параллельной поверхности 2106 больше диаметра проходного канала 1853 в областях вдоль первой вдавленной поверхности 2102 и второй вдавленной поверхности 2104.
На фиг. 22 показан второй пример разрыва края, расположенного выше по потоку от отводного канала 1856 и отверстия 1860. Разрыв 2201 края, показанный фиг. 22, содержит первую вдавленную поверхность 2102 и вторую вдавленную поверхность 2104, как раскрыто выше с использованием фиг. 21, но не содержит параллельную поверхность 2106, показанную фиг. 21. Вместо нее разрыв 2201 края содержит третью вдавленную поверхность 2204 и четвертую вдавленную поверхность 2206, причем третья вдавленная поверхность 2204 проходит в направлении под углом относительно центральной оси 330 на первое значение, а четвертая вдавленная поверхность 2206 проходит в направлении, повернутом относительно центральной оси 330 на второе значение. Третья вдавленная поверхность 2204 и четвертая вдавленная поверхность 2206 расположены вместе и выше по потоку от канала 1858 рециркуляции, аналогично параллельной поверхности 2106, показанной фиг. 21 и раскрытой выше, причем третья вдавленная поверхность 2204 соединена с четвертой вдавленной поверхностью 2206. В этом варианте осуществления диаметр проходного канала в областях вдоль третьей вдавленной поверхности 2204 меньше диаметра проходного канала в областях вдоль четвертой вдавленной поверхности 2206. Другими словами, третья вдавленная поверхность 2204 и четвертая вдавленная поверхность 2206 образуют сужения, отстоящие на различные значения от центральной оси 330 в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332.
На фиг. 23 показан вариант осуществления, содержащий разрыв 2301 края, который не содержит первую вдавленную поверхность 2102 и вторую вдавленную поверхность 2104, и дополнительно содержит коническую поверхность 2300. Другими словами, вторая поверхность 1862 не образует сужение, направленное в сторону от центральной оси 330 в областях выше по потоку от отверстий 1860.
Коническая поверхность 2300, расположенная выше по потоку от канала 1858 рециркуляции, образует сужение, направленное в сторону от центральной оси 330, в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332. В отличие от примера третьей вдавленной поверхности 2204 и четвертой вдавленной поверхности 2206, которые показаны на фиг. 22 и раскрыты выше, коническая поверхность 2300 формирует непрерывную коническую часть проходного канала 1853. Другими словами, коническая поверхность 2300 образует сужение, проходящее от канала 1858 рециркуляции в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332 (например, по направлению к впускному отверстию компрессора), и имеющее гладкую поверхность без искривления или изменения угла наклона относительно центральной оси 330.
На фиг. 24 показан другой вариант осуществления, содержащий разрыв 2401 края. Разрыв 2401 края содержит непрерывную криволинейную поверхность 2400, в отличие от конической поверхности 2300, показанной фиг. 23 и раскрытой выше. Непрерывная криволинейная поверхность 2400 искривлена в направлении от центральной оси 330 и от канала 1858 рециркуляции в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332. Другими словами, диаметры проходного канала 1853 в областях вдоль непрерывной криволинейной поверхности 2400 увеличиваются при увеличении расстояния от канала 1858 рециркуляции (например, диаметр в первом месте выше по потоку от канала рециркуляции меньше диаметра во втором месте выше по потоку от канала рециркуляции, если второе место расположено на большем расстоянии выше по потоку, чем первое место, относительно направления движения поступающего потока впускного воздуха).
На фиг. 25 показан вариант осуществления, содержащий разрыв 2501 края, расположенный ниже по потоку от отводного канала 1856. Разрыв 2501 края содержит прямолинейную поверхность 2500 и угловую поверхность 2502, причем прямолинейная поверхность 2500 проходит в параллельном направлении относительно центральной оси 330 (например, параллельно второй поверхности 1862 и третьей поверхности 1866), а угловая поверхность 2502 проходит в направлении под некоторым углом относительно центральной оси 330. Прямолинейная поверхность 2500 соединена с угловой поверхностью 2502. Диаметр проходного канала 1853 в месте, где угловая поверхность 2502 соединяется с прямолинейной поверхностью 2500, меньше диаметра проходного канала 1853 в месте, где угловая поверхность 2502 примыкает к отводному каналу 1856. Другими словами, угловая поверхность 2502 проходит в направлении от центральной оси и прямолинейной поверхности 2500, в направлении, противоположном направлению движения поступающего потока впускного воздуха 332.
На фиг. 26 показан вариант осуществления, содержащий разрыв 2601 края, расположенный выше по потоку от отводного канала 1856 и ниже по потоку от отверстий 1860. Разрыв 2601 края содержит угловую поверхность 2600, сформированную второй поверхностью 1862. Угловая поверхность 2600 проходит в направлении от центральной оси 330 и к отводному каналу 1856. Другими словами, диаметр проходного канала 1853 в месте, где угловая поверхность 2600 соединяется со второй поверхностью 1862, меньше диаметра проходного канала 1853 в месте, где угловая поверхность 2600 примыкает к отводному каналу 1856.
Хотя примеры, показанные на фиг. 2-26, изображены как отдельные варианты осуществления, альтернативные варианты осуществления могут содержать комбинации раскрытых выше устройств возмущения потока и отверстий. Например, в одном варианте осуществления компрессор может содержать множество отверстий, расположенных между отводным каналом и каналом рециркуляции, где первое устройство возмущения потока расположено ниже по потоку от отверстий, а второе устройство возмущения потока (например, разрыв края) расположено выше по потоку от отверстий и ниже по потоку от впускного отверстия компрессора, причем отверстия проходят в радиальном направлении относительно центральной оси компрессора. В другом примере компрессор может содержать первое устройство возмущения потока, второе устройство возмущения потока и отверстия, как раскрыто выше, причем отверстия проходят в угловом направлении относительно центральной оси компрессора. В другом примере компрессор может содержать множество отверстий и только одно устройство возмущения потока, расположенное или выше по потоку, или ниже по потоку от отверстий. Кроме того, другие варианты осуществления могут содержать различные комбинации устройств возмущения потока и/или отверстий.
На фиг. 2-26 показаны примеры вариантов осуществления с относительным расположением различных компонентов. Если показано, что эти компоненты непосредственно соприкасаются друг с другом или непосредственно соединены, то такие элементы могут упоминаться как находящиеся в прямом контакте или непосредственно соединенные по меньшей мере в качестве примера. Точно так же элементы, показанные близлежащими или смежными, могут быть близлежащими или смежными по меньшей мере в качестве примера. Например, компоненты, расположенные в поверхностном контакте друг с другом, могут упоминаться, как имеющие поверхностный контакт. В другом примере элементы, расположенные отдельно друг от друга, зазором между ними и без каких-либо других компонентов, могут быть упомянуты как таковые, только в качестве примера. В другом примере элементы, показанные расположенными выше/ниже друг друга, на противоположных сторонах относительно друг друга или справа/слева друг от друга, могут быть упомянуты как таковые, относительно друг друга. Кроме того, как показано на иллюстрациях, самый верхний элемент или самая верхняя точка элемента могут упоминаться как «верх» указанного компонента, а самый нижний элемент или самая нижняя точка элемента могут упоминаться как «низ» указанного компонента, по меньшей мере в качестве примера. Используемые в настоящем документе термины верх/низ, верхний/нижний, выше/ниже могут указываться относительно вертикальной оси на чертежах и применяться для указания положения элементов относительно друг друга на чертежах. Например, элементы, показанные выше других элементов, расположены выше других элементов по вертикали. В другом примере формы элементов, изображенных на чертежах, могут быть указаны как таковые (например, элементы, являющиеся круглыми, прямыми, плоскими, изогнутыми, скругленными, скошенными, угловыми и т.п.). Кроме того, элементы, показанные в пересечении друг с другом, могут быть указаны как пересекающиеся элементы или пересекающиеся друг с другом, по меньшей мере в одном примере. Кроме того, элемент, показанный внутри другого элемента или показанный за пределами другого элемента, может быть упомянут как таковой, только в качестве примера.
За счет окружения проходного канала компрессора резонансной камерой и обеспечения соединения по текучей среде между проходным каналом и резонансной камерой через отводной канал и канал рециркуляции, воздух может проходить в резонансную камеру через отводной канал в то время, когда вращается колесо компрессора. Первое количество воздуха, проходящего через резонансную камеру, может выходить из резонансной камеры через канал рециркуляции и снова поступать в проходной канал. Таким образом, за счет прохождения воздуха через резонансную камеру и проходной канал может быть уменьшено количество шума, создаваемого потоком воздуха. Кроме того, за счет размещения отверстий между отводным каналом и каналом рециркуляции, как раскрыто выше, второе количество воздуха может выходить из резонансной камеры в проходной канал, причем второе количество меньше первого количества. Таким образом, можно уменьшить давление внутри резонансной камеры и, таким образом, дополнительно уменьшить количество звуков, создаваемых потоком воздуха. В некоторых вариантах осуществления устройство возмущения потока может быть расположено внутри проходного канала, если устройство возмущения потока выполнено с возможностью нарушения (например, изменения) потока воздуха, двигающегося через проходной канал. За счет нарушения потока воздуха, двигающегося через проходной канал и через устройство возмущения потока, можно дополнительно уменьшить количество звуков, создаваемых потоком воздуха. За счет совместного функционирования резонансной камеры, отверстий и устройства возмущения потока можно в большей степени уменьшить количество шума, создаваемого потоком воздуха, проходящего через компрессор, по сравнению с количеством шума, уменьшаемым за счет использования только резонансной камеры.
В одном варианте осуществления компрессор содержит: корпус; проходной канал, сформированный внутренней поверхностью корпуса; колесо компрессора, расположенное в указанном корпусе ниже по потоку от проходного канала и имеющее по меньшей мере одну главную лопатку; резонансную камеру, сформированную внутри корпуса, окружающую проходной канал и соединенную по текучей среде с проходным каналом через канал рециркуляции и отводной канал; и отверстие, сформированное между резонансной камерой и проходным каналом и соединенное с проходным каналом между каналом рециркуляции и отводным каналом. В первом примере компрессора, компрессор содержит устройство возмущения потока, сформированное внутренней поверхностью проходного канала и расположенное между отводным каналом и отверстием внутри проходного канала и проходящее в направлении центральной оси компрессора. Второй пример компрессора факультативно содержит первый пример, и дополнительно отличается тем, что устройство возмущения потока представляет собой кольцевое устройство возмущения потока, проходящее вдоль внутреннего периметра проходного канала и вокруг центральной оси компрессора. Третий пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по второй, и отличается тем, что устройство возмущения потока содержит поверхность переднего края, скошенную радиально наружу в направлении от центральной оси, и поверхность заднего края, расположенную вблизи переднего края по меньшей мере одной главной лопатки и расположенную перпендикулярно к центральной оси. Четвертый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что передний край по меньшей мере одной главной лопатки расположен выше по потоку от устройства возмущения потока. Пятый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и отличается тем, что устройство возмущения потока содержит первую поверхность, определяющую первый диаметр проходного канала, вторую поверхность, определяющую второй диаметр проходного канала, и третью поверхность, расположенную под углом относительно первой поверхности и второй поверхности и соединяющую первую поверхность со второй поверхностью. Шестой пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по пятый, и отличается тем, что устройство возмущения потока содержит первую поверхность и вторую поверхность, проходящие в параллельном направлении относительно центральной оси, третью поверхность и четвертую поверхность, расположенные под углом относительно первой поверхности и второй поверхности и расположенные между первой поверхностью и второй поверхностью, и причем диаметр проходного канала вдоль первой поверхности и второй поверхности меньше диаметра проходного канала вдоль третьей поверхности и четвертой поверхности. Седьмой пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по шестой, и отличается тем, что отверстие расположено между каналом рециркуляции и отводным каналом вдоль проходного канала в направлении центральной оси компрессора, и причем отверстие представляет собой одно из множества отверстий, расположенных между каналом рециркуляции и отводным каналом. Восьмой пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по седьмой, и отличается тем, что каждое отверстие из множества отверстий расположено радиально вокруг центральной оси. Девятый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по восьмой, и отличается тем, что каждое отверстие из множества отверстий сформировано как цилиндрический проем, проходящий между резонансной камерой и проходным каналом. Десятый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по девятый, и дополнительно содержит устройство возмущения потока, сформированное проходным каналом и расположенное выше по потоку от множества отверстий относительно направления движения потока впускного воздуха через проходной канал, и причем диаметр проходного канала вдоль устройства возмущения потока меньше диаметра в области впускного отверстия проходного канала.
В другом варианте осуществления компрессор содержит: корпус, имеющий центральную ось; колесо компрессора, расположенное в указанном корпусе, имеющее главную лопатку, выполненную с возможностью вращения внутри корпуса вокруг центральной оси; проходной канал, расположенный внутри корпуса и по меньшей мере частично выше по потоку от колеса компрессора; камеру, расположенную внутри корпуса и окружающую внешний периметр проходного канала, причем указанная камера соединена по текучей среде с проходным каналом посредством отводного канала и канала рециркуляции; и кольцевое устройство возмущения потока на проходном канале, расположенное ниже по потоку от отверстия и выше по потоку от отводного канала, причем кольцевое устройство возмущения потока содержит поверхность переднего края, поверхность заднего края и угловую поверхность, соединяющую поверхность переднего края с поверхностью заднего края, причем поверхность заднего края расположена вблизи переднего края главной лопатки. В первом примере компрессора, компрессор содержит отверстие, соединяющее по текучей среде указанную камеру с проходным каналом, причем отверстие расположено между отводным каналом и каналом рециркуляции вдоль проходного канала в направлении центральной оси. Второй пример компрессора опционально содержит первый пример и отличается тем, что отверстие представляет собой одно из множества отверстий, расположенных между отводным каналом и каналом рециркуляции, причем множество отверстий расположено радиально относительно центральной оси компрессора, и причем каждое отверстие из множества отверстий сформировано как цилиндрический проем между указанной камерой и проходным каналом. Третий пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по второй, и отличается тем, что первая ось, расположенная радиально относительно центральной оси и проходящая через центр первого отверстия из множества отверстий, наклонена под первым углом относительно второй оси, расположенной радиально относительно центральной оси и проходящей через центр второго отверстия из множества отверстий, причем первое отверстие расположено смежно со вторым отверстием, и причем угол между каждой парой смежных отверстий из множества отверстий в направлении вокруг центральной оси равен первому углу. Четвертый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что каждое отверстие из множества отверстий обособлено и отделено от каждого другого отверстия, и причем ни одно отверстие из множества отверстий не сформировано отводным каналом или каналом рециркуляции. Пятый пример компрессора опционально содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и отличается тем, что отводной канал расположен ниже по потоку от переднего края главной лопатки, а канал рециркуляции расположен выше по потоку от переднего края главной лопатки, относительно направления центральной оси.
В другом варианте осуществления компрессор содержит: впускной проходной канал, расположенный внутри корпуса компрессора; колесо компрессора, расположенное в указанном корпусе, ниже по потоку от впускного проходного канала, и имеющее главную лопатку, выполненную с возможностью вращения вокруг центральной оси впускного проходного канала; первый кольцевой канал, расположенный выше по потоку от переднего края главной лопатки и соединяющий впускной проходной канал и кольцевую камеру, окружающую впускной проходной канал; второй кольцевой канал, расположенный ниже по потоку от переднего края главной лопатки и соединяющий впускной проходной канал и кольцевую камеру; множество отверстий, расположенных между первым кольцевым каналом и вторым кольцевым каналом в направлении центральной оси и соединяющих впускной проходной канал с кольцевой камерой; и устройство возмущения потока, расположенное вдоль внутренней поверхности впускного проходного канала между вторым кольцевым каналом и множеством отверстий, причем устройство возмущения потока содержит поверхность переднего края, поверхность заднего края и по меньшей мере одну угловую поверхность, присоединенную между поверхностью переднего края и поверхностью заднего края. В первом примере компрессора поверхность переднего края и поверхность заднего края расположены приблизительно параллельно центральной оси, причем поверхность переднего края расположена на большем расстоянии от центральной оси, чем поверхность заднего края, в радиальном направлении относительно центральной оси, и причем по меньшей мере одна угловая поверхность содержит ровно одну угловую поверхность, соединяющую поверхность переднего края и поверхность заднего края. Второй пример компрессора опционально содержит первый пример и отличается тем, что поверхность переднего края и поверхность заднего края расположены приблизительно параллельно центральной оси и причем по меньшей мере одна угловая поверхность содержит первую угловую поверхность и вторую угловую поверхность, причем первая угловая поверхность соединена со второй угловой поверхностью в месте, расположенном на расстоянии от центральной оси, поверхности переднего края и поверхности заднего края, в радиальном направлении относительно центральной оси.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры управляющих программ и программ оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Кроме того, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, где раскрытые действия осуществляются посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты оборудования двигателя, совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.