CN101457689A - 用于运行压缩机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于运行压缩机的方法，该压缩机(5)向一个在出口侧与其配置的内燃机(1)供给被压缩到一个增压压力的空气(110)，其中通过由一个泄压阀(5a)至少部分地排出该压缩空气可以减小该增压压力。按照本发明，将通过泄压阀(5a)排出的空气(110a，110b)用于驱动压缩机(5)的压缩机轮。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行压缩机的方法，该压缩机向一个在出口侧与其配置的内燃机供给被压缩到一个增压压力的空气，其中该增压压力可以减小，其方法是该压缩的空气至少部分地通过一个泄压阀排出。
本发明此外涉及一种压缩机，尤其用于内燃机。
背景技术
开头所述类型的以及相应的压缩机的运行方式已由DE102005010792A1已知。在那里使用了构造成所谓的循环空气分流阀(Schubumluftventil)的泄压阀，用于快速减小由压缩机产生的增压压力，其中将压缩空气引导到压缩机入口处的低压侧。由此通过一个含有该循环空气分流阀的旁通管路产生循环流动等，该旁通管路将压缩机的高压侧与其低压侧连接起来。
所述的常规方法在使用循环空气分流阀情况下虽然可以快速减小增压压力，但是在通过循环空气分流阀进行压力补偿方面还是有问题的，当内燃机从内燃机的节流装置完全打开的全负荷快速变换到节流装置大大地关闭的惯性运行并且接着重新全负荷运行时，必须重新产生在压缩机出口侧的，亦即在节流装置上游的增压压力。由此在发出的转矩方面内燃机相对于司机的转矩愿望产生延迟的动作特性。
因此其它的常规技术方案规定，作为对旁通管道中的循环空气分流阀的替代或补充，在压缩机的上游设置第二节流装置。该措施可以至少在一些与运行状态下阻止压缩机不希望地转移到一种泵送状态以及在快速负荷变换时增压压力的完全下降，但是需要形式为另外的执行机构或相应复杂的控制机构的较大的结构费用。
发明内容
为此，本发明的任务是对开头所述类型的运行方法和压缩机进行改进，使得压缩机的动作特性和由此被供给的内燃机尤其是在负荷变换得到改善，同时不需要增加压缩机在结构或控制机构方面的复杂性。
该任务在开头所述类型的方法中按照本发明是这样解决的，即将泄压阀排出的空气用于驱动压缩机的压缩机轮。由此有利地保证被排出的压缩空气的能量基本上不是处于未利用状态，如这在具有循环空气分流阀的旁通系统中是这种情况，其中被排出的空气无定向地引导到压缩机上游的进气系统中。相反，按照本发明，排出的压缩空气中含有的能够被有利地用于维持压缩机的以及可能地与其连接的转动件的转速或者至少防止转速过度地下降。本发明的原理的一个特别的优点在于，在进行了一次正的负荷变换之后可以非常快速地建立起增压压力，因为压缩机轮的转速在任何时候没有具有处于低于额定转速的转速。
本发明的技术方案的特征在于结构费用非常小并且控制机构相应地简单，因为按照本发明的一种变型，由泄压阀排出的空气相对于常规系统仅需要以特别的形式亦即指向地引导到压缩机的压缩机轮上，以实现本发明的原理。尤其是不需要其它的执行机构。在正的负荷变换时压缩机或内燃机的快速动作仅仅通过在需要时快速关闭泄压阀就可以保证。由于按照本发明压缩机维持在高的转速下，此时调节的增压压力的建立可特别快速地实现。
在按照本发明的运行方法的一个有利的实施例中，排出的空气可以直接地引导到压缩机的压缩机轮上和驱动压缩机轮。此外排出的空气按照本发明也可以切向地引导到可能设有的压缩机的导向叶片上，以按照本发明驱动压缩机轮。
在按照本发明的运行方法的另一个非常有利的实施例中，其中该压缩机配有一个与压缩机轮转动连接的用于驱动压缩机轮的涡轮机，可以有利地将排出的空气也直接地引导到该涡轮机上。该发明变型方案例如应用于被组合在废气涡轮增压器中并且与涡轮机一起安装在一个公共的轴上的压缩机中。
按照本发明的运行方法的效率的进一步提高有利地通过在入口侧对压缩机节流实现，而增压压力按照本发明通过泄压阀减小。对压缩机的入口侧的节流减小了压缩机必须压缩的空气质量流，从而由此节省的功有利地也可以用于提高压缩机的转速。亦即，通过入口侧的节流，使压缩机或包含压缩机的废气涡轮增压器在具有较高效率的运行点上运行，由此也可以有利地实现在一次负荷中断结束之后较快地随后建立增压压力。
作为本发明的任务的另一个技术方案，提出了一种按照权利要求6所述的压缩机。
只要压缩机是废气涡轮增压器的组成部分，就可以有利地也设置一个单独的、与废气涡轮增压器的其余的转动件转动连接的第二涡轮机，它专门用于通过按照本发明由泄压阀排出的空气进行驱动。
一些有利的实施例是从属权利要求的内容。
按照本发明的压缩机由于快速动作特性而能够特别好地适用于对汽车的内燃机的供给，但是也可以结合其它的压缩空气用户进行应用。
其它的优点、特征和细节由以下的描述中得出，其中在参照附图下展示了本发明的不同的实施例。其中在权利要求书和说明书中提及的特征可以分别单独地或以任意的组合成为本发明的本质所在。
附图说明
图1显示了本发明的压缩机与一个要供给的内燃机一起的示意图；
图2显示了本发明的运行方法的一个实施例的简化流程图。
具体实施方式
图1显示了一个内燃机1的简化方框图，该内燃机例如用于驱动一个没有示出的汽车。内燃机1例如可以是奥托发动机或柴油发动机并且包括没有详细示出的具有一个或多个气缸的发动机体，这些气缸通过进气管1a供入空气。在进气管1a中布置一个节气阀1b，它以已知的方式控制供给气缸的空气质量流。
内燃机1的燃烧废气由同样在图1中示出的废气管1c排出。供给内燃机1的空气在图1中用箭头110表示，并且由内燃机1产生的废气在图1中由箭头120表示。
按照本发明，内燃机1具有压缩机5，它布置在内燃机的入口侧并且向内燃机供给压缩到一定的增压压力的空气110。压缩机5为此具有一个没有示出的压缩机轮，其用于压缩在入口侧供给的空气100。
压缩机5例如可以由自己的驱动装置(未示出)驱动，该驱动装置尤其也可以是电动构造的。但是特别优选的是，压缩机5是废气涡轮增压器的组成部分并且由涡轮机55驱动，该涡轮机与压缩机5的压缩机轮转动连接，例如通过公共的轴55a连接。
废气涡轮增压器的涡轮机55本身以已知的方式由内燃机1产生的废气120驱动。之后废气离开包含涡轮机55的涡轮机室(未示出)，参见箭头130。
为了能够快速减小在进气管1a中的由压缩机5压缩的空气110所具有的增压压力，设置了泄压阀5a。快速减小增压压力例如在在内燃机1中出现负的负荷突变时是需要的并且节流阀1b被关闭，以便减小内燃机1发出的转矩。
按照本发明，由泄压阀5a放出的空气110a被用于驱动压缩机5的压缩机轮。
在一个非常有利的第一发明变型中，例如可以规定将排出的空气110a直接地引导到压缩机5的压缩机轮，从而压缩机轮可以与冷空气涡轮机相当地运转。排出的空气110a的空气射流此时由于在进气管1a中的增压压力和在压缩机轮入口侧存在的压力之间的压差而将一种脉冲转递到压缩机轮上，该脉冲使压缩机轮被进一步加速或者至少阻止压缩机轮转速下降。这样，即使在进气管1a中的增压压力减小时压缩机轮的转速也不会降低大大地低于额定转速，从而按照本发明可以有利地非常迅速地再次建立起进气管1a中的增压压力。由此特别是在动态运行情况下如快速相继的负荷变换时改善由压缩机5供给压缩空气110的内燃机1的动作特性。
按照本发明的运行方法的另一个有利的实施例，排出的空气110a也可以切向地引导到压缩机5的压缩机轮上。
本发明的运行方法的一种替代的变型规定，排出的空气110b不是直接地引导到压缩机5的压缩机轮上，而是引导到涡轮机55，后者与压缩机轮旋转连接，如例如在常规的废气涡轮增压器中的情况那样。
与前述的第一发明变型类似地，该变型也可以在单独地，亦即没有配属的涡轮机55情况下设置的压缩机5中应用，在本发明的运行方法的第二变型中排出的压缩空气110b也可以有利地应用于阻止压缩机轮的转速下降。排出的空气110b优选直接地引导到涡轮机55的导向叶片上，其在其它情况下仅仅用废气120加载。通过按照本发明导入被排出的空气110b，涡轮机55和压缩机5的压缩机轮的转速上升或尤其是在随着增压压力的下降出现的负荷变化情况下阻止转速继续下降。
由本发明的方法可能产生的在涡轮机55的入口处废气压力的超比例的上升例如可以通过一种所谓的废气泄压阀(waste gate)(未示出)的专门的协调的控制来避免，该废气泄压阀可以以已知的方式减小布置在涡轮机55出口侧中的废气系统的区域中的压力。由此保证在使用本发明的方法时涡轮机55也始终可以在一个最佳的运行点上运行。
总之，本发明的原理可以使得废气涡轮增压器的工作轮或压缩机5的压缩机轮在负荷变化或负荷中断时以同时的压力减小进行加速或至少保持在一个比常规方法较高的转递水平上，由此可以实现压缩机5和因而内燃机1的动作特性。
前述的方法变型的组合也是可以考虑到的。
附加地，可以有利地通过合适的节流机构(未示出)节流在入口侧输给压缩机5的空气质量流100。由此保证，按照本发明由压缩的排出的空气110a，110b中获得的用于加速压缩机轮的能量不必附加地还用于压缩在入口侧输送的不必要地大的空气质量流，而是仅仅用于提高压缩机轮的转速。
作为节流机构例如使用光阑式节流阀、节流阀和/或节气门或高速增压阀或类似物。总体上该节流可以使得压缩机5的运行点朝着较高的效率方向移动并且也提高排出的压缩空气110a至压缩机轮的体积流。由于在较高的效率下运行，实现了在一次先前进行的负荷中断之后增压压力的快速提高。在具有内燃机1的汽车的行驶运行中，这种情况可以通过内燃机1的较快速的转矩升高和明显较短的动作特性感觉到。
按照另一个非常有利的的发明变型，排出的压缩空气110b也可以被引导到一个单独的涡轮机(未示出)，其类似于废气涡轮增压器的废气涡轮机55与其上也安置了压缩机5的压缩机轮的轴55a转动连接。用排出的处于增压压力下的空气110b加载的该单独的涡轮机可以特别有利地布置在一个自己的涡轮机壳中并且尤其是不必布置在废气系统1c的具有较高温度的区域中。
图2示意地示出了按照本发明的运行方法的简化流程图。按照本发明的运行方法的第一步骤200此处表示内燃机1的一种正常状态，其中内燃机由压缩机5供给处于增压压力下的空气110。
按照本发明，在步骤210中检查，是否存在内燃机1的这样的负荷变换，其要求由压缩机5在进气管1a中建立的增压压力尽可能短时间地减小。如果是这种情况，按照本发明的方法就分支到随后的工作步骤220，其中按照本发明地控制泄压阀5a，并且此时排出的压缩空气110a，110b以前面多次描述的方式用于或直接地压缩机5的压缩机轮或也驱动废气涡轮增压器的涡轮机55或类似物。
如果没有负荷变换发生或不需要减小增压压力，那么就不控制泄压阀5a，参见步骤230。
Claims (9)
1.用于运行压缩机(5)的方法，该压缩机向一个在出口侧与其配置的内燃机(1)供给被压缩到一个增压压力的空气(110)，其中通过由一个泄压阀(5a)至少部分地排出该压缩空气可以减小该增压压力，其特征在于，将通过泄压阀(5a)排出的空气(110a，110b)用于驱动压缩机(5)的压缩机轮。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将排出的空气(110a)直接地引导到压缩机(5)的压缩机轮。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将排出的空气(110a)切向地引导到压缩机(5)的导向叶片上。
4.按照前述权利要求中之一所述的方法，其中该压缩机(5)配有一个与压缩机轮转动连接的用于驱动压缩机轮的涡轮机(55)，其特征在于，将排出的空气(110b)引导到该涡轮机(55)上。
5.按照前述权利要求中之一所述的方法，其特征在于，压缩机(5)在入口侧被节流。
6.压缩机(5)，该压缩机用于向一个在出口侧与其配置的内燃机(1)供给被压缩到一个增压压力的空气(110)，其中设有泄压阀(5a)，以通过至少部分地排出该压缩空气(110)减小该增压压力，其特征在于，将通过泄压阀(5a)排出的空气(110a，110b)可以引导到压缩机(5)的压缩机轮和/或一个与压缩机轮转动连接的涡轮机(55)上，以驱动压缩机轮。
7.按照权利要求6所述的压缩机(5)，其中压缩机(5)具有一个与压缩机轮转动连接的第一涡轮机(55)，其特征在于，压缩机(5)除了该第一涡轮机(55)以外还具有一个与压缩机轮转动连接的第二涡轮机该第二涡轮机布置在一个单独的涡轮机壳中，该涡轮机壳尤其是与第一涡轮机(55)的涡轮机壳分开，并且被排出的空气(110b)被引导到该第二涡轮机上。
8.按照权利要求6或7所述的压缩机(5)，其特征在于，在入口侧设有节流机构，其用于限制在入口侧输给压缩机(5)的空气质量流(100)。
9.内燃机，其具有按照权利要求6至8中之一所述的压缩机(5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 Termination date: 20171212 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |