具有磁步进马达或伺服马达的轴向式压缩机制造技术

轴向式压缩机(30)设置在压缩机叶轮(16)的上游，且可安装在涡轮增压器(10)的压缩机壳体(26)的进口管(32)中。轴向式压缩机(30)可增加约1.3的压力比。轴向式压缩机(30)可由马达(40)驱动，例如，磁步进马达、伺服马达和鼠笼式马达。轴向式压缩机可具有风扇(34)，其中增压可由风扇(34)的转速控制，其依据使用状态可加速或者减速。磁步进马达(40)可驱动具有风扇叶轮(36)的风扇(34)，该风扇叶轮具有与可通电线圈(42)相关联的磁体(44)，该可通电线圈产生磁体(44)可跟随的旋转磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求享有2013年10月24日提交的标题为“具有磁步进马达或伺服马达的轴向式压缩机”的美国临时申请61/894,955的优先权和所有权益。专利
本专利技术涉及一种具有由马达驱动的轴向式压缩机的涡轮增压器。更具体地说，本专利技术涉及一种增加涡轮增压器的压缩机叶轮上游的压力比的轴向式压缩机。
技术介绍
涡轮增压的优点包括增加功率输出、降低燃料消耗、减少污染物排放以及提高瞬态响应。发动机的涡轮增压不再主要从高功率性能角度来看，而是被视为一种鉴于较低二氧化碳(CO2)排放而减少燃料消耗和环境污染的方式。目前，涡轮增压的主要原因是使用排气能量来减少燃料消耗和排放。在涡轮增压发动机中，燃烧空气在被供应至发动机之前被预压缩。发动机吸取与自然吸气发动机等体积的空气-燃料混合物，但由于压力较高，且因此密度较高，更多的空气和燃料质量以受控方式被供应至燃烧室。因此，更多的燃料可以燃烧，使得发动机的功率输出相对于速度和工作容积积增加。在排气涡轮增压中，通常被浪费的一些排气能量被用来驱动涡轮机。涡轮机包括安装在轴上且可旋转地由排气流驱动的涡轮机叶轮。涡轮增压器将此通常被浪费的排气能量中的一些返回至发动机中，这提高了发动机效率并节省了燃料。由涡轮机驱动的压缩机吸入过滤的环境空气，将其压缩然后将其供应至发动机。压缩机包括压缩机叶轮，其安装在相同的轴上，使得涡轮机叶轮的旋转导致压缩机叶轮的旋转。涡轮增压器通常包括连接至发动机排气歧管的涡轮机壳体、连接至发动机进气歧管的压缩机壳体以及将涡轮机壳体和压缩机壳体联接在一起的中心轴承壳体。涡轮机壳体限定蜗壳，其包围涡轮机叶轮并且接收来自发动机的排气。涡轮机壳体中的涡轮机叶轮可旋转地由从排气歧管供应的排气的受控流入驱动。本专利技术关注于处于压缩机级的空气流动、相对于压缩机叶轮的压力比以及控制升压。
技术实现思路
本专利技术涉及与排气涡轮增压器的压缩机部段串联的轴向式压缩机的放置。当被放置在压缩机壳体的空气进口中时，轴向式压缩机可增加压缩机叶轮上游的压力比，例如增加约1.3的压力比。压缩机叶轮然后将进一步压缩最初压缩的空气，从而压缩机提供高于正常压力，例如，高于无轴向式压缩机的涡轮增压器的压力的压缩空气。由此，随着更多空气供应至发动机的燃烧室中，包括涡轮增压器压缩机的系统与所添加的轴向式压缩机的压力组合增加可增加总压力，因此密度更高。由该系统提供的升压量直接由风扇转速控制，其中当发动机和涡轮增压器加速时可获得最大升压。在可能的失速状态下，风扇方向可反转，这导致压力比较低。轴向式压缩机可容易地固定在涡轮增压器压缩机壳体的进口管中或将压缩机壳体进口连接至发动机空气感应系统的管中，且可与风扇叶轮相关联或集成至风扇叶轮中。需要最小惯量以操作轴向式压缩机。对于这种轴向式压缩机而言，没有轴或润滑剂需求。因此，可控推力和增加的压力比可使压缩机级的效率和操作最大化。附图说明结合附图考虑并参照以下详细说明，本专利技术的优点将容易理解并能更好地认识，其中：图1是涡轮增压器的横截面视图，示出了轴向式压缩机的位置；图2是轴向式压缩机的局部双截面剖视图；以及图3示出了可导致风扇旋转的可通电线圈和磁体的示例。具体实施方式参照图1，涡轮增压器10包括涡轮机部段12、压缩机部段14以及中心轴承壳体22，该中心轴承壳体设置在压缩机部段14和涡轮机部段12之间且将它们连接起来。涡轮机部段12包括涡轮机壳体28，其限定排气进口(未示出)、排气出口24以及设置在排气进口和排气出口24之间的流体路径中的涡轮机蜗壳29。涡轮机叶轮20设置在涡轮机蜗壳29和排气出口24之间的涡轮机壳体28中。轴18连接至涡轮机叶轮20，可旋转地支撑在轴承壳体22内，且延伸进入压缩机部段14。压缩机部段14包括压缩机壳体26，其限定空气进口32、空气出口(未示出)以及压缩机蜗壳27。压缩机空气进口32是中空的圆柱形构件，其与轴18的旋转轴线R同轴延伸。径流式压缩机叶轮16设置在空气进口32和压缩机蜗壳27之间的压缩机壳体26中。压缩机叶轮16连接至轴18，且由轴18驱动。在使用时，涡轮机叶轮20可旋转地由从发动机供应的排气的流入驱动。由于驱动轴18将涡轮机叶轮20连接至压缩机叶轮16，所以涡轮机叶轮20的旋转导致压缩机叶轮16的旋转。随着压缩机叶轮16旋转，增加了经由从压缩机空气出口的流出而传送至发动机的汽缸的空气质量流率、气流密度和气压，该压缩机空气出口连接至发动机的空气进气歧管。还参照图2，涡轮增压器10设有设置在压缩机壳体26的进口管32中的轴向式压缩机30。轴向式压缩机30是一种其中气体或工作流体主要与旋转轴平行流动的压缩机。这种压缩机导致压缩气体的连续流动，并且具有效率高和质量流率大的优点，特别是与它们的大小和截面有关。在示出的实施例中，轴向式压缩机30具有风扇34，该风扇具有轴流风扇叶轮36。轴向式压缩机30可由在轴向式压缩机30的周边的滚动元件轴承38支撑。风扇叶轮36可被驱动使得其根据驱动状态来迅速加速或者减速。马达控制器可控制加速或者减速以优化涡轮增压器10的压缩机性能图。轴向式压缩机30理想地是由塑料制成。可将塑料模塑为所需的形状。这种聚合物重量轻、耐用并且柔韧，同时不需要润滑。其他有益特征包括：由塑料制成的轴向式压缩机30便宜并且降解缓慢。由于其在压缩机进口管32中的位置，轴向式压缩机30增加了压缩机壳体26中的压缩机叶轮16上游的压力比。涡轮增压器10及其部件无需为了添加轴向式压缩机30而进行大的改变，但是通常需要无阻塞的更长的进口管32。其他等效的管包括将压缩机壳体进口连接至发动机的空气感应系统的管。轴向式压缩机30可增加压缩机叶轮16上游的压力比。作为一个示例，轴向式压缩机30可相对于压缩机叶轮16增加约1.3的压力比。在空气在轴向式压缩机30中进行压缩之后，压缩机叶轮16将进一步地压缩最初压缩空气。因此，相对于离开不具有轴向式压缩机30的压缩机的空气，离开压缩机14的空气的压力比增加。由此，随着更多空气供应至发动机的燃烧室中，压力与所添加的轴向式压缩机30的压力组合增加可增加压力，因此提供更高密度的空气。轴向式压缩机30可由多种马达40驱动，例如所有类型的步进马达、交流伺服马达、直流伺服马达，其他类型的直流马达、交流感应马达或者其他类型的马达。图3示出了磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器(10)，包括：涡轮机部段(12)，其包括涡轮机叶轮(20)；压缩机部段(14)，其包括压缩机壳体(26)和设置在所述压缩机壳体(26)中的压缩机叶轮(16)；轴(18)，其将所述涡轮机叶轮(20)连接至所述压缩机叶轮(16)；以及轴向式压缩机(30)，其配置成增加所述压缩机叶轮(16)上游的压力比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.24 US 61/8949551.一种涡轮增压器(10)，包括：
涡轮机部段(12)，其包括涡轮机叶轮(20)；
压缩机部段(14)，其包括压缩机壳体(26)和设置在所述压缩机壳
体(26)中的压缩机叶轮(16)；
轴(18)，其将所述涡轮机叶轮(20)连接至所述压缩机叶轮(16)；
以及
轴向式压缩机(30)，其配置成增加所述压缩机叶轮(16)上游的压
力比。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机包
括与所述压缩机叶轮(16)串联设置的轴流风扇(34)。
3.如权利要求1所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机(30)
包括具有风扇叶轮(36)的风扇，且由所述涡轮增压器(10)提供的增压
由所述风扇(34)的转速控制。
4.如权利要求1所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机(30)
相对于所述压缩机叶轮(16)增加约1.3的所述压力比。
5.如权利要求1所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机(30)
由在其周边的滚动元件轴承(38)支撑。
6.如权利要求1所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机(30)
由磁步进马达(40)驱动。
7.如权利要求6所述的涡轮增压器(10)，其中所述轴向式压缩机(30)
包括具有风扇叶轮(36)的风扇(34)，所述风扇叶轮具有与可通电线圈<...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·查加尔，M·卡尔，S·伯尼，A·塞缪尔斯，H·扎迈勒，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US