CN106460855A - 具有可变扩压器宽度的压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的压缩机，其包括压缩机叶轮、压缩机壳体和用于改变扩压器宽度的装置，该压缩机壳体具有蜗壳和扩压器。用于改变扩压器宽度的装置是根据压缩机的一个或多个瞬时工作参数的函数自动地改变扩压器宽度的装置。

Description

具有可变扩压器宽度的压缩机
技术领域
本发明涉及一种具有可变扩压器宽度的压缩机。
背景技术
在废气涡轮增压器中，主要使用的是具体化为离心式压缩机的压缩机。具体地，当废气涡轮增压器用于客车发动机中时，压缩机的特性图宽度是达到发动机目标值的可能性的一个重要的判据。这些压缩机的特性图宽度基本上由压缩机叶轮的几何结构和扩压器的几何结构来确定。在超过泵送限值时出现的称作压缩机泵送的经常是由扩压器中的流体分离来触发的。为了特性图稳定性而修改扩压器几何结构经常引起高转速时的缺陷，即在填充限值区域中。
在已经商用于机动车辆的废气涡轮增压器中，通常，使用压缩机，它的扩压器具有可变扩压器宽度，这由厂家预先确定。带有具有可变扩压器宽度的这类扩压器的压缩机能够以比较低的成本制造并且在工作期间具有高水平的耐用性。然而，在这种环境下，对于特性图宽度作出折衷。
DE102 13 897 A1已经公开了一种用于内燃机的可变涡轮增压器，这个涡轮增压器具有废气涡轮机和带有可变旋涡和/或节流装置的压缩机。废气涡轮增压器由壳体形成并且利用通过轴连接到废气涡轮机叶轮的压缩机叶轮。压缩机具有仅仅一个流入导管，在其中，可变旋涡和节流装置配置在压缩机叶轮的上游。可变旋涡和节流装置具体化为沿径向定向的可变进口导向栅，其配置在压缩机叶片装置的紧上游。此外，已知的压缩机具有在压缩机叶轮叶片紧上游的扩压器，其具有可变叶片装置和可旋转的扩压器叶片，它们能够影响压缩机在泵送限值和填充限值方面的行为。闭、开环控制单元提取内燃机的实际值信号并且输出控制信号给可变进口导向栅和扩压器。
DE10 2011 120 168A1公开了一种用于废气涡轮增压器的压缩机，在它的压缩机叶轮出口处，布置调整装置，利用这个调整装置能够影响压缩机叶轮出口处的流动参数。这个调整装置是沿轴向可调整的并且具有进入扩压器区域中的径向长度，通过同时启用调整装置能够相对于压缩机叶轮出口改变扩压器宽度。为了启用调整装置，设置致动器，其具体化为电动机或压力箱，能够气动和/或液压地调节。
发明内容
本发明的目的是限定一种具有可变扩压器宽度的压缩机，该压缩机能够被成本有效地制造并且具有简单结构。
通过具有权利要求1限定的特征的压缩机实现这个目的。在从属权利要求中限定本发明的有利改进和演变。
具体地，本发明的优点包括这样的事实，为了改变扩压器宽度，根据本发明的压缩机不需要任何能动元件，例如用于调整可调整元件的电动机。此外，不需要控制单元，该控制单元被输送传感器信号并且通过评估这些传感器信号确定用于调整元件的控制信号。另外，根据本发明的压缩机不需要用于传感器信号线或控制信号线的任何壳体通道。这又降低了压缩机泄露的可能性。
根据本发明的压缩机的更多优点在于降低复杂性，因为，例如相比于使用控制单元改变扩压器宽度的压缩机，它需要更少的部件。
附图说明
根据本发明的压缩机的更多有利性质从下面参照图的示范性说明中显露出来，其中：
图1示出根据本发明的第一示范性实施例的压缩机的略图，和
图2示出根据本发明的第二示范性实施例的压缩机的略图。
具体实施方式
一种用在机动车辆中的废气涡轮增压器具有的任务是，使用废气能量以增加设置在机动车辆中的内燃机的功率，否则这个能量将丢失。为了这个目的，废气涡轮增压器具有涡轮机，其具有由废气流驱动的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮连在轴上，压缩机的压缩机叶轮连在这个轴的另一端。作为轴旋转的结果，压缩机叶轮被驱动，结果是，在压缩机中，通过压缩机进气口供应给压缩机的空气被加速到高速。加速空气被供应给布置在压缩机叶轮出口与压缩机壳体蜗壳之间的扩压器。在所述扩压器中，加速空气流的动能转变为压力能。
通过压缩机特性图描述这样的压缩机的运行性能，在这个图中，对照质量流速画出压缩机中存在的压力比。
在压缩机特性图中，废气涡轮增压器工作期间存在的工作范围的一侧由泵送限值限制，另一侧由填充限值限制。泵送限值是特性图的限值，在这个限值处，作为极小体积流和极高压力状态的结果，流体变得与压缩机叶轮的叶片分离，并且不再输送空气。填充限值表征达到最大体积流量的点。
本发明具有在压缩机工作模式中延伸压缩机特性图的目的。
这是根据权利要求1利用压缩机来实现的，该压缩机具有压缩机叶轮、压缩机壳体和用于改变扩压器宽度的装置，该压缩机壳体包含蜗壳和扩压器，该用于改变扩压器宽度的装置是根据压缩机的一个或多个瞬时工作参数的函数自动地改变扩压器宽度的装置。这些瞬时工作参数优选为在压缩机中占优势的温度或在压缩机中占优势的压力或压缩机进口与扩压器之间的压力差。
这种根据压缩机的瞬时当前工作参数的函数自动地改变的扩压器宽度的装置的优点具体包括这样的事实，它能够容易地且成本有效地被实现并且需要比较少的部件。具体地，根据本发明的压缩机不需要为了改变扩压器宽度的任何传感器、传感器与控制单元之间的任何馈线、使用传感器信号使得控制信号可用于改变扩压器宽度的任何控制单元或者控制元件与特定部件之间的任何馈线。
图1示出根据本发明的第一示范性实施例的压缩机1的略图。该压缩机是离心式压缩机。
这个压缩机1具有压缩机叶轮2、压缩机壳体3和用于改变扩压器宽度9的装置，该压缩机壳体包含蜗壳5和扩压器6。
压缩机叶轮2具有轴孔14并且能够在工作中连同插入轴孔中的轴一起围绕旋转轴线15（在图1中用虚线示出）转动。此外，压缩机叶轮2具有出口边2a。另外，压缩机叶轮叶片13设置在压缩机叶轮2上，这些叶片都具有进口边13a和出口边13b。
压缩机壳体3具有进气口4，通过进气口，待在压缩机中被压缩的空气进入压缩机壳体3并且在此被引向压缩机叶轮2的区域。
用于改变扩压器宽度9的装置是这样的装置，其根据离心式压缩机的瞬时工作参数的函数自动地改变的扩压器宽度9。在所示第一示范性实施例中，这个工作参数是在压缩机的扩压器区域中占优势的压力或是在压缩机进气口4与扩压器6之间的压力差。
根据扩压器区域中占优势的瞬时压力或比压差的函数自动地改变的扩压器宽度的装置是弹簧11，其与扩压器宽度调整壁12相互作用。弹簧11配置在扩压器6的位置固定的后壁7与特定的扩压器宽度调整壁12之间。
例如，扩压器中的瞬时压力越大，弹簧11压缩的程度越大，弹簧11连接到扩压器宽度调整壁12，该调整壁能够在轴向上移动或者靠在后者上。因此，出现在扩压器6的位置固定的前壁8与扩压器宽度调整壁12之间的扩压器宽度9变得更大。
相反地，如果扩压器6中的瞬时压力减小，压缩弹簧11就释放并且推动能够在轴向上移动的扩压器宽度调整壁12，方式是，使得出现在扩压器的位置固定的前壁8与扩压器宽度调整壁12之间的扩压器宽度9的尺寸减小。
在上面参照图1解释的示范性实施例中，自动地改变扩压器宽度的装置，即弹簧11和扩压器宽度调整壁12，布置在扩压器6的后壁7的区域中。替代这个的是，还可能把自动地改变扩压器宽度的装置，即弹簧11和扩压器宽度调整壁12，布置在扩压器的前壁8的区域中。
图2示出根据本发明的第二示范性实施例的压缩机1的略图。该压缩机是离心式压缩机。
用于改变扩压器宽度9的装置是这样的装置，其根据离心式压缩机的瞬时工作参数的函数自动地改变扩压器宽度9。在所示第二示范性实施例中，这个工作参数是在压缩机的扩压器区域中占优势的温度。
根据扩压器区域中瞬时占优势的温度的函数自动地改变扩压器宽度的装置是双金属片10，它的长度在温度变化时也变化。
在图2所示示范性实施例中，双金属片10形成扩压器6的前壁，其面对着压缩机壳体3的进气口4。
在图2中，扩压器中的瞬时温度越高，双金属片10拉长的程度越大，并且双金属片10的下端区域向左偏斜的程度越大，双金属片的上端区域连接在蜗壳5上。因此，在扩压器6的这个下区域中，出现在扩压器6的位置固定的后壁7与双金属片10之间的扩压器宽度9增大。
如果扩压器6中的瞬时温度下降，双金属片10的长度就减小，结果是，扩压器的下区域中的扩压器宽度再次减小。
在上面参照图2解释的示范性实施例中，自动地改变扩压器宽度的装置，即双金属片10，布置在扩压器6的前壁的区域中。替代这个的是，还可能把自动地改变扩压器宽度的装置，即双金属片10，布置在扩压器6的后壁的区域中。

Claims (9)

1.一种用于废气涡轮增压器的压缩机（1），其具有压缩机叶轮（2）、压缩机壳体（3）和用于改变扩压器宽度（9）的装置，该压缩机壳体包含蜗壳（5）和扩压器（6），其特征在于，该用于改变扩压器宽度的装置是根据压缩机的一个或多个瞬时工作参数的函数自动地改变扩压器宽度的装置（10；11；12）。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，用于自动地改变扩压器宽度的装置依据其函数改变扩压器宽度的工作参数是温度。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，用于改变扩压器宽度的装置具有双金属片（10）。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，用于自动地改变扩压器宽度的装置依据其函数改变扩压器宽度的工作参数是压力或压力差。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，用于改变扩压器宽度的装置具有弹簧（11）。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，弹簧（11）布置在扩压器（6）的位置固定的壁（7）与位置可变的扩压器宽度调整壁（12）之间，该扩压器宽度调整壁为改变扩压器宽度（9）而设置并且设置在螺旋状壳体内。
7.如在前任一项权利要求所述的压缩机，其特征在于，用于改变扩压器宽度的装置布置在扩压器（6）的后壁（7）的区域中，与压缩机壳体（3）的进气口（4）相对。
8.如在权利要求1至6任一项所述的压缩机，其特征在于，用于改变扩压器宽度的装置布置在扩压器（6）的前壁（8）的区域中，面对着压缩机壳体（3）的进气口（4）。
9.如在前任一项权利要求所述的压缩机，其特征在于，它是离心式压缩机。
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