增压器出口共振器的制作方法

本申请涉及增压器出口共振器。

背景技术：

增压器可实现为向燃烧发动机供给压缩空气。当空气被压缩时，可以供给更多空气，从而使车辆能够产生更多动力。可以使用不同类型的增压器，包括气波增压器、罗茨式增压器、双螺杆增压器和离心式增压器。它们的不同之处在于空气被压缩和移动到发动机的进气歧管中的方式。

罗茨式增压器是迫压转子的外周附近的空气并将空气吹送到歧管中的正排量泵。因此，罗茨式增压器有时被称为“鼓风机”。更具体地，罗茨式增压器具有两个反向旋转的叶片式转子。两个转子将空气截留在转子之间的间隙中，并随着转子朝出口/排出端口旋转而对着壳体将空气推送到发动机的进气歧管中。通过以比发动机消耗空气的速度更高的速度使空气移动到歧管中来建立压力。

由于其简易的设计，罗茨式增压器被广泛使用。然而，罗茨式增压器具有一些缺点。当截留空气的腔室与发动机的进气歧管相通时，发动机的进气歧管内的加压空气根据热力学和流体机械原理逆流到增压器中。此外，可能存在由于间隙导致的转子之间的空气泄漏，或者由于转子叶片与壳体之间的间隙导致的泄漏，所述间隙是为热膨胀公差而设的。空气的逆流和空气泄漏两者都导致罗茨式增压器的热效率降低。而且，由于其产生高排出温度的性质，会降低发动机性能。例如，当排出空气的温度升高时，会导致爆震、过度磨损或发动机的热损伤。

在许多正排量压缩装置如往复式压缩机中，通过减小气体所占据的体积来提高压力。例如，活塞将很大体积的气体物理地压缩为较小体积以提高压力。然而在罗茨式装置中，不存在像活塞一样的机构来压缩气体。罗茨式鼓风机从低压抽吸侧抽取空气并使该空气移动到高压出口侧。当由罗茨式增压器抽取的低压空气与高压出口侧接触时，会发生回流事件，由此来自出口的高压空气回流到增压器中以将低压空气压缩成高压空气。因此，增压器中的空气压缩通过此回流事件发生。基于热力学原理，这还将经压缩的低压空气加热至更高温度。在空气压缩之后，罗茨式增压器的叶片将压缩空气从增压器挤出到高压出口侧。

通常，罗茨式增压器将可在出口处获得的热高压空气用于回流事件。然而，可以利用可在中间冷却器之后获得的相对较冷的高压空气来冷却罗茨式压缩机。但使冷却后的高压空气在该回流事件期间再循环会形成不希望的噪音、振动和啸叫(harshness)。

技术实现要素：

本发明通过使用降噪材料作为增压器出口共振器以降低从增压器出口再循环的空气的噪音、振动和啸叫而克服了以上缺点并改良了现有技术。

一种增压器出口共振器，包括壳体、具有第一开口和将第一开口二等分的壳体轴线的第一表面、以及具有第二开口的第二表面，所述第二表面平行于第一表面定位。一通道垂直于壳体轴线并且将第一开口与第二开口连接。该通道包括至少一个侧壁。一封壳通过所述至少一个侧壁与该通道流体地分隔，该封壳至少部分地围绕该通道，并且该封壳从第一表面延伸到第二表面。该封壳包括第三开口和至少一个第二侧壁。降噪材料位于该壳体上。

一种增压器组件，包括增压器和上述增压器出口共振器。该增压器包括壳体。该壳体包括具有入口的入口平面、垂直于入口平面的出口平面、以及在入口与出口之间连接的转子内孔(即，转子中心孔)，所述出口平面包含出口。至少一对回流端口位于入口平面或出口平面的一者中。所述至少一对回流端口与转子内孔流体连接。

一种可选的增压器组件，包括增压器和上述增压器出口共振器。该增压器包括壳体。该壳体包括具有入口和回流隔室的入口平面、垂直于入口平面的出口平面、以及在入口与出口之间连接的转子内孔，所述出口平面包含出口。一对轴向回流端口将回流隔室与转子内孔流体地连接。增压器出口共振器包括在回流隔室中的降噪穿孔材料。

本发明另外的目的和优点将部分在下文的描述中陈述，部分从这些描述将显而易见，或者其可通过实施本发明而获知。这些目的和优点还将借助在所附权利要求书中具体指出的元件和组合而实现和获得。

应理解，前文的概括描述和下文的详细描述两者都只是示范性和说明性的，并非对要求保护的发明的限制。

附图说明

图1A-1C是增压器组件的视图。

图2A-2F是可选增压器出口共振器的视图。

图3A-3C是可选增压器壳体的视图。

图4A-4D是可选穿孔材料的视图。

图5A-5C是穿孔材料取向的可选示例。

具体实施方式

现在将详细论述在附图中示出的示例。在可能的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。诸如“左”和“右”的方向用语是为了对附图的参考更容易。

图1A示出增压器组件的分解图，图1B示出组装好的增压器组件，而图1C示出用于增压器组件的可选出口侧构型。图1A-1C的增压器组件包括增压器1000和增压器出口共振器20。还示出附属于增压器的管道1。管道1可包括入口91、旁通端口92和底座(mounting)93。增压器出口共振器20具有壳体3、第一表面40和第二表面50。第一表面40与垫片6靠接，垫片6与增压器1000的出口侧7靠接。垫片6可抑制由于流过增压器出口共振器2的高压空气导致的振动，并且可密封流体以避免在出口侧7与壳体3之间的泄漏。如果有必要，可使用金属插入物8以在垫片6与出口9之间形成气密密封。金属插入物8可包括金属托盘，一层或多层密封剂被灌注或注入该托盘中。密封剂和托盘组合引导空气在出口9与共振器2之间流动。该金属插入物可与出口9的形状一致。当金属插入物在两侧上包括密封剂以使得密封剂层与出口9对向并且密封剂与壳体的第一表面40对向时，可以降低垫片6的复杂程度。该垫片将第一表面40的周边与增压器1000的出口侧12的周边密封在一起。

增压器1000可以是具有入口侧11和出口侧12的罗茨式增压器。在这种布置结构中，增压器1的出口9的形状为三角形。出口9与垫片6中的三角形开口13对齐。增压器1还具有回流端口14，该回流端口14与再循环通过增压器出口共振器20的空气流体连通。

增压器出口共振器20具有装配在开口16中的再循环管路15，其允许空气在回流事件期间从中间冷却器流动。中间冷却器接收来自出口9的空气并且冷却该空气，该空气最终经回流端口14返回增压器1000，在此处，冷却后的高压空气冷却增压器1000中的低压空气并与之混合。通过冷却高压出口空气并使其在壳体内再循环，增压器1000最终能以更高的比率压缩空气。提供冷却后的空气还降低了所吹送空气的出口温度。

增压器出口共振器20具有与垫片6中的三角形开口13和出口9两者对齐的排出端口17。出口空气离开排出端口17，在这里它行进到中间冷却器或行进到发动机以用于燃烧。安装板18可用于将增压器组件固定在发动机上。安装板18的尺寸和形状可被调节为使增压器组件与不同尺寸的发动机更好地配合。在可选方案中，安装板与第二表面50一体化，使得壳体3与发动机安装结构相集成。

图2A-2F示出可选增压器出口共振器的视图。图2A和2B示出包括壳体20、第一表面40、第二表面50和第一开口70的出口共振器10。第一开口70的形状可以是三角形，它接收离开增压器的空气。通道60将第一开口70与第二开口80连接。通道60可延伸到第二开口80，在此处空气离开增压器出口共振器10。通道60包括至少一个侧壁90以将通道60与至少部分地围绕通道60的封壳100分隔。虽然示出三角形通道与增压器壳体的三角形输出部连接，但可以使用其它直线或倒圆形状以与增压器的出口形状一致。

增压器出口共振器10包括由第一侧壁101、第二侧壁110和第三侧壁111界定的封壳100。后壁140与第二表面50邻接。虽然示出了直线封壳100，但其它形状也是可以的，包括倒圆形状。可使用更多或更少的侧壁来形成封壳。例如，封壳可为三角形或圆柱形。共振器10可以包括第四侧壁120以界定出通道60。

在第二侧壁110中可形成第三开口210以容许流入封壳100中。或者，第三开口210可形成在后壁140中并经第二表面连接。在此取向上，该开口可在与第二开口80相同的平面上与中间冷却器联接。在又一个可选方案中，第三开口210可位于第一侧壁101或第三侧壁111中。

所述封壳可以是空的，如图2C和2D所示，或者封壳100可包括降噪材料130，如图2A和2B所示。封壳100至少部分地包围通道60。至少一个出口侧壁90将从通道60流动的流体与封壳100分隔，以使得来自增压器的出口空气不与冷却后的回流空气混合。这容许增压器的压缩比增大，因为冷却后的空气回流以在内部冷却增压器中运动的空气。热输出空气不会渗入增压器壳体的出口处的冷却后的回流空气中。在所示的三角形出口示例中，所述至少一个出口侧壁90与第二出口侧壁95和形成在第四侧壁120上的第三出口侧壁96协作。出口侧壁90、95和96之间可包括倒角、沟槽、阶梯、角部、倒圆边缘或其它侧壁连接部，并且这些侧壁连接部可以包括在第一至第四侧壁101、110、111和120之间。

图2E和2F还在出口侧壁(例如至少一个出口侧壁90和第二出口侧壁95)上包括降噪涂层313。可以包括或省略第三出口侧壁96上的涂层。增压器出口共振器301包括第一表面304和第二表面305。形式为涂层313的降噪材料位于通道307中。涂层313可以是铝涂层、吸收材料涂层、层压材料、或者粘合剂与层压材料的组合。

返回图2A和2B，降噪材料130可以是(但不限于)穿孔材料、微穿孔面板、波状材料或其它降噪材料。如图2A和2B所示，降噪材料130可包括降噪材料130的交叉且叠置的多个层。这些层的数量和取向可以基于应用而变化。例如，如图1A所示，回流端口14可以是关于出口9的中心轴线C的镜像形状。然而，由于增压器转子的叶片可能被扭转，所以回流端口的取向和形状可以变化以跟随叶片轮廓。例如，圆形、正方形、长方形、卵形、长圆形和其它形状可用于回流端口的形状。此外，如图1C所示，成对的长形回流端口可以第一和第二成对回流端口14A和14B的形式使用。由于转子内孔中的扭转叶片可以是镜像的，所以回流端口位置关于出口9的中心轴线C呈镜像。但是，第一对回流端口14A具有相对于出口9的中心轴线C偏斜的端口中心轴线A。第二对回流端口14B具有相对于出口9的中心轴线C偏斜并且还相对于第一对回流端口14A的端口中心轴线A偏斜的端口中心轴线B。

降噪材料130可包括片材，诸如金属，其平行于或垂直于以下中的一者：中心轴线C、或者端口中心轴线A或B之一。降噪材料的平面能够可选地相对于中心轴线C偏斜。由于通道60至少部分包括与出口9匹配的形状，因此降噪材料的平面可相对于将第一开口40二等分的壳体轴线D平行、垂直或偏斜。降噪材料130可包括多组镜像的穿孔材料，其包括相对于壳体轴线偏斜地布置的平面片材，并且其中所述多组镜像包括第一组和第二组，且第一组平行于或垂直于第二组。所述平面片材可沿着壳体轴线D的长度变化。该变化包括平面片材之间的间距、片材中的穿孔图案、平面片材的平行图案或平面片材的垂直图案中的一者。

因此，降噪材料130的平面可与叶片的扭转或者回流端口14、14A或14B的位置中的一者或多者对齐。多个平面也可如图5A-5C所示交叉或平行。如图2A和2B所示，可以存在平行和交叉平面的组合，使得并非全部平面都包括交叉的横向件。将片材层叠在框架中、或使带槽片材交错、或将多列片材靠接都是形成降噪材料格栅的可行手段。

图4A-4D是可被用作降噪材料以降低噪音、振动和啸叫的可行的穿孔材料的非限制性视图。如图所示，可使用均匀的穿孔格栅。特别地，交错的槽和蜂窝孔图案也是可行的穿孔图案。还可以在片材上混合多种图案以使得阻尼特性沿着片材改变。可调谐穿孔材料以阻尼特定频率，例如通过改变片材之间的间隔、将片材的方向从平行变成垂直、或通过沿着片材改变穿孔的图案、间距或尺寸。

微穿孔面板是具有1毫米或亚毫米孔径的片材，而穿孔面板具有大于1毫米的孔径。微穿孔面板的一个示例是由Ward Process公司的分公司American Acoustical Products制造的MILLENNIUM METAL。微穿孔面板中的穿孔可以是圆形、狭缝或其它形状的孔。

上面已讨论了微穿孔面板，但可以用其它面板代替微穿孔面板，例如穿孔面板、网眼面板或波状面板。由于更大的孔隙率，这些可选方案可减少气动湍流。微穿孔面板可在回流事件期间使空气平稳。微穿孔面板提供了另一益处：即，减少共振器中的混响，这也降低了噪音。

要被阻尼的回流事件可以通过如图1A-1C所示的径向或出口侧回流槽14、14A或14B进行，或者该回流事件可通过如图3A-3C所示的轴向入口回流端口322进行，或者通过径向回流端口326和轴向回流端口322两者进行。图3A示出增压器壳体300的出口侧。三角形出口321将空气排出到诸如图2C和2D所示的歧管。输出的空气由中间冷却器冷却并返回第三出口210以在封壳100内循环。冷却的空气经径向回流端口326和轴向回流端口322再循环到增压器。第一导流板330A的图案设置成按需设定通向径向回流端口326的流量。第二导流板330B的图案按需设定通向轴向回流端口322的流量。

作为将冷却后的空气与第三出口210连通的替代，也可以将出口321与中间冷却器连通并且例如通过盖子将导流板密封在增压器300的出口侧。然后来自中间冷却器的端口可与按需设定流量的再循环槽324连接，以将空气引导到轴向回流端口322以及可选的或替代的径向回流端口326。第二导流板330B可伸入增压器300的壳体中的凹腔327内。该凹腔可由底板相对于入口325密封，以防止回流空气与输入的空气混合。凹腔327自身的尺寸和形状可确定为履行气流平稳功能。

通过考虑说明书和这里公开的示例的实践，其它实施方案对本领域技术人员将显而易见。应该认为说明书和示例仅是示范性的，本发明的真实范围由以下权利要求给出。