具有废气门噪声减小设备的涡轮增压器的制作方法

本公开涉及一种涡轮增压器系统，其中减小了由涡轮增压器废气门生成的噪声。

背景技术：

发动机组件可以结合使用涡轮增压器以压缩流入到发动机的空气以向每个气缸提供更大量的空气。为了将空气流压缩到发动机中，涡轮增压器使用来自发动机的排气流以旋转涡轮机，涡轮机又将旋转空气泵(或压缩机)。许多涡轮增压器设置有废气门，废气门在涡轮增压发动机系统中充当阀以将排气气体从涡轮机叶轮转移出去以便调节涡轮机速度。废气门通常由致动器控制。废气门通常是关闭的并且由致动器保持关闭。当超过预设压力极限时，致动器将逐渐地打开废气门来允许排气流绕过涡轮机，因此调节歧管增压压力。涡轮增压器废气门致动器被选择或设计用于特定的增压水平和涡轮机入口压力。

在压缩机的瞬态和稳态操作中，存在已知的噪声、振动以及声振粗糙度(nvh)问题，其特征在于嘶嘶声噪声或仅仅是嘶嘶声。涡轮增压器因此可以导致不期望的或不可接受的nvh的水平。在涡轮增压器的一个特别的区域中，废气门传统上将经历由空气流出废气门开口引起的噪声问题，特别是当废气门打开和关闭时。

已经进行尝试以减轻来自涡轮器的噪声。在diemer等人的美国专利公开2010/0098532中公开了一种包括使噪声减轻的尝试。该参考文献尝试通过提供跨越压缩机的分流叶片的前缘的凹槽来减少涡轮增压器失速噪声。凹槽位于来自主叶片的前缘的下游，以提供围绕旋转失速的流体路径。然而，这个凹槽旨在解决由压缩机叶轮生成的噪声。

其它使涡轮增压器噪声最小化的尝试已经提供了各种再循环通道，其中部分的流经由与主流通道分离的通道从下游位置再循环到上游位置。这种方法的一个示例公开在sirakov等人的美国专利第7942625号中，其将提供来自叶片前缘的放泄通道下游，其使流动通过压缩机的部分的流体能够经由内部空腔和注入通道再循环到上游位置。然而，类似于美国专利公开说明书2010/0098532，前述解决方案涉及由压缩机叶轮生成的噪声。

因此，需要减小由涡轮增压器的废气门生成的噪声。

技术实现要素：

本公开提供了一种减小由废气门生成的噪声的涡轮增压器。涡轮增压器包括涡轮增压器壳体、旋转组件以及废气门。涡轮增压器壳体限定废气门开口、靠近于废气门开口的谐振器、压缩机入口、压缩机出口、涡轮机入口和涡轮机出口。旋转组件包括通过轴彼此附接的涡轮机和压缩机，其中旋转组件被放置在涡轮增压器壳体中。废气门可以可移动地固定到涡轮增压器壳体。应当进一步理解的是，涡轮增压器还可以包括在废气门开口处的接合表面，使得接合表面被配置为邻接废气门的周边内表面。

关于谐振器，谐振器可以进一步包括各自被限定在涡轮增压器壳体中的谐振器腔和谐振器通路。当废气门处于打开位置时谐振器腔可以与废气门开口流体连通。谐振器可以进一步包括被放置在谐振器腔内的吸音层或吸音结构。吸音层/结构可以(但不是必须)被固定到谐振器腔的内表面。吸音层/结构可以采取各种形式，诸如但不限于多孔金属丝网、可喷涂泡沫层或涂层。

在本公开的又一实施例中，用于车辆的涡轮增压器可以包括涡轮增压器壳体、旋转组件、谐振器、以及废气门。涡轮增压器壳体可以限定压缩机入口、压缩机出口、涡轮机入口、涡轮机出口、废气门开口、以及靠近于废气门开口的谐振器底座。旋转组件可以包括通过轴彼此附接的涡轮机和压缩机，其中旋转组件可以被放置在涡轮增压器壳体中。谐振器可以被固定到谐振器底座，其中谐振器底座和谐振器将共同地限定谐振器通路。废气门可以可移动地固定到废气门开口。

第二实施例的涡轮增压器可以进一步包括在废气门开口处的接合表面，其中接合表面被配置为邻接废气门的周边内表面。应该理解，当废气门处于打开位置时谐振器腔可以与废气门开口流体连通。谐振器可以进一步包括被放置在谐振器腔内的吸音层或吸音结构。吸音层/结构可以(但不是必须)被固定到谐振器的内表面。吸音层/结构可以采取各种形式，诸如(但不限于)多孔金属丝网、可喷涂泡沫层或涂层。

从下面参考附图考虑的详细描述中，本公开及其特别的特征和优点将变得更加明显。

附图说明

从以下详细描述、最佳模式、权利要求和附图中，本公开的这些和其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1a是根据本公开的各种实施例的涡轮增压器的示例剖视图。

图1b是根据本公开的各种实施例的涡轮增压器的等距视图。

图2a是本公开的废气门和谐振器的放大截面视图，其中废气门处于关闭位置。

图2b是本公开的废气门和谐振器的放大截面视图，其中废气门处于部分打开位置。

图3a是本公开的废气门和谐振器的放大截面视图，其中吸音层被固定到谐振器腔室的内表面。

图3b是本公开的废气门和谐振器的放大截面视图，其中吸音层被固定放置在谐振器腔室内。

贯穿附图的几个视图的描述中，相同参考数字涉及相同的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前优选的组合物、实施例和方法，它们构成了发明人目前已知的实践本公开的最佳模式。附图不必按比例绘制。然而，应当理解的是，公开的实施例仅示例可以以各种和替代形式实现的本公开。因此，在本文公开的特定细节不应被解释为限制性的，而仅作为本公开的任何方面的代表性基础和/或作为教导本领域技术人员不同地采用本公开的代表性基础。

除非在示例中，或另外明确地指明，本说明书中指示材料量或反应和/或使用条件的所有数值量应理解为在描述本公开的最宽范围时由词语“约”修饰。在数值范围内的实践通常是优选的。并且，除非明确相反陈述：百分比，“份”和比率值均按重量计算；结合本公开对于给定目的合适或优选的一组或一类材料的描述意味着该组或该类中的任何两个或多个构件的混合为同等地适合的或优选的；首字母缩略词或其他缩写的第一定义适用于相同缩写的本文所有后续使用，并适用于最初定义的缩写的正常语法变体；并且，除非明确相反陈述，否则性能的测量是通过与以前或以后参考的相同性能的相同技术来确定的。

还应当理解的是，本公开不限于下面描述的特定实施例和方法，因为特定部件和/或条件当然可以变化。另外，在本文使用的术语仅用于描述本公开的特别的实施例的目的，而不旨在以任何方式进行限制。

还必须注意的是，如在说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“、一个”、“该”包括复数对象，除非上下文另外清楚地指出。例如，参考单数形式的部件旨在包括多个部件。

术语“包括”与“包括”、“具有”、“包含”或“其特征在于”同义。这些术语是包含性的和开放性的，并且不排除附加的、未叙述的元件或方法步骤。

短语“由...组成”不包括在权利要求中未指定的任何元件，步骤或成分。当这个短语出现在权利要求的主体的条款中时，而不是紧接在前序之后，其仅限制在该条款中阐述的元件；其它元件不作为整体从权利要求中排除。

短语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制到特定的材料或步骤，加上那些不会实质上影响所要求保护的主题的基本和新颖特性(多个)的材料和步骤。

可替换地，可以使用术语“包括”、“由......组成”以及“基本上由......组成”。在使用这三个术语之一的情况下，当前公开和要求保护的主题可包括使用其他两个术语中的任一个。

在整个本申请中，在引用出版物的情况下，这些出版物的公开内容通过引用整体并入本申请，以更全面地描述本公开所属领域的现有技术。

参考图1a，示出了将减小由废气门生成的噪声62的第一实施例涡轮增压器10。涡轮增压器10包括涡轮增压器壳体12、旋转组件26以及废气门34。涡轮增压器壳体12限定废气门开口14、靠近于废气门开口14的谐振器16、压缩机入口18、压缩机出口20(图1b)、涡轮机入口22以及涡轮机出口。旋转组件26包括通过轴32彼此附接的涡轮机和压缩机，其中旋转组件26被放置在涡轮增压器壳体12中。废气门34可以经由枢轴(如在图1中被示出)可移动地固定到涡轮增压器壳体12。应当进一步理解的是，涡轮增压器10还可以包括在废气门开口14处的接合表面36(图2a)，使得接合表面36被配置为邻接废气门34的周边内表面38(图2a)。

应当理解的是，当废气门34处于打开位置44时，其包括但不限于，废气门34将被打开大约2.5度。由于通过废气门开口离开的排气气体流70(图1a和2b)可以引起嘶嘶声噪声62状况。然而，本公开的谐振器16被配置为当废气门34在前述打开位置44中时将抵消在废气门开口14处生成的声波62。声波62的示例路径在图1a中被示出。随着声波62进入谐振器16腔室，声波62将抵消，从而衰减废气门开口14处生成的大部分噪声62。

现在参考图1b，谐振器16被示出为涡轮增压器10的一部分，其中谐振器16(如图1a所示)可以与涡轮增压器壳体12成一体，使得谐振器16和谐振器腔40由涡轮增压器壳体12限定。在图1b中被示出的虚线将在本公开中稍后讨论。

关于谐振器16，谐振器16可以进一步包括各自被限定在涡轮增压器壳体12中(如在图1a和2a中被示出)的谐振器腔40和谐振器通道42。谐振器腔40可以具有可以小至14000mm³到约57000mm³的体积。优选的但是非必需的，谐振器腔体积可以是28000mm³。当废气门34处于如图1a所示的打开位置44时，谐振器腔40可以与废气门开口14流体连通。谐振器16可以进一步包括被放置在谐振器腔40内的吸音层48或吸音结构，如图3a和3b所示。吸音层48/结构可以(但不是必须)被固定到谐振器腔40的内表面。吸音层48/结构可以采取各种形式，诸如(但不限于)多孔金属丝网、可喷涂泡沫52层或涂层。多孔金属丝网可以经由铸入钩环特征(类似于维克罗(velcro)结构)被固定到谐振器腔40的内表面。可替换地，如图3b所示，吸音层48(或网格层50)可以简单地被填充到谐振器腔40中，并且可以可选地包括防止吸音层48堵塞谐振器通道42并被移走的筛网51。在这种情况下，可喷涂泡沫52层用作吸音层48，可喷涂泡沫52可以被配置为粘附到谐振器腔40的内表面。

在本公开的又一实施例中，用于车辆的涡轮增压器10’可以包括涡轮增压器壳体12、旋转组件26、可以附接到涡轮增压器壳体12的谐振器16’，以及废气门34，如图1a所示。涡轮增压器壳体12可以限定压缩机入口18、压缩机出口20(图1b)、涡轮机入口22、涡轮机出口、废气门开口14、以及靠近于废气门开口14的谐振器底座54。旋转组件26可以包括通过轴32彼此附接的涡轮机叶轮28和压缩机叶轮30，其中旋转组件26可以被放置在涡轮增压器壳体12中。参考图1b，谐振器16’可以被固定到限定在涡轮增压器壳体12中的谐振器底座54，其中谐振器底座54和谐振器16’共同限定谐振器通道42，如图2a所示。关于本公开的所有实施例，应当理解的是，谐振器通道42可以具有直径或宽度78，其可以(但不是必须)落到约5mm至约9mm的范围内。(图2b)

类似于第一实施例，谐振器16′可以包括可以具有可以小至14000mm³到约57000mm³的体积的谐振器腔40。优选的但是非必需的，谐振器腔体积可以是28000mm³。多个紧固件58可以(但不是必须)用于将谐振器16’固定到谐振器底座54/涡轮增压器壳体12。图1b和图2a中的虚线示出了谐振器16可以如何可选地是涡轮增压器壳体12的分离部件。废气门34可以通过诸如(但不是必须)枢转接头60可移动地固定到废气门开口14，如图1a所示。

关于谐振器16，谐振器16可以进一步包括谐振器腔40和谐振器通道42，谐振器腔40和谐振器通道42各自限定在涡轮增压器壳体12中，如图1a和2a所示。当废气门34处于如图2b所示的打开位置44时谐振器腔40可以与废气门开口14流体连通。谐振器16可以进一步包括被放置在谐振器腔40内的吸音层48或吸音结构，如图3a和3b所示。吸音层48/结构可以(但不是必须)被固定到谐振器腔40的内表面。吸音层48/结构可以采取各种形式，诸如(但不限于)多孔金属丝网、可喷涂泡沫52层或涂层。多孔金属丝网可以经由铸入钩环紧固件(类似于维克罗(velcro)结构)被固定到谐振器腔40的内表面。可替换地，如图3b所示吸音层48(或网格层50)可以简单地填充到谐振器腔40中，并且可以可选地包括防止吸音层48阻塞谐振器通道42的过滤器。在这种情况下，可喷涂泡沫52层用作吸音层48，可喷涂泡沫52可以被配置为粘附到谐振器腔40的内表面。声波62的示例路径在图1a中被示出。如以前提到的，由于通过废气门开口离开的排气气体流70(图1a和2b)可以在废气门开口处生成嘶嘶声噪声62。如以前描述的那样，随着声波62进入谐振器腔40，声波62将抵消，从而衰减废气门开口14处生成的任何噪声62。

虽然在上述详细描述中已经提出了示例实施例，但是应当理解的是，将存在大量的变化。还应当理解的是，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，上述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的便捷路径。应当理解的是，在不脱离所附权利要求及其法律等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。