功能非对称的双侧涡轮增压器叶轮和扩压器.pdf

本发明涉及功能非对称的双侧涡轮增压器叶轮和扩压器，并且具体涉及双侧涡轮增压器压缩机叶轮和形成压缩机扩压器的壳体。压缩机叶轮的第一侧和第二侧的特征在于Trim和环形面积的不同值。扩压器的第一侧围绕压缩机叶轮的第一侧，并且扩压器的第二侧围绕压缩机叶轮的第二侧。扩压器的第一和第二侧的特征在于不同的环形面积比。压缩机叶轮的第一和第二侧的叶片在角度上偏移彼此。压缩机叶轮被构造成适用于经过压缩机叶轮的背对相关涡轮机叶轮的那一侧的更大流量。

权利要求书
1.  一种涡轮增压器，包括：
涡轮增压器壳体；和
转子，所述转子被安装在所述涡轮增压器壳体内用于轴向旋转，所述转子包括在涡轮机叶轮和双侧压缩机叶轮之间轴向延伸的轴，所述双侧压缩机叶轮具有多个叶片，所述多个叶片包括围绕第一轮毂部分的第一组压缩机叶片和围绕第二轮毂部分的第二组压缩机叶片，其中，所述第一组压缩机叶片限定第一进口导流器平面，其中，所述第二组压缩机叶片限定第二进口导流器平面，并且其中，所述双侧压缩机叶轮限定主动叶轮部分，所述主动叶轮部分从所述第一进口导流器平面延伸至所述第二进口导流器平面；
其中，所述壳体限定用于所述压缩机叶轮的扩压器，所述扩压器包括围绕所述第一组压缩机叶片的第一部分，并且所述扩压器包括围绕所述第二组压缩机叶片的第二部分；并且
其中，所述主动叶轮部分和所述扩压器的组合是功能非对称的。

2.  如权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个叶片和所述扩压器的组合是功能非对称的。

3.  如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述扩压器是功能非对称的。

4.  如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述多个叶片是功能非对称的。

5.  如权利要求2所述的涡轮增压器，其中：
所述第一组压缩机叶片的特征在于由第一叶轮Trim和第一环形面积组成的第一组叶片参数；
所述第二组压缩机叶片的特征在于由第二叶轮Trim和第二环形面积组成的第二组叶片参数；并且
所述第一组叶片参数的值与所述第二组叶片参数的值不全部相同。

6.  如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第二Trim与所述第一Trim不同。

7.  如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第二环形面积与所述第一环形面积不同。

8.  如权利要求5所述的涡轮增压器，其中，所述第一Trim是所述第一组叶片的结构Trim，所述第二Trim是所述第二组叶片的结构Trim。

9.  如权利要求2所述的涡轮增压器，其中：
所述扩压器的特征在于所述扩压器的围绕所述第一组压缩机叶片的那部分的第一环形面积比和所述扩压器的围绕所述第二组压缩机叶片的那部分的第二环形面积比；并且
所述第一环形面积比与所述第二环形面积比不相同。

10.  如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述多个叶片和所述扩压器的组合适于提供比经过所述第二组压缩机叶片更大的经过所述第一组压缩机叶片的流量。

11.  如权利要求10所述的涡轮增压器，其中，所述第一Trim的值大于所述第二Trim的值。

12.  一种双侧涡轮增压器叶轮，包括：
轮毂，所述轮毂限定叶轮旋转的轴向方向；和
多个叶片，所述多个叶片包括在所述轮毂的第一轴向侧上的第一组叶片和在所述轮毂的第二轴向侧上的第二组叶片，所述轮毂的第二轴向侧是与所述轮毂的第一轴向侧相对的轴向侧；
其中，所述第一组压缩机叶片限定第一进口导流器平面；
其中，所述第二组压缩机叶片限定第二进口导流器平面，所述第二进口导流器平面面向与所述第一进口导流器平面轴向相反的方向；
其中，所述双侧压缩机叶轮限定主动叶轮部分，所述主动叶轮部分从所述第一进口导流器平面延伸到所述第二进口导流器平面；并且
其中，所述主动叶轮部分是功能非对称的。

13.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述多个叶片是功能非对称的。

14.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一多个叶片的特征在于第一Trim，所述第二多个叶片的特征在于第二Trim，并且所述第一Trim与所述第二Trim不同。

15.  如权利要求14所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一Trim是所述第一多个叶片的结构Trim，并且其中，所述第二Trim是所述第二多个叶片的结构Trim。

16.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一多个叶片的特征在于第一环形面积，所述第二多个叶片的特征在于第二环形面积，并且所述第一环形面积与所述第二环形面积不同。

17.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一多个叶片的特征在于第一轮廓，所述第二多个叶片的特征在于第二轮廓，并且所述第一轮廓与所述第二轮廓不同。

18.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一多个叶片的特征在于叶片的第一数量，所述第二多个叶片的特征在于叶片的第二数量，并且叶片的所述第一数量与叶片的所述第二数量不同。

19.  一种涡轮增压器转子，包括：
如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮；
第二涡轮增压器叶轮；和
在所述双侧涡轮增压器叶轮和所述第二涡轮增压器叶轮之间延伸的轴；
其中，所述第一多个叶片离所述第二涡轮增压器叶轮更远；并且
其中，所述第一多个叶片被构造成适用于比所述第二多个叶片更大的流量。

20.  如权利要求19所述的涡轮增压器转子，其中，所述第一多个叶片的特征在于第一Trim，所述第二多个叶片的特征在于第二Trim，并且所述第一Trim大于所述第二Trim。

21.  如权利要求20所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中，所述第一Trim是所述第一多个叶片的结构Trim，并且其中，所述第二Trim是所述第二多个叶片的结构Trim。

22.  一种涡轮增压器，包括：
涡轮增压器壳体；
如权利要求19所述的涡轮增压器转子；和
多个轴承，所述多个轴承将所述涡轮增压器转子可旋转地安装在所述涡轮增压器壳体内。

23.  如权利要求22所述的涡轮增压器，其中：
所述第一多个叶片离所述第二涡轮增压器叶轮更远；并且
所述第一多个叶片被构造成适用于比所述第二多个叶片更大的流量。

24.  如权利要求12所述的双侧涡轮增压器叶轮，其中：
所述主动叶轮部分是结构性非对称的；
所述第二叶轮侧叶片的所有根部后缘处于与所述第一叶轮侧的任何叶片的根部后缘不同的周向位置；并且
所述第二叶轮侧的每个叶片的根部后缘处于所述第一叶轮侧的两个相继叶片之间围绕所述旋转轴线的角度一半的位置。

说明书功能非对称的双侧涡轮增压器叶轮和扩压器
技术领域
本发明涉及用于涡轮增压器的叶轮，更具体地涉及双侧自动压缩机叶轮和其相关的扩压器。
背景技术
涡轮增压器压缩机的特征在于一系列工作条件上的一系列性能水平。通常这在压缩机图上通过图形描述，其针对一系列设计工作条件画出压缩机压力比对照修正的气流水平。压缩机图限定了喘振线和阻塞线，这对应于变化的极限工作条件，压缩机在该极限工作条件处将经历喘振（即此时将发生经过压缩机的明显的间歇空气回流）和阻塞。通常在经历喘振和阻塞之前提供较宽范围的工作条件的压缩机设计被认为是优选的。
对于单侧压缩机，能够改变气流水平的因素是压缩机进口导流器处的进口空气压力。其它能够改变气流水平的因素是压缩机叶轮的几何形状和扩压器的几何形状。
参考图1，单侧压缩机叶轮11具有两个主要部件，轮毂13和一组叶片15，每个叶片具有前缘17、后缘19、轮毂边缘21和护罩边缘23，前缘17在叶片旋转经过的通道的上游端处限定压缩机进口导流器，后缘19在叶片旋转经过的通道的下游端处限定压缩机出口导流器。每个叶片的护罩边缘通常在小间隙的情况下与壳体护罩25相符。
单侧压缩机叶轮几何形状的重要特征在于两个参数，Trim和环形面积，其可被称为EI。在两个不同的单侧压缩机叶轮之间，对于在压缩机进口导流器处的给定的空气压力，这些参数（Trim和/或EI）之间的差异通常将导致单侧压缩机被构造成适用于不同的气流水平（即较大或较小的气流水平）。换句话说，变化改变了压缩机图。例如，已知较大的Trim数导致较大的流量水平。
单侧压缩机叶轮的结构Trim被如下定义为：

如在图中所见，D1,S是叶片15（的路径）的护罩边缘23在进口导流器处（即叶片的护罩边缘遇到前缘17处）的直径，并且D2是叶轮在出口导流器的根端处（即轮毂边缘遇到后缘19处）的直径。
在替代的气动方法中，气动TrimA被如下定义为：

其中

并且D2,tip是叶片15（的路径）的护罩边缘23在出口导流器处（即叶片的护罩边缘遇到后缘19处）的直径。应当注意到，结构Trim和气动Trim在D2,tip等于D2（例如，后缘平行于旋转轴线）时是相同的。遍及本说明书，术语Trim将指这些定义的前者（结构Trim），除非明确地提到气动TrimA。
单侧压缩机叶轮的环形面积被如下定义为：

如在图中所见，D1,H是叶片15（的路径）的轮毂边缘21在进口导流器处（即轮毂边缘遇到前缘17处）的直径，并且B2是在出口导流器处的叶片的轴向宽度。
两个壳体壁31和33限定单侧压缩机叶轮扩压器41，扩压器41是压缩机出口导流器下游的通道。更具体地，单侧压缩机的扩压器是从压缩机叶轮出口导流器延伸至压缩机涡壳43的径向通道，涡壳43是螺旋形的空气通道。扩压器的重要特征在于参数DE，即无翼片扩压器环形面积比。对于在其压缩机进口导流器处具有给定空气压力的两个相同的单侧压缩机叶轮，该参数（DE）的变化通常将导致单侧压缩机被构造成适用于不同的气流水平（即较大或较小的气流水平），从而改变了压缩机图。
单侧压缩机叶轮的无翼片扩压器环形面积比被如下定义为：

如在图中所见，D3是扩压器41的下游端45（出口）（即在扩压器通道中的空气流进入涡壳43处）的直径，B3是扩压器的最终（例如下游端）轴向宽度，并且e是叶片15的护罩边缘23和护罩25之间在出口导流器处（护罩边缘遇到后缘19处，即（B2+e）是空气在出口导流器处流动经过的通道的轴向宽度）的轴向距离。
出于各种原因，有时使用双侧压缩机叶轮是优选的。例如，这些叶轮相比具有与双侧叶轮的组合的两侧相似的性能水平的单侧叶轮可具有更低的旋转惯性。替代地，具有由压缩机叶轮产生的更低轴向负载水平可能是优选的，对于双侧压缩机叶轮可能正是如此。已知存在具有对称的压缩机叶轮叶片和对称的扩压器的双侧压缩机，各自在垂直于叶轮旋转轴线的对称面（即轮毂后板的中间平面）两侧是对称的。
存在对于具有性能高效和成本高效的双侧压缩机的涡轮增压器的需要。本发明的优选实施例满足这些和其他需要，并提供了进一步的相关优点。
发明内容
在各种实施例中，本发明解决了上述需要中的一些或全部。涡轮增压器包括涡轮增压器壳体和转子。该转子被安装在壳体内用于轴向旋转，并包括在涡轮机叶轮和双侧压缩机叶轮之间轴向延伸的轴。压缩机叶轮具有多个叶片，包括围绕第一轮毂部分的第一组压缩机叶片和围绕第二轮毂部分的第二组压缩机叶片。第一组压缩机叶片限定第一进口导流器平面，第一进口导流器平面比第二进口导流器平面距离涡轮机叶轮更远，第二进口导流器平面由第二组压缩机叶片限定。壳体限定了用于压缩机叶轮的扩压器，该扩压器包括第一部分和第二部分，第一部分围绕第一组压缩机叶片，第二部分围绕第二组压缩机叶片。
多个叶片和扩压器的组合是功能非对称的，即叶片可以是功能非对称的，扩压器可以是功能非对称的，或者两种情况都是。功能非对称性可以被构造成产生比经过第二组叶片更大的经过第一组压缩机叶片的气流。有利地，这导致经过第一组叶片的更大的空气通量，这受益于（轴承壳体和涡轮机）到其相关的进口导流器访问的不受阻碍。于是更大的气流（即通量）被输送通过更加高效的叶片组。此外，来自一组叶片的初始喘振事件将不会像通常一样与其他组叶片的初始喘振事件同时发生，从而减少了喘振事件的不利影响。
本发明的其它特征和优点将从以下优选实施例的详细描述连同附图变得明显，附图以示例的方式示出了本发明的原理。下面阐明的具体的优选实施例的详细描述使得人们能够建立和使用本发明的实施例，并且不意图限制所列举的权利要求，而是相反地，其意在充当所要求保护的发明的具体示例。
附图说明
图1是现有技术的单侧压缩机的剖面经向局部视图。
图2是本发明的涡轮增压的内燃机的第一实施例的系统视图。
图3是图2的实施例中的双侧压缩机叶轮的平面视图。
图4是图3所示的双侧压缩机叶轮的截面视图。
图5是图2的实施例中的双侧压缩机的截面视图，包括在图3中所示的双侧压缩机叶轮。
图6是在图3所示的双侧压缩机叶轮上的压缩机叶片的下游端的剖视图，如图4上的附图标记C所指示的。
图7是本发明的第二实施例的双侧压缩机叶轮的平面视图。
具体实施方式
以上总结及由列举的权利要求限定的本发明可通过参考以下详细描述而被更好地理解，以下描述可与附图一起阅读。下面阐明的本发明具体优选实施例的详细描述使得人们能够建立和使用本发明的特定实施方式，并且不意图限制所列举的权利要求，而是相反地，其意在提供其具体示例。
本发明的典型实施例存在于配备有内燃机和涡轮增压器的机动车辆中。该涡轮增压器配备有双侧压缩机叶轮，该双侧压缩机叶轮的特征在于提供高效操作的独特的叶片和/或扩压器构造。
第一实施例
参考图2，具有涡轮机和径向压缩机的涡轮增压器101的典型实施例包括涡轮增压器壳体和转子群，该转子群被构造为在涡轮增压器工作期间在推力轴承和两组轴颈轴承（每组用于每个各自的转子叶轮）或替代地其他类似的支撑轴承上在涡轮增压器壳体内围绕旋转轴线103旋转。涡轮增压器壳体包括涡轮机壳体105、压缩机壳体107和轴承壳体109（即容纳轴承的中心壳体），该轴承壳体109将涡轮机壳体连接到压缩机壳体。转子群包括涡轮机叶轮111、双侧径向压缩机叶轮113和转子轴115，涡轮机叶轮111大体上位于涡轮机壳体内，双侧径向压缩机叶轮113大体上位于压缩机壳体内，转子轴115沿着旋转轴线延伸穿过轴承壳体，以将涡轮机叶轮连接到压缩机叶轮。
涡轮机壳体105和涡轮机叶轮111形成了涡轮机，该涡轮机被构造为周向地从发动机接收高压和高温排气流121，例如从内燃机125的排气歧管123。涡轮机叶轮（和由此的转子群）被高压和高温排气流驱动围绕旋转轴线103旋转，该高压和高温排气流变为低压和低温排气流127并被轴向排放到排气系统（未示出）中。
压缩机壳体107和双侧压缩机叶轮113形成了压缩机级。被排气驱动的涡轮机叶轮111驱动而旋转的压缩机叶轮构造为将所接收的来自两个轴向侧的输入空气（例如周围的进口空气131，或者在多级压缩机中来自前级的已经被加压的空气）轴向压缩成加压空气流133，该加压空气流133从压缩机被周向喷射出。由于该压缩过程，加压空气流的特征在于增高的温度，该温度高于输入空气的温度。
可选地，加压空气流可被引导经过对流冷却的装填空气冷却器135，该冷却器135被构造为从加压空气流耗散热量，增加其密度。所得到的经冷却的且加压的输出空气流137被引导进入内燃机上的进气歧管139，或替代地，进入串联压缩机中的后续级。该系统的操作由ECU 151（发动机控制单元）控制，ECU 151经由通信连接而连接到系统的其余部分。
先前已经设计出来了双侧压缩机叶轮，其叶片在轴向平面（即垂直于轴向方向的平面）的两侧对称。这些叶轮可被认为是功能对称的叶轮的子集。出于本申请的目的，应该理解到，在轴向平面两侧是功能对称的双侧叶轮是这样的叶轮，该叶轮所具有的叶片在叶轮的两侧上具有基本相同（在制造公差内）的气动特性，即使两侧上的叶片围绕旋转轴线103彼此偏移给定的偏移角。此外，出于本申请的目的，应该理解到，具有功能非对称性的压缩机在进口导流器处的条件（例如压力）相同的假设下具有双侧式性能，其对于双侧压缩机叶轮的相对侧产生不同的压缩机图。
通常，这意味着几何叶片参数在双侧叶轮的两个轴向侧是相同的。应该注意到，这不要求叶片具有实际的轴向对称平面（即垂直于轴向方向的平面，两组叶片关于该平面具有平面对称性）。也不需要两组叶片具有围绕旋转轴线的旋转对称性，尽管情况通常是这样。而是这样的轴向功能对称性需要两侧被设计成具有相同的几何参数，即当所有其它参数（例如进口导流器处的进口压力）都相等时，其被设计为适用于且执行在所有相同的气动性能水平。
在轴向平面（即垂直于轴向方向的平面）两侧对称的双侧压缩机叶轮扩压器之前已被设计为用于对称的双侧压缩机叶轮。这样的扩压器可被认为是功能对称的双侧压缩机叶轮扩压器。出于本申请的目的，应该理解到，在轴向平面的两侧功能对称的双侧叶轮扩压器是这样的扩压器，其在扩压器的两侧上具有基本相同（在制造公差内）的气动特性（扩压器被经过叶轮后板的中心的平面分开）。
通常，这意味着扩压器环形面积比参数DE在扩压器的两个轴向侧上是相同的。应该注意到，这假定了DE是对于其相关的双侧压缩机叶轮的每侧被分别取定义。该功能对称性需要两侧都被设计成具有相同的几何参数，即当所有其它参数都相等时，其被设计成适用于相同的气动性能水平。
参考图2-6，压缩机叶轮113限定了前部、第一叶轮侧201和后部、第二叶轮侧221。第一叶轮侧包括第一轮毂部分203和围绕第一轮毂部分的第一多个叶片205。类似地，第二叶轮侧包括第二轮毂部分223和围绕第二轮毂部分的第二多个叶片225。第一和第二轮毂部分是一体式的，并且从而共同旋转。
第一和第二叶轮侧201、221分别限定了在第一多个叶片205的进口导流器端的第一进口导流器207、在第二多个叶片225的进口导流器端的第二进口导流器227和几乎平直的后板209（平的且仅具有小的厚度），后板209为第一和第二叶轮侧所共有且在第一和第二叶轮侧之间延伸。后板限定了中心平面210，中心平面210将后板一分为二，并限定了在第一和第二叶轮侧之间的分割线。第一进口导流器比第二进口导流器离涡轮机更远。第一进口导流器背对涡轮机，而第二进口导流器面朝涡轮机。
周围的进口空气131被分为进入压缩机壳体的第一进口空气流211和进入压缩机壳体的第二进口空气流231，第一进口空气流211被引导到第一叶轮侧201的进口导流器，第二进口空气流231被引导到第二叶轮侧221的进口导流器。于是，压缩机叶轮有效地被构造为两个单侧压缩机叶轮，其背对背地在后板处邻接（通常成为单一主体），使得第一和第二进口导流器位于或相对靠近于双侧压缩机叶轮的轴向相对端。应该注意到，第二进口空气流变为轴向方向，并且部分地被第二轮毂部分的弯曲延长部232引导。
在第二叶轮侧221的第二进口导流器227附近，转子轴115的第一端邻接第二轮毂部分223并直接从第二轮毂部分223延伸。转子轴的第二端连接到涡轮机叶轮111。压缩机叶轮113的第一叶轮侧201于是被构造为外部进口导流器叶轮侧，即第一叶轮侧的进口导流器背对涡轮机叶轮和轴承壳体。压缩机叶轮的第二叶轮侧于是被构造为内部进口导流器叶轮侧，即第二叶轮侧的进口导流器面朝涡轮机叶轮和轴承壳体。于是，第一叶轮侧进口导流器可轴向地接收空气而没有阻碍，而第二叶轮侧进口导流器被轴承壳体和涡轮机叶轮轴向地阻碍，使得第二空气流需要在压缩机叶轮和涡轮机叶轮之间的位置从非轴向方向转向到轴向方向。
空气流的这种转向可能导致气流中的压力下降，导致在第一和第二叶轮侧的进口处的不同的空气压力，由此降低压缩机叶轮的第二叶轮侧的效率。而且，进口系统的总体几何形状和结构可包括一个或两个进口的上游的其它压力损失，从而导致在进口压力之间的更大的差异。
叶片
第一多个叶片205的特征在于第一组参数，其包括第一Trim（即Trim1）和第一环形面积（即EI1）。类似地，第二多个叶片225的特征在于第二组参数，其包括第二Trim（即Trim2）和第二环形面积（即EI2）。
Trim1和Trim2可如下计算：


如在图4和6中所见，D11,S和D21,S是各自组（多个）叶片（的路径）的护罩边缘在其各自的进口导流器处（即护罩边缘遇到前缘处）的直径。D12和D22是各自组（多个）叶片在其各自的出口导流器的根部处（即轮毂边缘遇到后缘处）的直径。
EI1和EI2可如下计算：


如在图中所见，D11,H和D21,H是各自组（多个）叶片（的路径）的轮毂边缘在其各自的进口导流器处（即轮毂边缘遇到其各自前缘处）的直径，并且B12和B22是各自叶片组在其各自的出口导流器处的轴向宽度。
扩压器
参考图2-5，扩压器形成围绕第一多个叶片205的第一侧251和围绕第二多个叶片225的第二侧271。第一和第二扩压器侧由后板中心平面210分割。第一侧251的特征在于第一组一个或多个参数，其包括第一环形面积比（即DE1）。第二侧271的特征在于第二组一个或多个参数，其包括第二环形面积比（即DE2）。每个环形面积比代表了扩压器的仅仅围绕给定组（多个）叶片的那部分。
DE1和DE2可如下计算：


如在图中所见，D12和D22是各自组（多个）叶片（的路径）的轮毂边缘在其各自的进口导流器处（即轮毂边缘遇到其各自前缘处）的直径，并且B12和B22是各自叶片组在其各自的出口导流器处的轴向宽度。如在图中所见，D13和D23是相等的，并且代表了扩压器的下游端（出口）（即扩压器通道中的空气流进入涡壳之处）的直径。B13和B23是扩压器的各自侧的最终（例如下游端）轴向宽度。而且，e1和e2是在叶片的各自护罩边缘和各自护罩之间在各自出口导流器处（每个护罩边缘遇到其后缘处）的各自轴向距离。最后，w是后板209在出口导流器处的宽度。于是，对于每一侧，（B2+e+1/2w）是通道在出口导流器处的轴向宽度加上后板宽度的一半。
功能非对称性
在本发明之下，叶片可以是功能非对称的，扩压器可以是功能非对称的，或者两者均可以是功能非对称的。这通常意味着代表第一组叶片和扩压器的第一侧的第一组叶片和扩压器参数（例如Trim1、EI1和DE1）与代表第二组叶片和扩压器的第二侧的第二组叶片和扩压器参数（例如Trim2、EI2和DE2）不是全部相同。所述参数中的至少一个在第一和第二组之间（即在压缩机叶轮和扩压器的两侧之间）发生变化。
例如，DE1的值可能与DE2的值不同，EI1的值可能与EI2的值不同，且Trim1的值可能与Trim2的值不同。作为另一个示例，DE1的值可能与DE2的值不同，且EI1的值可能与EI2的值不同，而Trim1的值可能与Trim2的值相同。参数的组彼此不同的结果是，压缩机叶轮是轴向功能非对称的压缩机叶轮。
在本实施例中，与第二组参数的值相比，第一组参数的值被构造为（与经过第二叶轮侧的气流相比）产生经过压缩机叶轮的第一叶轮侧的更大的气流。在这种情况下，第一Trim的值大于第二Trim的值。有利地，这导致了与经过压缩机叶轮的第二叶轮侧相比经过第一叶轮侧的更大的空气通量。由于第一叶轮侧是外部进口导流器叶轮侧，通常其将会更加高效，这是因为进入第二叶轮侧的流动的压力损失。因此，更大的气流（即通量）被输送经过更高效的叶轮侧。此外，第一叶轮侧的初始喘振事件将不会像通常那样与第二叶轮侧的初始喘振事件同时发生，从而减少了喘振事件的不利影响。
此外，取决于涡轮机的构造，转子轴承可经历来自涡轮机的朝向涡轮机负载方向或朝向压缩机负载方向的轴向负载。通过使用非对称的双侧压缩机叶片构造，即第一组参数不同于第二组参数的构造，压缩机可被构造成提供与来自涡轮机叶轮的负载处于相反方向的轴向负载。结果，在某个高负载工作条件的范围内，可由轴向轴承承载更低的轴向总负载，从而轴向轴承可被设计成更小、更轻和/或更便宜，和/或提供更少的阻力。
应该注意到，其它类型的功能非对称性在本发明的最宽范围内。例如，尽管结构Trim发生变化是优选的，但气动Trim发生变化也在本发明的最宽范围中（即使结构Trim、环形面积和无翼片扩压器环形面积比不变化）。类似地，带有在叶轮相对侧具有不同轮廓、不同曲率或不同长度的叶片的压缩机叶轮可以是功能非对称的，即使结构Trim、环形面积、无翼片扩压器环形面积比和气动Trim均相同。此外，不同的轮毂形状也可以导致功能非对称性。作为另一个示例，在叶轮相对侧上的不同的叶片数量可导致功能非对称性。
第二实施例
参考图7，本发明的第二实施例在结构上和第一实施例相同，但有一处例外。因此，使用相同的附图标记。如在图3中所示出，在第一实施例中，叶片被示为在出口导流器的根部边缘处（叶片轮毂边缘与后缘相交处）对准。
在本发明的第二实施例中，第二叶轮侧221相对于第一叶轮侧201回拨（clocked）。出于本申请的目的，术语回拨被定义为指的是第二叶轮侧的至少一些叶片并且可能所有叶片处于从第一叶轮侧的所有叶片围绕旋转轴线103角偏移的位置。更具体地，第二叶轮侧的一些或所有叶片的根部后缘301（即轮毂边缘和后缘的相交点）处于与第一叶轮侧的任何叶片的根部后缘301不同的周向位置。
优选地，第二叶轮侧所有叶片处于从第一叶轮侧的所有叶片围绕旋转轴线103角偏移的位置。更具体地，第二叶轮侧的所有叶片的根部后缘301（即轮毂边缘和后缘的相交点）处于与第一叶轮侧的所有叶片的根部后缘301不同的周向位置。
更优选地，第二叶轮侧的每个叶片处于从第一叶轮侧相应叶片的位置围绕旋转轴线103角偏移达单一角度的位置（即第二叶轮侧的所有叶片从第一叶轮侧的相应叶片偏移相同的角度）。更具体地，第二叶轮侧的每个叶片的根部后缘301处于从第一叶轮侧的相应叶片的根部后缘301的位置围绕旋转轴线103角偏移达单一角度的位置（即所有第二叶轮侧叶片从第一叶轮侧的相应叶片偏移相同的角度）。
更优选地，如在图7中所示，第二叶轮侧的每个叶片处于第一叶轮侧的两个相继叶片之间（围绕旋转轴线103）的角度一半的位置。更具体地，第二叶轮侧的每个叶片的根部后缘301处于第一叶轮侧的两个相继叶片的根部后缘301之间（围绕旋转轴线103）的角度一半的位置。
将被理解到本发明包括用于设计和用于生产压缩机叶轮和壳体的装置和方法，以及压缩机叶轮的装置自身。此外，尽管本发明是针对压缩机进行描述的，但功能非对称的双侧涡轮机叶轮也可落入本发明的范围内。简而言之，以上公开的特征可以组合在本发明的预期范围内的多种多样的结构中。
尽管已经示出和描述了本发明的具体形式，但明显的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。例如，功能非对称的双侧涡轮机叶轮将落入本发明的范围内。于是，尽管只参考优选的实施例详细描述了本发明，但本领域普通技术人员将意识到可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，并不意图将本发明局限于上述讨论，而是参考所附权利要求来限定本发明。