[发明专利]用于压缩机的冷却系统及其运行方法

说明书

提供了用于冷却发动机中的压缩机的方法和系统。在一个示例中，提供了一种具有液体冷却剂通道的压缩机，所述液体冷却剂通道延伸穿过所述压缩机的壳体的一个区段，所述区段邻近旁通通道。所述旁通通道使得气流能够围绕压缩机叶轮的一部分被引导。

技术领域

本说明书总体上涉及用于冷却内燃发动机中的压缩机的方法和系统。

背景技术/发明内容

诸如涡轮增压器和机械增压器的增压装置在运行期间利用压缩机向燃烧室提供更大量的空气。因此，发动机功率可以增加，同时减少排放。然而，在某些发动机工况下，涡轮增压器压缩机可能会遇到不希望出现的现象，如喘振和扼流。当叶轮上的压力梯度超过阈值时，如在低速和高节流状态下，会出现压缩机喘振。相反，当叶轮达到或接近最大流量时，如在高速状态下，会出现压缩机扼流。

已经尝试通过在压缩机中使用设有端口的护罩(ported shroud)来减轻压缩机喘振。Chen在美国7,475,539中展示了一种示例方法。其中，提供了旁通压缩机叶轮的一个区段的被覆盖的端口，以在喘振状态期间使空气围绕叶轮再循环，并在扼流状态期间增加流向叶轮的气流。因此，Chen的被覆盖的端口实质上增加了压缩机的流量范围和效率。

然而，本文中发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，在喘振状态期间，由于再循环空气的压力升高，通过Chen的设有端口的护罩的气流具有高温。因此，压缩机的效率在喘振状态期间降低，从而降低发动机效率。此外，压缩机中的高温会增加压缩机部件热劣化的可能性。

已经进行了其他尝试来使用可变几何形状压缩机，以试图改善压缩机的流量范围和效率。然而，可变几何形状压缩机成本高昂，并且由于可调几何形状部件的复杂性，可能容易发生故障。

还尝试提供可变入口导向叶片以改善低端压缩机效率。然而，采用可变入口导向叶片的压缩机在高端压缩机运行期间通常受到流量限制。

在一个示例中，上述问题可以通过一种压缩机来解决，这种压缩机包括：从入口通道接收空气的叶轮；环绕所述叶轮的壳体；旁通通道，其包括位于所述叶轮的前缘下游的第一通道端口和位于所述前缘上游的第二通道端口；和液体冷却剂通道，其延伸穿过所述壳体的一个区段，所述区段至少部分地环绕所述旁通通道。这样，流过所述旁通通道的进气可以被冷却以增加流过所述压缩机的进气的压力，从而增加压缩机效率。

作为一个示例，所述液体冷却剂通道可以周向地环绕所述旁通通道的一个区段。这样，通过所述压缩机的气流可以被更大程度地冷却，使得冷却系统能够实现额外的冷却效果。

应当理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式来介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着明确所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了发动机、涡轮增压器、和冷却系统的示意图。

图2示出了示例性压缩机和冷却系统在压缩机喘振状态期间的图示。

图3示出了图2中所示压缩机在压缩机扼流状态期间的图示。

图4示出了示例性压缩机的前视图。

图5示出了用于运行冷却系统的方法。

具体实施方式