[发明专利]涡轮增压器系统、压缩机系统及控制空气流的方法

说明书

在一方面，提供了一种对通向内燃发动机的空气流进行控制的方法，该方法包括：提供涡轮增压器和由涡轮增压器驱动的压缩机；使用来自发动机的排气来驱动涡轮增压器的涡轮的旋转；驱动压缩机的叶轮的旋转，以产生用于发动机的加压空气；在由叶轮产生的加压空气足够低的情况下，将加压空气从加压空气储存室输送至内燃发动机；以及在由叶轮产生的加压空气足够高的情况下，将加压空气从压缩机输送至加压空气储存室以将加压空气储存在加压空气储存室中。

交叉引用

本申请要求于2017年3月17日提交的美国临时申请No.62/472,992和于2017年7月24日提交的美国临时申请No.62/536,299的权益。这些申请的内容通过参引并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及改善涡轮增压器性能的方法和系统。

背景技术

涡轮增压器是众所周知的用于增加由车辆中的内燃发动机产生的动力的量的装置。然而，一些涡轮增压器存在某些问题，比如迟滞(也称为“涡轮迟滞(turbo lag)”)，迟滞是指：当车辆在发动机处于低RPM的情况下加速时，一些涡轮增压器需要长得无法接受的时间才能有意义地增强发动机的动力。

为了降低涡轮迟滞的严重程度，一些公司已经开发了相对复杂的系统来调节涡轮机上的涡轮的几何结构。其他公司已经开发了采用两个蜗壳(volute)的双涡轮增压器。还有一些公司开发了采用涡轮增压器和机械增压器两者的双增压器。另外，已经提出了采用由电动马达驱动的单独压缩机的系统。该压缩机在发动机以相对低的RPM运行并将经受迟滞时向排气流提供加压空气以增加驱动涡轮增压器的气体的量。

上述系统中的一些系统、比如改变涡轮增压器的几何结构的系统涉及可能是易损的、但必须在达到950摄氏度或甚至1050摄氏度的环境中操作的部件。上述系统中的许多系统相对于标准固定几何结构、单蜗壳涡轮增压器采用很大的附加部件并因此相比于标准涡轮增压器意味着显著的成本增加。

因此，存在对涡轮增压器性能的改进的持续需要，以解决诸如迟滞之类的问题和/或其他问题。

发明内容

在一方面，提供了一种与涡轮增压器一起使用的压缩机系统，该压缩机系统包括压缩机，该压缩机包括压缩机壳体，该压缩机壳体具有主压缩机入口、主压缩机出口、储存空气入口和储存空气出口。压缩机还包括叶轮，该叶轮能够在压缩机壳体中旋转以产生加压空气。叶轮操作性地连接至涡轮增压器的涡轮，以便由涡轮驱动。压缩机还包括分流器(diverter)，该分流器具有上游端部和下游端部，其中，分流器能够在第一分流器位置与第二分流器位置之间枢转，在第一分流器位置中，分流器提供对从压缩机壳体离开的流的第一限制，并且分流器形成围绕叶轮的至少一部分的蜗壳的至少一部分，该蜗壳具有从分流器的上游端部至分流器的下游端部逐渐增加的横截面积，在第二分流器位置中，分流器提供对从主压缩机出口离开的流的第二限制，第二限制大于所述第一限制。压缩机还包括将分流器朝向第二分流器位置推动的分流器偏置构件。

压缩机系统还包括加压空气储存室和储存空气流体通道装置，储存空气流体通道装置定位成将加压空气储存室流体地连接至储存空气入口和储存空气出口。当由叶轮产生的加压空气足够高时，加压空气驱动分流器移动至第一分流器位置，这导致阻止空气从加压空气储存室流动通过储存空气入口并且导致允许空气从压缩机通过储存空气出口流动至加压空气储存室。当由所述叶轮产生的加压空气足够低时，分流器偏置构件驱动分流器移动至第二分流器位置，这导致允许空气从加压空气储存室流动通过储存空气入口并且导致阻止空气从压缩机通过储存空气出口流动至加压空气储存室。