DE102014226341A1 - Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine - Google Patents
Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014226341A1 DE102014226341A1 DE102014226341.7A DE102014226341A DE102014226341A1 DE 102014226341 A1 DE102014226341 A1 DE 102014226341A1 DE 102014226341 A DE102014226341 A DE 102014226341A DE 102014226341 A1 DE102014226341 A1 DE 102014226341A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- compressor
- impeller
- housing wall
- section
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 39
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 72
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000036540 impulse transmission Effects 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
- F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/162—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Ein Verdichter (14) mit einem Verdichtergehäuse (38) und einem innerhalb eines Strömungsraums des Verdichtergehäuses (38) drehbar gelagerten Verdichterlaufrad (36), das den Strömungsraum in einen Niederdruckraum (44) und einen Hochdruckraum (48) unterteilt, wobei das Verdichtergehäuse (38) eine das Verdichterlaufrad (36) zwischen dessen Eintrittskanten (56) und dessen Austrittskanten (58) radial umgebende, von diesem über einen Laufradspalt (64) beabstandete erste Gehäusewand (60) sowie eine der ersten Gehäusewand (60) bezüglich der Axialrichtung des Verdichterlaufrads (36) gegenüberliegende zweite Gehäusewand (78) ausbildet, und wobei sich die erste Gehäusewand (60) in einem von dem Übergang von dem Laufradspalt (64) zu dem Hochdruckraum (48) ausgehenden Eintrittsabschnitt (80) des Hochdruckraums (48) so weit in Richtung der zweiten Gehäusewand (78) erstreckt, dass die erste Gehäusewand (60) die Austrittskanten (58) des Verdichterlaufrads (36) teilweise überdeckt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäusewand (60) innerhalb des Eintrittsabschnitts (80) einen sich an den Übergang anschließenden ersten Teilabschnitt ((4) und einen zweiten Teilabschnitt (86) aufweist, wobei das Verhältnis von Gehäusewandannäherung (x, y) zu Teilabschnittlänge in dem ersten Teilabschnitt (84) größer als in dem zweiten Teilabschnitt (86) ist.A compressor (14) having a compressor housing (38) and a compressor impeller (36) rotatably mounted within a flow space of the compressor housing (38) dividing the flow space into a low pressure space (44) and a high pressure space (48), the compressor housing (38 ) a the compressor impeller (36) between the inlet edges (56) and its outlet edges (58) radially surrounding, of this via an impeller gap (64) spaced first housing wall (60) and one of the first housing wall (60) with respect to the axial direction of the compressor impeller ( 36) opposite the second housing wall (78) is formed, and wherein the first housing wall (60) in one of the transition from the impeller gap (64) to the high-pressure chamber (48) outgoing inlet portion (80) of the high-pressure chamber (48) so far in the direction the second housing wall (78) extends so that the first housing wall (60) partially covers the exit edges (58) of the compressor wheel (36) characterized in that the first housing wall (60) within the inlet section (80) has a first partial section (4) adjoining the transition and a second partial section (86), wherein the ratio of housing wall approach (x, y) to partial section length in the first section (84) is greater than in the second section (86).
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter, einen Abgasturbolader mit einem solchen Verdichter und eine Brennkraftmaschine, insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to a compressor, an exhaust gas turbocharger with such a compressor and an internal combustion engine, in particular for use in a motor vehicle.
Die Verwendung eines oder mehrerer Abgasturbolader zur Erhöhung der spezifischen Leistung und zur Senkung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen ist bekannt. The use of one or more turbochargers to increase the specific power and to reduce the specific fuel consumption of internal combustion engines is known.
Abgasturbolader weisen eine in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierte Turbine mit einem Turbinenlaufrad, das drehbar innerhalb eines Turbinengehäuses gelagert ist, sowie einen in den Frischgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Verdichter mit einem Verdichterlaufrad, das drehbar innerhalb eines Verdichtergehäuses gelagert ist, auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind über eine Welle drehfest verbunden. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Turbinenlaufrad von der Abgasströmung angeströmt und dadurch rotierend angetrieben, wobei diese Rotation über die Welle auf das Verdichterlaufrad übertragen wird. Die so bewirkte Rotation des Verdichterlaufrads erzeugt die gewünschte Verdichtung des Frischgases. Exhaust gas turbochargers have an integrated into an exhaust line of the internal combustion engine turbine with a turbine impeller which is rotatably mounted within a turbine housing, and integrated into the fresh gas line of the internal combustion engine compressor with a compressor impeller which is rotatably mounted within a compressor housing on. The turbine wheel and the compressor wheel are rotatably connected via a shaft. During operation of the internal combustion engine, the turbine impeller is impinged by the exhaust gas flow and thereby driven in rotation, wherein this rotation is transmitted via the shaft to the compressor impeller. The thus caused rotation of the compressor wheel generates the desired compression of the fresh gas.
Die Laufräder der Turbine und des Verdichters sind jeweils innerhalb eines von dem dazugehörigen Gehäuse ausgebildeten Strömungsraums angeordnet, wodurch dieser in einen Niederdruckraum und einen stromab des Verdichterlaufrads gelegenen Hochdruckraum unterteilt wird. Dabei liegt der Niederdruckraum bei einer Turbine stromab und bei einem Verdichter stromauf des Laufrads. Der Hochdruckraum liegt dagegen bei einer Turbine stromauf und bei einem Verdichter stromab des jeweiligen Laufrads. Um ein Umströmen des Laufrads und bei einem Verdichter insbesondere ein Rückströmen von bereits verdichtetem Gas aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum möglichst gering zu halten, sollte der Laufradspalt, der zwischen dem jeweiligen Laufrad und der dieses radial umgebenden Gehäusewand ausgebildet ist, möglichst klein sein. The impellers of the turbine and the compressor are each disposed within a flow space formed by the associated housing, whereby it is divided into a low-pressure space and a high-pressure space located downstream of the compressor impeller. The low-pressure space is located downstream of a turbine and upstream of the impeller in a compressor. By contrast, the high-pressure chamber is located upstream of a turbine and downstream of the respective impeller in the case of a compressor. In order to minimize the flow around the impeller and, in the case of a compressor, a backflow of already compressed gas from the high-pressure space into the low-pressure space, the impeller gap which is formed between the respective impeller and the housing wall surrounding it radially should be as small as possible.
Verdichter von Abgasturboladern für PKW-Anwendungen werden üblicherweise in Radialbauweise ausgeführt, da auf diese Weise hohe Druckverhältnisse (πV,t-t > 3) bereits mittels einer einzigen Verdichterstufe erreicht werden können. Ein weiterer Vorteil von Radialverdichtern im Vergleich zu Verdichtern axialer Bauart liegt in dem relativ geringen Bauraumbedarf. Compressors of exhaust gas turbochargers for automotive applications are usually carried out in a radial design, since in this way high pressure ratios (π V, tt > 3) can already be achieved by means of a single compressor stage. Another advantage of centrifugal compressors compared to compressors of axial design is the relatively low space requirement.
Ein Radialverdichter saugt das zu verdichtende Gas in axialer Richtung (bezogen auf die Rotationsachse des Verdichterlaufrads) an. Durch Impulsübertragung von den rotierenden Laufradschaufeln wird das Gas in den Schaufelkanälen des Verdichterlaufrads beschleunigt. In Folge der divergenten Form der Schaufelkanäle beginnt bereits vor dem Laufradaustritt die Gewinnung statischen Drucks durch Wandlung von kinetischer Energie des Gases in potentielle Energie. A centrifugal compressor sucks the gas to be compressed in the axial direction (relative to the rotational axis of the compressor impeller). By impulse transmission from the rotating impeller blades, the gas in the blade passages of the compressor impeller is accelerated. As a result of the divergent shape of the blade channels, the extraction of static pressure begins by the conversion of kinetic energy of the gas into potential energy even before the impeller outlet.
Dem Verdichterlaufrad ist in der Regel ein parallelwandig ausgeführter Diffusor zumeist radialer Bauart nachgeschaltet. Der Diffusor hat hierbei die Aufgabe, einen Großteil der nach dem Laufradaustritt noch im Gas verbliebenen kinetischen Energie möglichst effizient in Druck umzuwandeln. Dieser Umwandlung liegen die nachfolgenden Wirkprinzipien zugrunde:
- – Reduktion der Meridiangeschwindigkeit und Aufbau statischen Drucks durch Aufweitung des wirksamen Strömungsquerschnitts;
- – Aufbau statischen Drucks durch Reduktion der Umfangsgeschwindigkeit infolge einer Zunahme des wirksamen Radius bei der Durchströmung des Diffusors (Drallerhaltung).
- - Reduction of the meridian speed and build-up of static pressure by widening the effective flow cross-section;
- - Construction of static pressure by reducing the peripheral speed due to an increase in the effective radius in the flow through the diffuser (swirl maintenance).
Schaufellose Diffusoren von Radialverdichtern sind in der Regel als parallelwandiger, rotationssymmetrischer (bezogen auf die Rotationsachse des Verdichterlaufrads) Strömungsraum ausgeführt und gewährleisten einen breiten und stabilen Arbeitsbereich des Verdichters. Gerade am Diffusoreintritt herrschen jedoch infolge der in Umfangsrichtung ungleichförmigen Laufradabströmung inhomogene Strömungszustände. Insbesondere nahe der bezüglich der Laufradnabe distalen Gehäusewand (sogenannte „Shroud“) bewirkt der Laufradspalt die Ausbildung von Sekundärströmungen im Verdichterlaufrad (sogenannte Blattspitzenwirbel). Dies führt gleichermaßen zu einer verschlechterten Strömungsführung gerade in der Nähe der Shroud. Unabhängig vom Betriebszustand wird die Shroud-Seite am Diffusoreintritt schlechter mit dem Gasstrom beaufschlagt als die Hub-Seite (der der nabenseitigen Gehäusewand nahe liegende Bereich des Diffusors). Dies bewirkt je nach Betriebszustand des Radialverdichters eine zunehmende Instabilität der Strömung am Diffusoreintritt und kann zum Strömungsabriss sowie zu einsetzendem Rückströmen von Gas in das Verdichterlaufrad hinein führen. Vaneless diffusers of centrifugal compressors are usually designed as a parallel-walled, rotationally symmetrical (with respect to the rotational axis of the compressor impeller) flow space and ensure a wide and stable working range of the compressor. Especially at the diffuser inlet, however, inhomogeneous flow conditions prevail as a consequence of the non-uniform impeller outflow in the circumferential direction. In particular, near the housing wall ("shroud") which is distal with respect to the impeller hub, the impeller gap causes the formation of secondary flows in the compressor impeller (so-called blade tip vortex). This leads equally to a deteriorated flow just in the vicinity of the Shroud. Irrespective of the operating state, the gas flow on the diffuser inlet is less affected by the flow of gas from the shroud side than the stroke side (the region of the diffuser lying close to the hub-side housing wall). This causes, depending on the operating state of the centrifugal compressor, an increasing instability of the flow at the diffuser inlet and can lead to the stall and to the onset of gas flowing back into the compressor impeller.
Durch eine Verringerung des wirksamen Strömungsquerschnitts am Diffusoreintritt über einen sogenannten „Pinch“ kann das Strömungsfeld am Diffusoreintritt wirksam stabilisiert werden. Als Pinch wird dabei eine Querschnittsverringerung des von dem Diffusor ausgebildeten Strömungsraums verstanden, der dazu führt, dass die Diffusorbreite am Diffusoreintritt größer als am Diffusoraustritt ist. Dazu kann vorgesehen sein, dass eine oder beide der Gehäusewände so weit in den Diffusorströmungsraum hineinragen, dass diese die Austrittskanten des Verdichterlaufrads teilweise überdecken. Die positive Wirkung eines einfachen (Shroud- oder Hub-) oder doppelten (auf beiden Seiten) Pinchs basiert insbesondere auf einer Anhebung des Geschwindigkeitsniveaus nahe der Shroud und einer Verbesserung des Massenstromangebots gerade in diesem Bereich. By reducing the effective flow cross section at the diffuser inlet via a so-called "pinch", the flow field at the diffuser inlet can be effectively stabilized. In this case, a pinch is understood as a reduction in cross-section of the flow space formed by the diffuser, which results in the diffuser width at the diffuser inlet being greater than at the diffuser outlet. For this purpose, it can be provided that one or both of the housing walls protrude so far into the diffuser flow space that they partially cover the outlet edges of the compressor impeller. The positive effect of a simple (Shroud or Hub) or double (on both sides) Pinchs is based in particular on raising the speed level near the Shroud and improving the mass flow rate just in this area.
Ein Radialverdichter mit einem Shroud-Pinch ist beispielsweise aus der
Aus der
Die
Und schließlich ist aus der
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, den Wirkungsgrad und die Kennfeldcharakteristik eines Verdichters zu verbessern. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a way to improve the efficiency and the map characteristic of a compressor.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein einen solchen Verdichter umfassender Abgasturbolader ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Gegenstand des Patentanspruchs 10 ist eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Verdichter. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verdichters und damit auch des erfindungsgemäßen Abgasturboladers und der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. This object is achieved by a compressor according to claim 1. An exhaust gas turbocharger comprising such a compressor is subject matter of claim 9. The subject of
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch die Kombination eines Shroud-Pinchs mit einer Abdeckung des zwischen dem Verdichterlaufrad und dem Gehäuse auf der Shroud-Seite ausgebildeten Laufradspalts eine weitergehende Verbesserung des Wirkungsgrads und der Kennfeldcharakteristik des Verdichters erreicht werden kann. Die Besonderheit der Abdeckung des Laufradspalts ist dabei, dass trotz einer durch diese bewirkte Verengung des wirksamen Strömungsquerschnitts am Diffusoreintritt die Kennfeldbreite des Verdichters im Wesentlichen erhalten bleibt und insbesondere kein relevantes Verschieben der Stopfgrenze hin zu einem höheren Massenstrom zu verzeichnen ist. Die durch die Abdeckung des Laufradspalts erreichbaren strömungstechnischen Vorteile, insbesondere die Verringerung einer Rückströmung von bereits verdichtetem Gas über den Laufradspalt, wird daher nicht durch eigentlich zu erwartende strömungstechnische Nachteile kompensiert und kommt demnach im Wesentlichen voll zur Wirkung. The invention is based on the finding that by combining a Shroud pinch with a covering of the impeller gap formed between the compressor impeller and the housing on the Shroud side, a further improvement in the efficiency and characteristics of the compressor can be achieved. The peculiarity of the cover of the impeller gap is that despite a narrowing of the effective flow cross section caused by this at the diffuser inlet the map width of the compressor is substantially maintained and in particular no relevant shift the Stopfgrenze towards a higher mass flow is recorded. The achievable through the cover of the impeller gap fluidic advantages, in particular the reduction of a backflow of already compressed gas over the impeller gap, is therefore not compensated by actually expected flow disadvantages and thus comes substantially fully to effect.
Dieser Erkenntnis entsprechend ist ein Verdichter mit einem (ein- oder mehrteiligen) Verdichtergehäuse und einem innerhalb eines Strömungsraums des Verdichtergehäuses drehbar gelagerten (insbesondere auf der Shroud-Seite offen ausgebildeten) Verdichterlaufrad beansprucht, wobei das Verdichterlaufrad den Strömungsraum in einen Niederdruckraum und einen Hochdruckraum (der insbesondere als Diffusor wirkt) unterteilt, wobei das Verdichtergehäuse eine das Verdichterlaufrad zwischen dessen (von Laufschaufeln ausgebildeten) Eintrittskanten und dessen Austrittskanten radial umgebende, von diesem über einen Laufradspalt beabstandete erste Gehäusewand sowie eine der ersten Gehäusewand bezüglich der Axialrichtung des Verdichterlaufrads im Bereich des Hochdruckraums gegenüberliegende zweite Gehäusewand ausbildet, und wobei sich die erste Gehäusewand in einem von dem Übergang von dem Laufradspalt zu dem Hochdruckraum ausgehenden Eintrittsabschnitt so weit in Richtung der zweiten Gehäusewand erstreckt, dass die erste Gehäusewand die Austrittskanten des Verdichterlaufrads teilweise überdeckt (wodurch ein Shroud-Pinch ausgebildet wird). According to this finding, a compressor with a (single or multi-part) compressor housing and a rotatably mounted within a flow chamber of the compressor housing (in particular on the Shroud side trained) compressor wheel claimed, the compressor impeller the flow space in a low-pressure chamber and a high-pressure chamber (the in particular acts as a diffuser), wherein the compressor housing a the compressor impeller between the (formed by blades) inlet edges and the outlet edges radially surrounding, spaced therefrom by a Laufradspalt first housing wall and one of the first housing wall with respect to the axial direction of the compressor impeller in the region of the high-pressure chamber opposite forming the second housing wall, and wherein the first housing wall in an outgoing from the transition from the impeller gap to the high-pressure chamber inlet portion so far in the direction of the second hous The second housing wall partially covers the exit edges of the compressor impeller (thereby forming a shroud pinch).
Erfindungsgemäß ist dieser Verdichter dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäusewand innerhalb des Eintrittsabschnitts einen sich an den Übergang anschließenden ersten Teilabschnitt und einen (sich vorzugsweise an den ersten Teilabschnitt anschließenden) zweiten Teilabschnitt umfasst, wobei das (positive) Verhältnis von Gehäusewandannäherung (d.h. der Annäherung der ersten Gehäusewand an die zweite Gehäusewand in dem entsprechenden Teilabschnitt) zu Teilabschnittlänge in dem ersten Teilabschnitt größer als (insbesondere mindestens zwei-, drei- vier oder fünfmal so groß wie) in dem zweiten Teilabschnitt ist. Der erste Teilabschnitt stellt dabei die Abdeckung für den Laufradspalt dar, der im Vergleich zu dem zweiten Teilabschnitt relativ kurz ist, innerhalb dieses vergleichsweise kurzen ersten Teilabschnitts jedoch relativ (bezogen auf dessen Teilabschnittslänge) weit in den Strömungsraum des Hochdruckraums hineinragt. Der zweite Teilabschnitt stellt dagegen den Shroud-Pinch dar, der eine strömungsbündelnde Funktion aufweist und daher im Vergleich zu dem ersten Teilabschnitt relativ lang ist, im Verlauf dieses zweiten Teilabschnitts jedoch nur zu einer relativ (bezogen auf dessen Teilabschnittslänge) geringen Gehäusewandannäherung führt. Dabei kann die (absolute) Gehäusewandannäherung des zweiten Teilabschnitts im Vergleich zu derjenigen des ersten Teilabschnitts gleich groß oder insbesondere auch größer sein. Durch die relativ gering zunehmende Gehäusewandannäherung durch den zweiten Teilabschnitt wird eine zu starke Umlenkung und Einschnürung des durch den Hochdruckraum strömenden Gases vermieden. Die relativen Längenangaben beziehen sich dabei auf die Längen entlang der den Hochdruckraum begrenzenden Oberfläche der ersten Gehäusewand. According to the invention, this compressor is characterized in that the first housing wall within the inlet section comprises a first section adjoining the junction and a second section (preferably adjoining the first section), the (positive) ratio of housing wall approach (ie the approximation of the housing wall approach first housing wall to the second housing wall in the corresponding subsection) to subsection length in the first subsection is greater than (in particular at least two, three or four times as large as) in the second subsection. In this case, the first subsection represents the cover for the impeller gap, which is relatively short in comparison to the second subsection, but projects relatively far (with respect to its subsection length) within this comparatively short first subsection into the flow space of the high pressure chamber. By contrast, the second subsection represents the Shroud pinch, which has a flow-bundling function and is therefore relatively long in comparison with the first subsection, but leads only to a relatively small housing wall approach (based on its subsection length) in the course of this second subsection. In this case, the (absolute) housing wall approach of the second subsection may be the same or, in particular, greater than that of the first subsection. Due to the relatively small increase in housing wall proximity through the second section, excessive deflection and constriction of the gas flowing through the high-pressure chamber is avoided. The relative lengths are based on the lengths along the high pressure chamber limiting surface of the first housing wall.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Verdichters kann insbesondere in der Nähe der Pumpgrenze des Verdichterkennfelds ein Ablösen und Rückströmen des verdichteten Gases am Eintritt in den Hochdruckraum verringert werden. Zudem kann dadurch insbesondere in der Nähe der Stopfgrenze des Verdichterkennfelds die Ausbildung und/oder Intensität von Blattspitzenwirbeln verringert werden, was sich ebenfalls positiv auf den Verdichterwirkungsgrad auswirken kann. Da ein Rückströmen sowie Blattspitzenwirbel primär Probleme sind, die bei Verdichterlaufrädern mit auf der Shroud-Seite offenen Laufschaufelzwischenräumen auftreten, kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung besonders vorteilhaft bei einem Verdichter mit solchen offenen Laufschaufelzwischenräumen zur Anwendung kommen. Due to the design of a compressor according to the invention, detachment and return flow of the compressed gas at the inlet into the high-pressure chamber can be reduced, in particular in the vicinity of the surge limit of the compressor characteristic diagram. In addition, in particular in the vicinity of the plug limit of the compressor map, the formation and / or intensity of blade tip vortex can be reduced, which can also have a positive effect on the compressor efficiency. Since backflow as well as blade tip vortex are primarily problems that occur in compressor impellers with shroud-open blade clearances, the inventive design can be particularly advantageous in a compressor with such open blade clearance spaces used.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass sich der zweite Teilabschnitt unmittelbar an den ersten Teilabschnitt anschließt. Möglich ist aber auch die Anordnung eines weiteren, beispielsweise parallel zu der zweiten Gehäusewand verlaufenden Teilabschnitts zwischen dem ersten und dem zweiten Teilabschnitt. Preferably, it can be provided that the second section directly adjoins the first section. However, it is also possible to arrange a further partial section running parallel to the second housing wall between the first and the second partial section.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der den ersten und zweiten Teilabschnitt der ersten Gehäusewand umfassende Eintrittsabschnitt relativ kurz bezogen auf die radiale Gesamtlänge des Hochdruckraums ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Eintrittsabschnitt innerhalb der/des den Eintritt zu dem Hochdruckraum umfassenden Hälfte, Drittels oder Viertels endet. Further preferably, it can be provided that the inlet section comprising the first and second partial sections of the first housing wall is relatively short relative to the radial overall length of the high-pressure chamber. In particular, it may be provided that the inlet section ends within the half, third or quarter enclosing the entrance to the high-pressure chamber.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters kann vorgesehen sein, dass die maximale Gehäusewandannäherung in dem ersten Teilabschnitt der Axialbreite (d.h. der Breite in der zu der Rotationsachse des Verdichterlaufrads parallelen Richtung) des Laufradspalts (am Übergang von Laufradspalt zu Hochdruckraum) möglichst genau entspricht. Dies kann einen optimalen Kompromiss aus der durch die Abdeckung des Laufradspalts mittels des ersten Teilabschnitts erzielbaren Vorteile (Verminderung einer Rückströmung über den Laufradspalt und einer Strömungsablösung im Laufrad) und der durch diese Abdeckung hervorgerufenen Verengung des Strömungsquerschnitts am Eintritt des Hochdruckraums darstellen. Wird die maximale Gehäusewandannäherung im ersten Teilabschnitt relevant kleiner als die Axialbreite des Laufradspalts am Übergang von Laufradspalt zu Hochdruckraum ausgelegt, kann dies dazu führen, dass die mittels der Abdeckung des Laufradspalts grundsätzlich erzielbaren Vorteile nicht vollständig ausgeschöpft werden. Wird dagegen die maximale Gehäusewandannäherung im ersten Teilabschnitt relevant größer als die Axialbreite des Laufradspalts am Übergang von Laufradspalt zu Hochdruckraum ausgelegt, sind damit in der Regel keine relevanten Verbesserungen hinsichtlich der durch die Abdeckung des Laufradspalts erzielbaren Vorteile mehr verbunden; die übermäßige Verengung des Strömungsquerschnitts kann sich dann jedoch, insbesondere bei einem hohen Massendurchsatz des verdichteten Gases durch den Hochdruckraum, negativ auf die Leistung und/oder den Wirkungsgrad des Verdichters auswirken. In a preferred embodiment of the compressor according to the invention, it may be provided that the maximum housing wall approach in the first section corresponds as closely as possible to the axial width (i.e., the width in the direction parallel to the axis of rotation of the compressor impeller) of the impeller gap (at the transition from impeller gap to high-pressure space). This can represent an optimal compromise between the advantages that can be achieved by covering the impeller gap by means of the first section (reduction of backflow over the impeller gap and flow separation in the impeller) and the constriction of the flow cross section caused by this cover at the inlet of the high-pressure chamber. If the maximum housing wall approach in the first subsection is designed to be significantly smaller than the axial width of the impeller gap at the transition from the impeller gap to the high-pressure space, this can lead to the advantages basically achievable by means of the cover of the impeller gap not being fully exploited. If, on the other hand, the maximum housing wall approach in the first subsection is designed to be significantly larger than the axial width of the impeller gap at the transition from the impeller gap to the high-pressure space, then as a rule no relevant improvements are associated with the advantages that can be achieved by covering the impeller gap; However, the excessive constriction of the flow cross-section can then have a negative effect on the performance and / or the efficiency of the compressor, in particular in the case of a high mass flow rate of the compressed gas through the high-pressure space.
Durch das erfindungsgemäß vorgesehene, nur moderate Verengen des Strömungsquerschnitts am Eintritt des Hochdruckraums werden insbesondere in der Nähe der ersten Gehäusewand höhere Strömungsgeschwindigkeiten und damit auch ein erhöhter Massendurchsatz erreicht, was zur Stabilisierung und Homogenisierung der Gasströmung am Eintritt in den Hochdruckraum beitragen kann. Dies gilt sowohl für den Bereich in der Nähe der Pumpgrenze als auch der Stopfgrenze des dazugehörigen Verdichterkennfelds. Due to the inventively provided, only moderate narrowing of the flow cross section at the inlet of the high pressure chamber higher flow rates and thus an increased mass flow rate are achieved in particular in the vicinity of the first housing wall, which can contribute to the stabilization and homogenization of the gas flow at the entrance to the high pressure chamber. This applies both to the area near the surge line and the stuffing limit of the associated compressor map.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Innenseite des zweiten Teilabschnitts bezüglich eines Längsschnitts (entlang der Rotationsachse des Verdichterlaufrads) durch den Verdichter (zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über die gesamte Länge) geradlinig ausgebildet ist. Dies kann sich insbesondere positiv auf die Herstellbarkeit des Verdichtergehäuses auswirken. Möglich, gegebenenfalls auch ohne nachteilige Auswirkungen, kann jedoch auch eine Ausgestaltung sein, bei der die Innenseite des zweiten Teilabschnitts bezüglich eines Längsschnitts durch den Verdichter (zumindest abschnittsweise gegebenenfalls über die gesamte Länge) einfach oder mehrfach gekrümmt ausgebildet ist. Furthermore, it can preferably be provided that the inside of the second section is rectilinear with respect to a longitudinal section (along the axis of rotation of the compressor wheel) through the compressor (at least in sections, preferably over the entire length). This can in particular have a positive effect on the manufacturability of the compressor housing. Possibly, possibly without adverse effects, but may also be an embodiment in which the inside of the second portion is formed with respect to a longitudinal section through the compressor (at least in sections, optionally over the entire length) single or multiple curved.
Andererseits kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Innenseite des ersten Teilabschnitts bezüglich eines Längsschnitts durch den Verdichter zumindest bereichsweise (dann insbesondere in demjenigen Bereich, an den sich der zweite Teilabschnitt anschließt; gegebenenfalls auch über die gesamte Länge des zweiten Teilabschnitts) gekrümmt, beispielsweise teilkreisförmig, ausgebildet ist. Dies kann sich insbesondere vorteilhaft hinsichtlich des durch den ersten Teilabschnitt bewirkten Strömungswiderstands für das in den Hochdruckraum einströmende Gas auswirken. Diesbezüglich kann sich zudem vorteilhaft auswirken, wenn die Innenseite des ersten Teilabschnitts tangential in die Innenseite des zweiten Teilabschnitts (wiederum jeweils bezogen auf einen Längsschnitt durch den Verdichter) übergeht. Dadurch wird ein kantenförmiger Übergang zwischen dem ersten Teilbereich in dem zweiten Teilbereich vermieden, der zu erhöhten Strömungsverlusten für das durch den Hochdruckraum strömende Gas führen kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Innenseite des ersten Teilabschnitts bezogen auf einen Längsschnitt durch den Verdichter zumindest bereichsweise, gegebenenfalls auch über die gesamte Länge geradlinig auszubilden. Dies kann sich wiederum vorteilhaft auf die Verstellbarkeit des Verdichtergehäuses auswirken. On the other hand, it can be advantageously provided that the inner side of the first section is curved at least regionally (in particular in the region adjoined by the second section, if appropriate also over the entire length of the second section) with respect to a longitudinal section through the compressor, for example partially circular, is trained. This can have a particularly advantageous effect with regard to the flow resistance caused by the first subsection for the gas flowing into the high-pressure chamber. In this regard, may also be advantageous if the inside of the first section tangentially into the inside of the second section (again in each case based on a longitudinal section through the compressor) passes. As a result, an edge-shaped transition between the first subregion in the second subregion is avoided, which can lead to increased flow losses for the gas flowing through the high-pressure chamber. However, it is also possible to form the inside of the first section in a straight line with respect to a longitudinal section through the compressor, at least in regions, and possibly also over the entire length. This in turn can have an advantageous effect on the adjustability of the compressor housing.
Um eine möglichst vorteilhafte Abdeckwirkung des ersten Teilabschnitts für den Laufradspalt zu erzielen kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass der erste Teilabschnitt an seinem dem Laufradspalt benachbarten Ende möglichst parallel (beziehungsweise koaxial bei einem um das Laufrad umlaufenden Hochdruckraum) bezüglich einer Rotationsachse des Verdichterlaufrads ausgebildet ist. Ist die Innenseite des ersten Teilabschnitts an diesem Ende gekrümmt verlaufend ausgebildet, sollten die in den Endpunkten an der Innenseite der ersten Gehäusewand anliegenden Tangenten entsprechend parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet sein. Abweichungen von der Parallelität beziehungsweise Koaxialität können, gegebenenfalls unter Inkaufnahme einer verschlechterten Wirkung der Abdeckung des Laufradspalts, hingenommen werden, wobei diese Abweichungen möglichst kleiner als 10°, vorzugsweise kleiner als 5° und insbesondere kleiner als 3° sein sollten. In order to achieve the most advantageous covering effect of the first section for the impeller gap may further preferably be provided that the first section is formed at its end adjacent the impeller gap as parallel as possible (or coaxial with a circulating high pressure space around the impeller) with respect to a rotational axis of the compressor impeller. If the inside of the first section is designed to be curved at this end, the tangents resting on the inside of the first housing wall in the end points should be aligned correspondingly parallel to the axis of rotation. Deviations from the parallelism or coaxiality can be tolerated, possibly at the expense of a worsened effect of the cover of the impeller gap, these deviations should be as small as possible 10 °, preferably less than 5 ° and in particular less than 3 °.
Für eine möglichst vorteilhafte Abdeckwirkung des ersten Teilabschnitts für den Laufradspalt kann weiterhin vorgesehen sein, dass der radiale Abstand des ersten Teilabschnitts bezüglich der Rotationsachse des Verdichterlaufrads möglichst klein ausgebildet ist, ohne dass es unter Berücksichtigung von Herstellungs- und Montagetoleranzen sowie von möglichen unterschiedlichen, durch Temperaturänderungen und/oder Massenkräfte bewirkten Längungen zu einem Kontakt des Laufrads mit diesem ersten Teilabschnitt der ersten Gehäusewand kommt. Ein verbliebener Spalt zwischen dem die Abdeckung des Laufradspalts bewirkenden ersten Teilabschnitt der ersten Gehäusewand und dem Verdichterlaufrad sollte demnach möglichst klein ausgebildet sein. Wird dieser radiale Abstand unnötig groß gewählt, kann dies mit einer Verschlechterung der durch die Abdeckung des Laufradspalts bewirkten Vorteile verbunden sein. For a most advantageous covering effect of the first section for the impeller gap may further be provided that the radial distance of the first section relative to the axis of rotation of the compressor wheel is designed to be as small as possible, without taking into account manufacturing and assembly tolerances and possible different, by temperature changes and / or inertial forces caused elongation to a contact of the impeller comes with this first portion of the first housing wall. A remaining gap between the cover of the impeller gap causing first portion of the first housing wall and the compressor impeller should therefore be as small as possible. If this radial distance is chosen unnecessarily large, this can be associated with a deterioration of the advantages caused by the cover of the impeller gap.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die zweite Gehäusewand einen Absatz ausbildet, der einen Abschnitt einer Nabe des Verdichterlaufrads überdeckt. Dieser Absatz, der beispielsweise parallel beziehungsweise koaxial zu der Rotationsachse des Verdichterlaufrads verlaufen kann, kann insbesondere ein Rückströmen von verdichtetem Gas über einen zwischen der zweiten Gehäusewand und der dazu benachbarten Seite dieser Nabe ausgebildeten Spalt verringern. Auch der radiale Abstand dieses Absatzes sollte möglichst gering gewählt werden, ohne dass es unter Berücksichtigung von Herstellungs- und Montagetoleranzen sowie von möglichen unterschiedlichen Längungen zu einem Kontakt des Verdichterlaufrads mit diesem Absatz der zweiten Gehäusewand kommt, ausgebildet werden. Further preferably, it can be provided that the second housing wall forms a shoulder which covers a portion of a hub of the compressor impeller. This shoulder, which may for example run parallel or coaxial with the axis of rotation of the compressor impeller, may in particular reduce a return flow of compressed gas via a gap formed between the second housing wall and the side of this hub adjacent thereto. Also, the radial distance of this paragraph should be as low as possible, without it comes under consideration of manufacturing and assembly tolerances and possible different elongations to a contact of the compressor impeller with this paragraph of the second housing wall are formed.
Bei einer solchen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters kann dann noch vorgesehen sein, dass der radiale Abstand des ersten Teilabschnitts an seinem dem Laufradspalt benachbarten Ende kleiner oder gleich dem radialen Abstand des Absatzes an seinem bezüglich der ersten Gehäusewand distalen Ende ist. Die radialen Abstände beziehen sich dabei jeweils auf die Rotationsachse des Verdichterlaufrads. In such an embodiment of the compressor according to the invention can then be provided that the radial distance of the first section at its end adjacent the impeller gap is less than or equal to the radial distance of the paragraph at its distal end relative to the first housing wall. The radial distances in each case relate to the axis of rotation of the compressor impeller.
Der erfindungsgemäße Verdichter kann auch auf der Hub-Seite mit einem Pinch versehen sein. Demnach würde auch die zweite Gehäusewand in einem von dem Übergang von dem dortigen Laufradspalt zu dem Hochdruckraum ausgehenden Abschnitt so weit in Richtung der ersten Gehäusewand geführt sein, dass die zweite Gehäusewand die Austrittskanten des Verdichterlaufrads teilweise überdeckt. The compressor according to the invention can also be provided on the stroke side with a pinch. Accordingly, the second housing wall would be so far out in the direction of the first housing wall in one of the transition from the local impeller gap to the high-pressure chamber section that the second housing wall partially covers the exit edges of the compressor impeller.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Abgasturbolader mit einem erfindungsgemäßen Verdichter und einer Turbine. Die Turbine kann ein Turbinengehäuse und ein innerhalb eines Strömungsraums des Turbinengehäuses angeordnetes Turbinenlaufrad umfassen, wobei das Turbinenlaufrad drehfest mit dem Verdichterlaufrad verbunden ist, was die Übertragung eines bei der Durchströmung des Turbinenlaufrads auf dieses ausgeübten Drehmoments auf das Verdichterlaufrad ermöglicht, um dieses rotierend anzutreiben, wodurch eine Verdichtung eines durch den Verdichter geführten Gases erreicht werden kann. The invention further relates to an exhaust gas turbocharger with a compressor according to the invention and a turbine. The turbine may include a turbine housing and a turbine runner disposed within a flow space of the turbine housing, the turbine runner being non-rotatably connected to the compressor runner, permitting transmission of a torque applied thereto as it flows through the turbine runner to rotationally drive the turbine runner a compression of a guided through the compressor gas can be achieved.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Brennkraftmaschine mit einem einen oder mehrere Brennräume ausbildenden Verbrennungsmotor (insbesondere Hubkolben-Verbrennungsmotor), einem Frischgasstrang, über den den Brennräumen Frischgas zuführbar ist, einem Abgasstrang, über den Abgas aus den Brennräumen abführbar ist und einem erfindungsgemäßen Verdichter oder einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader, wobei der Verdichter (des Abgasturboladers) in den Frischgasstrang und die Turbine, soweit vorhanden, in den Abgasstrang integriert sind. Furthermore, the invention also relates to an internal combustion engine having an internal combustion engine (in particular reciprocating internal combustion engine) forming one or more combustion chambers, a fresh gas train via which fresh gas can be supplied to the combustion chambers, an exhaust system via which exhaust gas can be discharged from the combustion chambers and a compressor or a compressor according to the invention exhaust gas turbocharger according to the invention, wherein the compressor (the exhaust gas turbocharger) in the fresh gas line and the turbine, if present, are integrated into the exhaust system.
Der erfindungsgemäße Verdichter kann auch andersartig (als über eine Abgasturbine) antreibbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Verdichterlaufrad als von einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors (in der Automobiltechnik vielfach als „Kompressor“ bezeichnet) oder eines Elektromotors (in der Automobiltechnik vielfach als „Booster“ bezeichnet) antreibbar ausgebildet sein. The compressor according to the invention can also be configured differently (as via an exhaust gas turbine) drivable. For example, the compressor impeller may be drivable as an output shaft of an internal combustion engine (often referred to as a "compressor" in automotive technology) or an electric motor (often referred to as a "booster" in automotive engineering).
Der/die erfindungsgemäße Verdichter/Abgasturbolader/Brennkraftmaschine kann/können insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem radbasierten Kraftfahrzeug, vorgesehen sein. The compressor / exhaust gas turbocharger / internal combustion engine according to the invention can / be provided in particular for use in a motor vehicle, in particular a wheel-based motor vehicle.
Ein durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreichbares höheres Wirkungsgradniveau des Verdichters kann zu einer Verringerung der benötigten Verdichterleistung zur Darstellung des vom Verbrennungsmotor geforderten Ladedruckniveaus führen. Dies kann sich positiv auf den motorischen Verbrauch auswirken, da weniger Aufstaubedarf auf der Turbinenseite besteht und somit eine verringerte Ausschiebearbeit am Ende des Ladungswechsels aufgebracht werden muss. Eine zu niedrigem Massenstrom erweiterte Pumpgrenze ermöglicht ein höheres motorisches Eckdrehmoment (LET: Low-End-Torque). Eine Verbesserung des Ladedruckaufbaus bei höheren Verdichtermassenströmen kann zudem zu einer Verringerung der notwendigen ATL-Drehzahl (nATL) zur Darstellung der motorischen Nennleistung Pmax führen. Das Wirkungsgradniveau des Verdichters hat weiterhin entscheidenden Einfluss auf das Lastsprungverhalten des Verbrennungsmotors gerade im niedrigen Drehzahlbereich. Schon vermeintlich geringe Verbesserungen führen hier infolge der Hochlaufselbstverstärkung zwischen Verdichter und Turbine zu einer Optimierung des dynamischen Ansprechverhaltens des Verbrennungsmotors durch einen beschleunigten Ladedruckaufbau. An achievable by the inventive design higher efficiency level of the compressor can lead to a reduction in the required compressor power to represent the required by the engine boost pressure levels. This can have a positive effect on engine consumption, as there is less need for dust on the turbine side and thus a reduced Ausschiebearbeit at the end of the charge cycle must be applied. A too low mass flow extended surge limit allows for higher motorized cornering torque (LET: low end torque). An improvement of the charge pressure build-up at higher compressor mass flows can also lead to a reduction of the necessary ATL speed (n ATL ) to represent the rated motor power P max . The efficiency level of the compressor continues to have a decisive influence on the load jumping behavior of the internal combustion engine, especially in the low speed range. Already supposedly small improvements lead here as a result of the run-up self-amplification between compressor and turbine to optimize the dynamic response of the internal combustion engine by an accelerated boost pressure build-up.
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können. The indefinite articles ("a", "an", "an" and "an"), in particular in the patent claims and in the description which generally explains the claims, are to be understood as such and not as number words. Corresponding to this concretized components are thus to be understood that they are present at least once and may be present more than once.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt jeweils schematisch: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. In the drawings, each schematically shows:
Die in der
Das bei der Verbrennung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs entstehende Abgas wird über einen Abgasstrang
In den Abgasstrang
Der in der
Der Verdichter
In Verbindung mit einer das Verdichterlaufrad
Die Turbine
Die
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Gehäusewand
Während in der
In allen Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Verdichter gemäß den
In der
Bei den Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Verdichter gemäß den
Die
Die
In der Nähe der Pumpgrenze
In der Nähe der Stopfgrenze wird durch den verengten Strömungsquerschnitt ebenfalls eine Homogenisierung der Gasströmung erreicht, was sich positiv auf den Massendurchsatz und eine Verringerung einer Rückströmung bereits verdichteten Gases auswirkt. In the vicinity of the plug boundary, the narrowed flow cross-section also achieves homogenization of the gas flow, which has a positive effect on the mass flow rate and a reduction in a backflow of already compressed gas.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 12 12
- Frischgasstrang Fresh gas line
- 14 14
- Verdichter compressor
- 16 16
- Ladeluftkühler Intercooler
- 18 18
- Saugrohr suction tube
- 20 20
- Brennraum combustion chamber
- 22 22
- Abgasstrang exhaust gas line
- 24 24
- Abgaskrümmer exhaust manifold
- 26 26
- Turbine turbine
- 28 28
- Bypass bypass
- 30 30
- Turbinengehäuse turbine housing
- 32 32
- Turbinenlaufrad turbine impeller
- 34 34
- Welle wave
- 36 36
- Verdichterlaufrad compressor impeller
- 38 38
- Verdichtergehäuse compressor housing
- 40 40
- Wellengehäuse shaft housing
- 42 42
- Einlass des Verdichters Inlet of the compressor
- 44 44
- Niederdruckraum des Verdichters Low pressure chamber of the compressor
- 46 46
- Rotationsachse axis of rotation
- 48 48
- Hochdruckraum des Verdichters High pressure chamber of the compressor
- 50 50
- Sammelraum des Verdichters Collecting space of the compressor
- 52 52
- Auslass des Verdichters Outlet of the compressor
- 54 54
- Laufschaufel des Verdichters Blade of the compressor
- 56 56
- Eintrittskanten des Verdichterlaufrads Entry edges of the compressor impeller
- 58 58
- Austrittskanten des Verdichterlaufrads Exit edges of the compressor impeller
- 60 60
- erste Gehäusewand des Verdichtergehäuses first housing wall of the compressor housing
- 62 62
- Nabe des Verdichterlaufrads Hub of the compressor impeller
- 64 64
- Laufradspalt des Verdichters Impeller gap of the compressor
- 66 66
- Einlass der Turbine Inlet of the turbine
- 68 68
- Hochdruckraum der Turbine High pressure chamber of the turbine
- 70 70
- Niederdruckraum der Turbine Low pressure chamber of the turbine
- 72 72
- Auslass der Turbine Outlet of the turbine
- 74 74
- Laufschaufeln der Turbine Blades of the turbine
- 76 76
- Verteilerraum der Turbine Distribution room of the turbine
- 78 78
- zweite Gehäusewand des Verdichtergehäuses second housing wall of the compressor housing
- 80 80
- Eintrittsabschnitt des Hochdruckraums Entry section of the high pressure chamber
- 82 82
- weiterer Abschnitt des Hochdruckraums another section of the high-pressure chamber
- 84 84
- erster Teilabschnitt der ersten Gehäusewand first section of the first housing wall
- 86 86
- zweiter Teilabschnitt der ersten Gehäusewand second section of the first housing wall
- 88 88
- Absatz der zweiten Gehäusewand Paragraph of the second housing wall
- 90 90
- Pumpgrenze surge line
- 92 92
- Tangente in einem Endpunkt des ersten Teilabschnitts Tangent in an endpoint of the first subsection
- x x
- Gehäusewandannäherung im ersten Teilabschnitt Housing wall approach in the first section
- y y
- Gehäusewandannäherung im zweiten Teilabschnitt Housing wall approach in the second section
- z z
- Gehäusewandannäherung durch den Absatz der zweiten Gehäusewand Housing wall approach through the shoulder of the second housing wall
- cs c s
- Axialbreite des Laufradspalts Axial width of the impeller gap
- rM r M
- Radius der Krümmung der Kontur des ersten Teilabschnitts Radius of curvature of the contour of the first section
- r1 r 1
- radialer Abstand des Absatzes der zweiten Gehäusewand radial distance of the shoulder of the second housing wall
- αM α M
- Winkel der geradlinigen Kontur des ersten Teilabschnitts bezüglich der Rotationsachse Angle of the rectilinear contour of the first section with respect to the axis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 3260399 A [0010] JP 3260399A [0010]
- JP 2012-154204 A [0010] JP 2012-154204 A [0010]
- DE 1628227 A [0011] DE 1628227A [0011]
- EP 0402870 A1 [0012] EP 0402870 A1 [0012]
- US 2004/0146396 A1 [0013, 0013, 0013] US 2004/0146396 A1 [0013, 0013, 0013]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014226341.7A DE102014226341A1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014226341.7A DE102014226341A1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014226341A1 true DE102014226341A1 (en) | 2016-06-23 |
Family
ID=56097664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014226341.7A Pending DE102014226341A1 (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014226341A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016217446A1 (en) | 2016-09-13 | 2018-03-15 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | loader |
CN113167287A (en) * | 2018-12-19 | 2021-07-23 | 依必安派特穆尔芬根有限两合公司 | Turbocompressor with adjusted radial profile of the vanes and the compressor wall |
WO2021205689A1 (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 株式会社Ihi | Centrifugal compressor and supercharger |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1628227A1 (en) | 1965-10-08 | 1971-02-04 | Caterpillar Tractor Co | Diffuser without guide vanes |
EP0402870A1 (en) | 1989-06-13 | 1990-12-19 | Daikin Industries, Limited | Diffuser of a centrifugal compressor |
JPH03260399A (en) | 1990-03-07 | 1991-11-20 | Union Carbide Ind Gases Technol Corp | Centrifugal compressor having hybrid diffuser and swirl chamber adapted for overdiffusion of cross sectional area |
JP3260399B2 (en) * | 1991-07-15 | 2002-02-25 | 北海道日本電気ソフトウェア株式会社 | Asynchronous I / O dynamic priority change method |
US20040146396A1 (en) | 2003-01-28 | 2004-07-29 | Dresser-Rand Company | Gas compression apparatus and method with noise attenuation |
US20060275113A1 (en) * | 2002-08-13 | 2006-12-07 | Hua Chen | Compressor |
JP2012154204A (en) | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Hitachi Appliances Inc | Centrifugal compressor |
JP2013147935A (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Centrifugal compressor |
-
2014
- 2014-12-18 DE DE102014226341.7A patent/DE102014226341A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1628227A1 (en) | 1965-10-08 | 1971-02-04 | Caterpillar Tractor Co | Diffuser without guide vanes |
EP0402870A1 (en) | 1989-06-13 | 1990-12-19 | Daikin Industries, Limited | Diffuser of a centrifugal compressor |
JPH03260399A (en) | 1990-03-07 | 1991-11-20 | Union Carbide Ind Gases Technol Corp | Centrifugal compressor having hybrid diffuser and swirl chamber adapted for overdiffusion of cross sectional area |
JP3260399B2 (en) * | 1991-07-15 | 2002-02-25 | 北海道日本電気ソフトウェア株式会社 | Asynchronous I / O dynamic priority change method |
US20060275113A1 (en) * | 2002-08-13 | 2006-12-07 | Hua Chen | Compressor |
US20040146396A1 (en) | 2003-01-28 | 2004-07-29 | Dresser-Rand Company | Gas compression apparatus and method with noise attenuation |
JP2012154204A (en) | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Hitachi Appliances Inc | Centrifugal compressor |
JP2013147935A (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Centrifugal compressor |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016217446A1 (en) | 2016-09-13 | 2018-03-15 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | loader |
CN107816456A (en) * | 2016-09-13 | 2018-03-20 | 博世马勒涡轮系统有限两合公司 | Supercharging device |
CN113167287A (en) * | 2018-12-19 | 2021-07-23 | 依必安派特穆尔芬根有限两合公司 | Turbocompressor with adjusted radial profile of the vanes and the compressor wall |
CN113167287B (en) * | 2018-12-19 | 2023-06-30 | 依必安派特穆尔芬根有限两合公司 | Turbo compressor with tailored meridian profile of blades and compressor wall |
WO2021205689A1 (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 株式会社Ihi | Centrifugal compressor and supercharger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2024644B1 (en) | Diffuser | |
EP1947299B1 (en) | Exhaust gas turbocharger for a combustion engine | |
DE102014216162B4 (en) | Charged internal combustion engine with exhaust gas turbocharger and method for operating such an internal combustion engine | |
EP3051099B1 (en) | Compressor with variable flow geometry | |
EP1488084B1 (en) | Variable exhaust gas turbocharger | |
DE112012002727T5 (en) | Turbocharged turbocharged turbine and associated engine and method | |
DE102015209704A1 (en) | Compressor with variable flow geometry | |
DE102015008014A1 (en) | Turbocharger having a vane-provided compressor inlet recirculation passage | |
DE112014002983T5 (en) | Turbocharger combining an axial flow turbine with a compressor stage using active casing treatment | |
EP3682116A1 (en) | Radial compressor comprising an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine, charging device, and lamella for the iris diaphragm mechanism | |
DE102009024568A1 (en) | compressor impeller | |
DE102014226341A1 (en) | Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine | |
DE102013001231B4 (en) | Exhaust gas routing of an exhaust gas turbine for a turbocompound system and turbocompound system | |
DE102014220905A1 (en) | Internal combustion engine with turbocharging and exhaust gas recirculation | |
DE102020202967A1 (en) | Exhaust gas turbocharger with integral housing | |
DE102014212606B4 (en) | Motor vehicle and air filter box | |
DE202015101916U1 (en) | Two-stage rechargeable internal combustion engine with turbocharger | |
DE102014007181A1 (en) | Exhaust gas turbocharger for a drive unit | |
EP4031752B1 (en) | Concentric introduction of waste-gate mass flow into a flow-optimized axial diffuser | |
DE102014220680A1 (en) | Internal combustion engine with mixed-flow turbine comprising a guide | |
DE202014104419U1 (en) | Charged internal combustion engine with exhaust gas turbochargers arranged in series | |
DE102012212738A1 (en) | Diffuser component for supercharger for combustion engine of motor car, has compressor stator comprising inlet region, and air circulation pipe and diffuser forming common flow channel for supplying fresh air | |
DE102017012253A1 (en) | Compressor for a turbocharger of an internal combustion engine and turbocharger for an internal combustion engine | |
DE102016201007B3 (en) | Compressor, exhaust gas turbocharger and motor vehicle with an internal combustion engine | |
DE102017218295B4 (en) | Compressor for a turbocharger of an internal combustion engine and a turbocharger for an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed |