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CN110475954B - 涡轮增压器系统、压缩机系统及控制空气流的方法 - Google Patents

涡轮增压器系统、压缩机系统及控制空气流的方法 Download PDF

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CN110475954B CN201880018547.0A CN201880018547A CN110475954B CN 110475954 B CN110475954 B CN 110475954B CN 201880018547 A CN201880018547 A CN 201880018547A CN 110475954 B CN110475954 B CN 110475954B
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Abstract

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。

Description

涡轮增压器系统、压缩机系统及控制空气流的方法
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。
在另一方面，提供了一种涡轮增压器系统，并且该涡轮增压器系统包括涡轮增压器，该涡轮增压器包括涡轮增压器壳体和能够在涡轮增压器壳体中旋转的涡轮。涡轮增压器系统还包括压缩机，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；叶轮，该叶轮能够在压缩机壳体中旋转以产生加压空气，其中，叶轮操作性地连接至涡轮增压器的涡轮，以便由涡轮驱动；分流器，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，其中，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，第二限制大于第一限制；以及分流器偏置构件，该分流器偏置构件将分流器朝向第二分流器位置推动。涡轮增压器系统还包括：加压空气储存室；以及储存室储存空气流体通道装置，该储存室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。
在又一方面，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；叶轮，该叶轮能够在压缩机壳体中绕叶轮轴线旋转并且具有叶轮入口和叶轮出口，叶轮入口构造成用于在叶轮的旋转期间从主压缩机入口吸入空气，叶轮出口构造成用于将加压空气沿大体径向方向排出到压缩机壳体的叶轮出口接纳室中，叶轮出口接纳室定位在叶轮的径向外侧以用于将加压空气从叶轮出口输送至主压缩机出口，其中，叶轮操作性地连接至涡轮增压器的涡轮，以便由涡轮驱动；分流器，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叶轮出口接纳室的至少一部分，并且分流器与叶轮出口接纳室的紧邻分流器上游的部分大致平齐，使得叶轮出口接纳室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，第二限制大于第一限制；以及分流器偏置构件，该分流器偏置构件将分流器朝向第二分流器位置推动。压缩机系统还包括：加压空气储存室；以及储存空气流体通道装置，该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。
在又一方面，提供了一种涡轮增压器系统，并且该涡轮增压器系统包括涡轮增压器，该涡轮增压器包括：涡轮增压器壳体；以及涡轮，该涡轮能够在涡轮增压器壳体中旋转。涡轮增压器系统还包括压缩机，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；叶轮，该叶轮能够在压缩机壳体中绕叶轮轴线旋转并且具有叶轮入口和叶轮出口，叶轮入口构造成用于在叶轮的旋转期间从主压缩机入口吸入空气，叶轮出口构造成用于将加压空气沿大体径向方向排出到压缩机壳体的叶轮出口接纳室中，叶轮出口接纳室定位在叶轮的径向外侧以用于将加压空气从叶轮出口输送至主压缩机出口，其中，叶轮操作性地连接至涡轮增压器的涡轮，以便由涡轮驱动；分流器，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叶轮出口接纳室的至少一部分，并且分流器与叶轮出口接纳室的紧邻分流器上游的部分大致平齐，使得叶轮出口接纳室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；以及分流器偏置构件，该分流器偏置构件将分流器朝向第二分流器位置推动。涡轮增压器系统还包括：加压空气储存室；以及储存空气流体通道装置，该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。
在另一方面，提供了一种用于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。
附图说明
参照附图将更好地理解本发明的前述及其他方面，在附图中：
图1是根据本公开的实施方式的包括涡轮增压器系统的发动机的示意图；
图2是作为图1中所示的涡轮增压器系统的一部分的压缩机系统的截面视图，其中，位于作为压缩机系统的一部分的加压空气储存室中的压力构件处于第一位置；
图3是图2中所示的压缩机系统的另一截面视图，其中，位于加压空气储存室中的压力构件处于第二位置；
图4是图2中所示的压缩机系统的另一截面视图，其中，位于加压空气储存室中的压力构件处于第三位置；
图5是图2中所示的压缩机系统的另一截面视图，其中，位于加压空气储存室中的压力构件处于第四位置；以及
图6是图示了根据本公开的实施方式的对通向发动机的空气流进行控制的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，图1示意性地示出了用于车辆的内燃发动机100。发动机100可以是任何合适类型的发动机，比如汽油发动机或柴油发动机。
发动机100将空气和燃料(例如，汽油或柴油燃料)接纳到其汽缸中并将燃料燃烧以产生动力。发动机100具有以102示出的排放管道系统。示意性地，排放管道系统102表示为单个管道，但是将理解的是，排放管道系统102的一个或更多个部分可以呈在排放管道系统102中并行运行的多个管道的形式。
根据本公开的实施方式提供了涡轮增压器系统104。涡轮增压器系统104除了其他方面还包括涡轮增压器106和压缩机108。在一些实施方式中，涡轮增压器系统104相对低成本地改善发动机100的性能，而不需要改变涡轮增压器106的几何结构并且不需要额外的控制系统和电动马达，(尽管一些实施方式可以采用这些技术)。
涡轮增压器106包括涡轮增压器壳体110，涡轮增压器壳体110具有涡轮增压器入口112和涡轮增压器出口114，涡轮增压器入口112定位成接纳来自排放管道系统102的上游排气管道113的排气，涡轮增压器出口114定位成将排气排出到排放管道系统102的下游排气管道115中。涡轮增压器106还包括涡轮116，涡轮116定位在涡轮增压器壳体110中以用于接纳排气并将来自排气的动能转换成涡轮116中的旋转动能。
压缩机108包括压缩机壳体118，压缩机壳体118具有主压缩机入口120、主压缩机出口122、储存空气入口124和储存空气出口126。主压缩机入口120定位成接纳来自以128示出的上游进气管道的空气。主压缩机出口122定位成将进气从压缩机108排出到下游进气管道130中，下游进气管道130将进气朝向发动机100输送。
压缩机108还包括叶轮132，叶轮132能够在压缩机壳体118中围绕叶轮轴线A旋转以产生加压空气。叶轮132操作性地连接至涡轮增压器106的涡轮116，以便由涡轮118驱动。在具体示例中，涡轮116和叶轮132两者都安装至共同的轴134，使得涡轮116和叶轮132在旋转方面固定至彼此。
叶轮132具有叶轮入口136和叶轮出口138，叶轮入口136构造成用于在叶轮132旋转期间从主压缩机入口120吸入空气，叶轮出口138构造成用于将加压空气沿大体径向方向排出到压缩机壳体118的叶轮出口接纳室140(图2中示出)中。叶轮出口接纳室140定位在叶轮132的径向外侧以用于将加压空气从叶轮出口138输送至主压缩机出口122。
压缩机108还包括分流器142，分流器142具有上游端部144和下游端部146。分流器能够在第一分流器位置(图3至图5)与第二分流器位置(图2)之间枢转，在第一分流器位置中，分流器142提供对从压缩机壳体118离开的流的第一限制，并且在第一分流器位置中，分流器142形成围绕叶轮132的至少一部分的叶轮出口接纳室140的至少一部分，在第二分流器位置中，分流器142提供对从主压缩机出口离开的流的第二限制，第二限制大于第一限制。
在一些实施方式中，当分流器142处于第一分流器位置时，分流器142可选地与叶轮出口接纳室140的紧邻分流器132上游的部分大致平齐(如图3至图5中可以看出的)。在一些实施方式中，当分流器142处于第一分流器位置时，叶轮出口接纳室140具有从分流器142的上游端部144至分流器142的下游端部146逐渐增加的横截面积。在一些实施方式中，当分流器142处于第一分流器位置时，分流器142可以被认为形成围绕叶轮132的至少一部分的蜗壳的至少一部分(如图3至图5中所示的)。
出于本公开的目的，术语“平齐”指的是，除了提供间隙的相对小的谷、以及将在下面进一步描述的空气流通道的开口之外，分流器的面向叶轮132的面的形状与叶轮出口接纳室140的紧邻分流器142上游的部分的形状基本上是连续的。
分流器142可以与PCT公开WO 2017/124198中所示的分流器40类似，PCT公开WO2017/124198的内容通过参引全部并入本文中。尽管‘198公开描述了一种用于液体的泵，但是本领域技术人员将理解的是，无论由叶轮移动的流体是液体还是气体，下述分流器的结合都将提供一些类似的优点：该分流器在该分流器的上游端部附近枢转、定位在叶轮出口接纳室中、并且在叶轮旋转所在的壳体中形成蜗壳的一部分。
压缩机108可选地还包括将分流器142朝向第二分流器位置推动的分流器偏置构件148。尽管图中所示的实施方式中的分流器偏置构件148是螺旋压缩弹簧，但是也可以使用任何其他合适类型的偏置构件。
设置有加压空气储存室150。设置有储存空气流体通道装置151，并且储存空气流体通道装置151定位成将加压空气储存室150流体地连接至储存空气入口124和储存空气出口126。在所示实施方式中，储存空气入口124和储存空气出口126两者连接至与加压空气储存室150流体地连接的共同的流体通道。
加压空气储存室150中具有压力构件152，并且加压空气储存室150具有压力构件偏置构件154，压力构件偏置构件154对压力构件152施加偏置力以推动压力构件152，进而驱动加压空气从加压空气储存室150离开。由压力构件偏置构件154施加在压力构件152上的偏置力使加压空气储存室150中的空气被加压。压力构件152可以用作活塞并且可以与加压空气储存室150的壁基本密封地接合，使得压力构件152的前侧部156面向加压空气并且部分地限定加压空气驻留所处的容积。在压力构件152的后侧部158上，由于加压空气储存室150的合适的壁中的通气孔160的存在，加压空气储存室150可以处于大气压力。尽管压力构件152可以如上所述那样与加压空气储存室150的壁基本密封地接合，但是在它们之间可能会发生少量泄漏，伴随有相对较小的效率损失。
尽管图中所示的实施方式中的压力构件偏置构件154是螺旋压缩弹簧，但是也可以使用任何其他合适类型的偏置构件。
再循环管道162和再循环阀164可以与加压空气储存室150设置在一起。再循环阀164允许至少部分地基于加压空气储存室150中的压力而将加压空气从加压空气储存室150排出。再循环管道162定位成将从加压空气储存室150排出的加压空气输送至叶轮132上游的点(例如，输送至如图1中所示的管道128上的点、或直接位于主压缩机入口120处的点)。这可以帮助增加由叶轮132产生的加压空气的压力，从而使加压空气储存室150中的加压空气的压力增加，如下面进一步说明的。
再循环阀164可以具有诸如能够在打开位置(图5)与关闭位置(图2和图3)之间移动(例如，线性滑动)的阀元件165的任何合适的结构以及将阀元件朝向关闭位置推动的阀元件偏置构件167。阀元件偏置构件167可以是如所示的压缩弹簧，或者可以是任何其他合适类型的偏置构件。
如可以看出的，储存空气入口124设置在分流器142的下游端部146附近，并且储存空气出口126设置在分流器142的上游端部144附近。分流器142经由销连接而枢转地安装至压缩机壳体118，以实现分流器142绕枢转轴线P的枢转运动。分流器142上具有第一分流器阀构件166和第二分流器阀构件168。当分流器142处于第一分流器位置时，第一分流器阀构件166阻止空气流动通过储存空气入口124，但第二分流器阀构件168允许空气从压缩机108流动至加压空气储存室150。当分流器处于第二分流器位置时，第一分流器阀构件166允许空气流动通过储存空气入口124从而允许空气从加压空气储存室150流动至叶轮下游的空气流动路径中的点，但第二分流器阀构件168阻止空气从压缩机108流动至加压空气储存室150。
枢转轴线P与靠近下游端部146相比更靠近上游端部144。长度L1是枢转轴线P距分流器142的上游端部144的距离，并且长度L2是枢转轴线P距分流器142的下游端部146的距离。长度L1与长度L2之间的长度差和分流器偏置构件148的弹簧刚度各自控制叶轮出口接纳室140中的加压空气将分流器142推至第一分流器位置所用的压力。
当由叶轮132产生的加压空气足够高时，加压空气驱动分流器142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150流动通过储存空气入口124并且导致允许空气从压缩机108通过储存空气出口126流动至加压空气储存室150。当由叶轮108产生的加压空气足够低时，分流器偏置构件148驱动分流器142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150流动通过储存空气入口124并且导致阻止空气从压缩机108通过储存空气出口126流动至加压空气储存室150。
可选地，压力构件152是主压力构件，并且还存在副驱动室170，副驱动室170具有连接(例如，通过杆174连接)至主压力构件152的副压力构件172。副驱动室170具有副驱动室入口176，并且副驱动室入口管道178定位成将涡轮增压器106的入口侧流体地连接至副驱动室入口176，以将副压力构件172暴露于排气，从而迫使副压力构件172沿第一方向推动主压力构件152(通过副压力构件172与主压力构件152之间的固定连接经由杆174推动主压力构件152)，其中第一方向是抵抗压力构件偏置构件154的偏置力的方向。副压力构件172可以以类似于主压力构件152与加压空气储存室150的壁接合的方式与副驱动室170的壁基本密封地接合。
可选地，副驱动室170具有副驱动室出口179。副驱动室出口管道180定位成将涡轮增压器106的出口侧流体地连接至副驱动室出口180。副压力构件能够至少部分地通过副驱动室170中的排气移动至废气门位置，此时副驱动室出口179暴露于副驱动室170中的排气，以便允许排气从副驱动室170往回流动至涡轮116下游的排放系统。借助于副驱动室170，图中所示的涡轮增压器系统使用来自排气的压力直接帮助促进空气流入加压空气储存室50中。通过对比，现有技术的涡轮增压器中的典型废气门仅基于排气压力来打开阀，使得一些排气在没有做有用工作的情况下绕过涡轮增压器。
现在转至图2至图5中所示的状态序列，当发动机处于低RPM并且排放系统中存在相对低的压力时，这意味着涡轮增压器涡轮116以相对低的RPM转动，使得压缩机108产生相对低的压力。因此，分流器142将移动至图2所示的第二位置，以便允许来自加压空气储存室150的加压空气被引入从压缩机108排出的空气流中。因此，空气流处于有用的压力下，使得发动机100即使在发动机100处于低RPM下也可以在乘坐者需要时产生良好的动力。
随着发动机的RPM增加并且排气的速度和能量增加，涡轮增压器涡轮116的RPM增加，使得压缩机108产生足够的压力，从而使得叶轮出口接纳室140中的压力高到足以抵抗偏置构件148并使分流器140移动至如图3中所示的第一位置。如所示的，室150和室170中的压力还不足以打开再循环阀164。随着发动机RPM和涡轮增压器RPM爬升，由压缩机108产生的压力增加并且排气压力增加，使得压力构件152移动至压力构件152直接接合并致动再循环阀164的阀元件165的点。因此，室150和排放系统中的压力的持续增加导致阀164的开度的对应增大以及从加压空气储存室150再循环至压缩机入口120的空气的量的对应增加，如图4中所示。如果室150和室170中的压力继续增加，则副压力构件172移动至副压力构件172将副驱动室出口179暴露于副驱动室170中的排气的位置，以便允许排气从副驱动室170往回流动至涡轮116下游的排放系统。
将指出的是，上述结构可以被动地操作，由此不需要电子控制系统或传感器来操作。它是一种自调节系统，该自调节系统减少涡轮迟滞并增加从排气回收的能量的量，而无需在排气流中引入昂贵的结构，也无需传感器或控制系统(尽管这些技术在有利的情况下可以使用)。
通过选择长度L1和L2、本文中所使用的所有偏置构件的弹簧刚度、分流器142、压力构件152和压力构件172的面积、以及其他参数，可以实现本文中所描述的涡轮增压器系统的性能的调整。
参照图6，图6图示了对通向发动机、比如发动机100(即，内燃发动机)的空气流进行控制的方法200，该方法200包括：步骤202，步骤202包括提供涡轮增压器和由涡轮增压器驱动的压缩机；步骤204，步骤204包括使用来自发动机的排气来驱动涡轮增压器的涡轮的旋转；步骤206，步骤206包括驱动压缩机的叶轮的旋转，以产生用于发动机的加压空气；步骤208，步骤208包括在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；以及步骤210，步骤210包括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。将指出的是，方法200可以使用本文中所描述的结构来执行，但是可以替代性地使与图中所示的结构完全不同的结构(例如，涡轮增压器和压缩机)来执行。不需要偏置构件来被动地推动分流器、再循环阀或压力构件。替代性地，可以使用其他装置，包括但不限于控制系统，但是诸如所示的那些偏置构件是有利的，因为它们较便宜。
本领域技术人员在阅读本公开时将理解其他优点和特征。
本领域技术人员将理解，还有更多替代的实现方式和可能的改型，并且上述示例仅是一个或更多个实现方式的说明。因此，范围仅由所附权利要求来限制。

Claims (31)

1.一种与涡轮增压器一起使用的压缩机系统，所述压缩机系统包括：
压缩机，所述压缩机包括：
压缩机壳体，所述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；
叶轮，所述叶轮能够在所述压缩机壳体中旋转以产生加压空气流，其中，所述叶轮操作性地连接至所述涡轮增压器的涡轮，以便由所述涡轮驱动；
分流器，所述分流器具有上游端部和下游端部，其中，所述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，在所述第一分流器位置中，所述分流器提供对从所述压缩机壳体离开的空气流的第一限制，并且所述分流器形成围绕所述叶轮的至少一部分的蜗壳的至少一部分，其中，所述蜗壳具有从所述分流器的所述上游端部至所述分流器的所述下游端部逐渐增加的横截面积，在所述第二分流器位置中，所述分流器提供对从所述主压缩机出口离开的空气流的第二限制，所述第二限制大于所述第一限制；
以及分流器偏置构件，所述分流器偏置构件将所述分流器朝向所述第二分流器位置推动；
加压空气储存室；以及
储存空气流体通道装置，所述储存空气流体通道装置定位成将所述加压空气储存室流体地连接至所述储存空气入口和所述储存空气出口，
其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够高时，所述加压空气流驱动所述分流器移动至所述第一分流器位置，这导致阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够低时，所述分流器偏置构件驱动所述分流器移动至所述第二分流器位置，这导致允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，当所述分流器处于所述第一分流器位置时，所述分流器直接阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当所述分流器处于所述第二分流器位置时，所述分流器直接允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
3.根据权利要求2所述的压缩机系统，其中，所述加压空气储存室中具有压力构件，并且所述加压空气储存室具有压力构件偏置构件，所述压力构件偏置构件推动所述压力构件以驱动加压空气从所述加压空气储存室离开。
4.根据权利要求3所述的压缩机系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，所述再循环阀至少部分地基于所述加压空气储存室中的压力而打开以允许加压空气从所述加压空气储存室排出，其中，所述再循环管道定位成将从所述加压空气储存室排出的加压空气输送至所述叶轮上游的点。
5.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述分流器在与靠近所述下游端部相比更靠近所述上游端部的枢转点处枢转地安装至所述压缩机壳体。
6.一种涡轮增压器系统，包括：
涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：
涡轮增压器壳体；以及
涡轮，所述涡轮能够在所述涡轮增压器壳体中旋转；
压缩机，所述压缩机包括：
压缩机壳体，所述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；
叶轮，所述叶轮能够在所述压缩机壳体中旋转以产生加压空气流，其中，所述叶轮操作性地连接至所述涡轮增压器的所述涡轮，以便由所述涡轮驱动；
分流器，所述分流器具有上游端部和下游端部，其中，所述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，在所述第一分流器位置中，所述分流器提供对从所述压缩机壳体离开的空气流的第一限制，并且所述分流器形成围绕所述叶轮的至少一部分的蜗壳的至少一部分，其中，所述蜗壳具有从所述分流器的所述上游端部至所述分流器的所述下游端部逐渐增加的横截面积，在所述第二分流器位置中，所述分流器提供对从所述主压缩机出口离开的空气流的第二限制，所述第二限制大于所述第一限制；
以及分流器偏置构件，所述分流器偏置构件将所述分流器朝向所述第二分流器位置推动；
加压空气储存室；以及
储存室储存空气流体通道装置，所述储存室储存空气流体通道装置定位成将所述加压空气储存室流体地连接至所述储存空气入口和所述储存空气出口，
其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够高时，所述加压空气流驱动所述分流器移动至所述第一分流器位置，这导致阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够低时，所述分流器偏置构件驱动所述分流器移动至所述第二分流器位置，这导致允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器系统，其中，当所述分流器处于所述第一分流器位置时，所述分流器直接阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当所述分流器处于所述第二分流器位置时，所述分流器直接允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器系统，其中，所述加压空气储存室中具有压力构件，并且所述加压空气储存室具有压力构件偏置构件，所述压力构件偏置构件对所述压力构件施加偏置力以驱动加压空气从所述加压空气储存室离开，其中，在空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室期间，所述压力构件克服所述压力构件偏置构件的所述偏置力而被沿第一方向推动。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，在所述加压空气储存室中达到足够的压力时，所述再循环阀打开以允许加压空气从所述加压空气储存室通过所述再循环管道排出。
10.根据权利要求8所述的涡轮增压器系统，其中，所述压力构件是主压力构件，并且其中，所述涡轮增压器系统还包括副驱动室，所述副驱动室具有连接至所述主压力构件的副压力构件，并且所述副驱动室具有副驱动室入口和副驱动室入口管道，所述副驱动室入口管道定位成将所述涡轮增压器的入口侧流体地连接至所述副驱动室入口，以便将所述副压力构件暴露于排气，从而迫使所述副压力构件将所述主压力构件沿所述第一方向推动。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器系统，其中，所述副驱动室具有副驱动室出口，并且其中，副驱动室出口管道定位成将所述涡轮增压器的出口侧流体地连接至所述副驱动室出口，
并且其中，所述副压力构件能够至少部分地借助于所述副驱动室中的排气而移动至废气门位置，此时，所述副驱动室出口暴露于所述副驱动室中的排气，以便允许排气从所述副驱动室往回流动至所述涡轮下游的排放系统。
12.根据权利要求11所述的涡轮增压器系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，在所述加压空气储存室中达到足够的压力时，所述再循环阀打开以允许加压空气从所述加压空气储存室通过所述再循环管道排出。
13.根据权利要求12所述的涡轮增压器系统，其中，所述再循环管道将所述加压空气储存室流体地连接至所述压缩机入口。
14.根据权利要求6所述的涡轮增压器系统，其中，所述分流器在与靠近所述下游端部相比更靠近所述上游端部的枢转点处枢转地安装至所述压缩机壳体。
15.一种与涡轮增压器一起使用的压缩机系统，所述压缩机系统包括：
压缩机，所述压缩机包括：
压缩机壳体，所述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；
叶轮，所述叶轮能够在所述压缩机壳体中绕叶轮轴线旋转并且具有叶轮入口和叶轮出口，所述叶轮入口构造成用于在所述叶轮的旋转期间从所述主压缩机入口吸入空气，所述叶轮出口构造成用于将加压空气流沿大体径向方向排出到所述压缩机壳体的叶轮出口接纳室中，所述叶轮出口接纳室定位在所述叶轮的径向外侧以用于将加压空气流从所述叶轮出口输送至所述主压缩机出口，其中，所述叶轮操作性地连接至所述涡轮增压器的涡轮，以便由所述涡轮驱动；
分流器，所述分流器具有上游端部和下游端部，其中，所述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，在所述第一分流器位置中，所述分流器提供对从所述压缩机壳体离开的空气流的第一限制，并且所述分流器形成围绕所述叶轮的至少一部分的所述叶轮出口接纳室的至少一部分，并且所述分流器与所述叶轮出口接纳室的紧邻所述分流器上游的部分大致平齐，使得所述叶轮出口接纳室具有从所述分流器的所述上游端部至所述分流器的所述下游端部逐渐增加的横截面积，在所述第二分流器位置中，所述分流器提供对从所述主压缩机出口离开的空气流的第二限制，所述第二限制大于所述第一限制；
以及分流器偏置构件，所述分流器偏置构件将所述分流器朝向所述第二分流器位置推动；
加压空气储存室；以及
储存空气流体通道装置，所述储存空气流体通道装置定位成将所述加压空气储存室流体地连接至所述储存空气入口和所述储存空气出口，
其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够高时，所述加压空气流驱动所述分流器移动至所述第一分流器位置，这导致阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够低时，所述分流器偏置构件驱动所述分流器移动至所述第二分流器位置，这导致允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
16.根据权利要求15所述的压缩机系统，其中，当所述分流器处于所述第一分流器位置时，所述分流器直接阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当所述分流器处于所述第二分流器位置时，所述分流器直接允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
17.根据权利要求16所述的压缩机系统，其中，所述加压空气储存室中具有压力构件，并且所述加压空气储存室具有压力构件偏置构件，所述压力构件偏置构件推动所述压力构件以驱动加压空气从所述加压空气储存室离开。
18.根据权利要求17所述的压缩机系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，所述再循环阀至少部分地基于所述加压空气储存室中的压力而打开以允许加压空气从所述加压空气储存室排出，其中，所述再循环管道定位成将从所述加压空气储存室排出的加压空气输送至所述叶轮上游的点。
19.根据权利要求15所述的压缩机系统，其中，所述分流器在与靠近所述下游端部相比更靠近所述上游端部的枢转点处枢转地安装至所述压缩机壳体。
20.一种涡轮增压器系统，包括：
涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：
涡轮增压器壳体；以及
涡轮，所述涡轮能够在所述涡轮增压器壳体中旋转；
压缩机，所述压缩机包括：
压缩机壳体，所述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；
叶轮，所述叶轮能够在所述压缩机壳体中绕叶轮轴线旋转并且具有叶轮入口和叶轮出口，所述叶轮入口构造成用于在所述叶轮的旋转期间从所述主压缩机入口吸入空气，所述叶轮出口构造成用于将加压空气流沿大体径向方向排出到所述压缩机壳体的叶轮出口接纳室中，所述叶轮出口接纳室定位在所述叶轮的径向外侧以用于将加压空气流从所述叶轮出口输送至所述主压缩机出口，其中，所述叶轮操作性地连接至所述涡轮，以便由所述涡轮驱动；
分流器，所述分流器具有上游端部和下游端部，其中，所述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，在所述第一分流器位置中，所述分流器提供对从所述压缩机壳体离开的空气流的第一限制，并且所述分流器形成围绕所述叶轮的至少一部分的所述叶轮出口接纳室的至少一部分，并且所述分流器与所述叶轮出口接纳室的紧邻所述分流器上游的部分大致平齐，使得所述叶轮出口接纳室具有从所述分流器的所述上游端部至所述分流器的所述下游端部逐渐增加的横截面积，在所述第二分流器位置中，所述分流器提供对从所述主压缩机出口离开的空气流的第二限制，所述第二限制大于所述第一限制；
以及分流器偏置构件，所述分流器偏置构件将所述分流器朝向所述第二分流器位置推动；
加压空气储存室；以及
储存空气流体通道装置，所述储存空气流体通道装置定位成将所述加压空气储存室流体地连接至所述储存空气入口和所述储存空气出口，
其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够高时，所述加压空气流驱动所述分流器移动至所述第一分流器位置，这导致阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够低时，所述分流器偏置构件驱动所述分流器移动至所述第二分流器位置，这导致允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并且导致阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
21.根据权利要求20所述的涡轮增压器系统，其中，当所述分流器处于所述第一分流器位置时，所述分流器直接阻止空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接允许空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室，
并且其中，当所述分流器处于所述第二分流器位置时，所述分流器直接允许空气从所述加压空气储存室流动通过所述储存空气入口并直接阻止空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室。
22.根据权利要求21所述的涡轮增压器系统，其中，所述加压空气储存室中具有压力构件，并且所述加压空气储存室具有压力构件偏置构件，所述压力构件偏置构件对所述压力构件施加偏置力以驱动加压空气从所述加压空气储存室离开，其中，在空气从所述压缩机通过所述储存空气出口流动至所述加压空气储存室期间，所述压力构件克服所述压力构件偏置构件的所述偏置力而被沿第一方向推动。
23.根据权利要求22所述的涡轮增压器系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，在所述加压空气储存室中达到足够的压力时，所述再循环阀打开以允许加压空气从所述加压空气储存室通过所述再循环管道排出。
24.根据权利要求22所述的涡轮增压器系统，其中，所述压力构件是主压力构件，并且其中，所述涡轮增压器系统还包括副驱动室，所述副驱动室具有连接至所述主压力构件的副压力构件，并且所述副驱动室具有副驱动室入口和副驱动室入口管道，所述副驱动室入口管道定位成将所述涡轮增压器的入口侧流体地连接至所述副驱动室入口，以便将所述副压力构件暴露于排气，从而迫使所述副压力构件将所述主压力构件沿所述第一方向推动。
25.根据权利要求24所述的涡轮增压器系统，其中，所述副驱动室具有副驱动室出口，并且其中，副驱动室出口管道定位成将所述涡轮增压器的出口侧流体地连接至所述副驱动室出口，
并且其中，所述副压力构件能够至少部分地借助于所述副驱动室中的排气而移动至废气门位置，此时，所述副驱动室出口暴露于所述副驱动室中的排气，以便允许排气从所述副驱动室往回流动至所述涡轮下游的排放系统。
26.根据权利要求25所述的涡轮增压器系统，还包括再循环管道和再循环阀，其中，在所述加压空气储存室中达到足够的压力时，所述再循环阀打开以允许加压空气从所述加压空气储存室通过所述再循环管道排出。
27.根据权利要求26所述的涡轮增压器系统，其中，所述再循环管道将所述加压空气储存室流体地连接至所述压缩机入口。
28.根据权利要求20所述的涡轮增压器系统，其中，所述分流器在与靠近所述下游端部相比更靠近所述上游端部的枢转点处枢转地安装至所述压缩机壳体。
29.一种对通向发动机的空气流进行控制的方法，所述发动机为内燃发动机，所述方法包括：
提供涡轮增压器和由所述涡轮增压器驱动的压缩机；
使用来自所述发动机的排气来驱动所述涡轮增压器的涡轮的旋转；
驱动所述压缩机的叶轮的旋转，以产生用于所述发动机的加压空气流；
在由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够低的情况下，将加压空气从加压空气储存室输送至所述内燃发动机；以及
在由所述叶轮产生的加压空气流的压力足够高的情况下，将加压空气从所述压缩机输送至所述加压空气储存室以将加压空气储存在所述加压空气储存室中，
其中，所述加压空气储存室中具有主压力构件，并且所述加压空气储存室具有压力构件偏置构件，所述压力构件偏置构件对所述主压力构件施加偏置力以驱动加压空气从所述加压空气储存室离开，其中，在空气从所述压缩机流动至所述加压空气储存室期间，所述主压力构件克服所述压力构件偏置构件的所述偏置力被沿第一方向推动，
并且其中，所述方法还包括通过来自所述涡轮上游的排气与连接至所述主压力构件的副压力构件的接合来将所述主压力构件沿所述第一方向推动。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括：在所述加压空气储存室中的压力足够高的情况下，将加压空气从所述加压空气储存室排出。
31.根据权利要求29所述的方法，还包括：在所述加压空气储存室中的压力足够高的情况下，将加压空气从所述加压空气储存室排出至所述叶轮上游的点。
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