CN107023379B - 机动车的废气涡轮增压机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增压的内燃机的带有增压空气冷却器的废气涡轮增压机。为了防止在增压空气引导的部件中形成冷凝物，所述冷凝物自特定的量开始在其留在增压空气引导的部件内时会引起马达处的损坏、如例如形成冰、水冲击或腐蚀，提出在废气涡轮增压机的压缩机处设置冷凝物排放开口，其设置在通过压缩机的增压空气流动路径的最下面的区域中。

Description

机动车的废气涡轮增压机
技术领域
本发明涉及一种用于带有增压内燃机以及增压空气冷却器的机动车的废气涡轮增压机。
背景技术
为了实现内燃马达的功率提升，例如可以在输送被燃烧的空气输送给所述内燃马达的燃烧室之前用涡轮增压机来压缩所述输送被燃烧的空气。然而压缩空气同时也带来了对空气的加热，这种加热对于燃烧过程的最佳过程来说是不利的。由此例如会触发提早点火或者增加的氮氧化物排放。为了避免输送被燃烧的过热的空气的不利后果，已知在涡轮增压机后面连接了构造成增压空气冷却器的热量交换器，用所述热量交换器能够将压缩的空气在其燃烧之前冷却到允许的温度。
对于这种增压空气冷却的马达，也许例如在特别在较低载荷下或者在较低的外部温度下形成冷凝物、例如冷凝水。这种冷凝物自特定的量开始，当其留在增压空气引导的部件内部时会引起马达处的损坏、如例如通过形成冰、水冲击或腐蚀引起损坏。因此，这种冷凝物要无损坏地导出。为此，由现有技术公开了如下的方案，其实现了冷凝物从增压空气冷却器中排出。这种方案例如在公开文件DE 102 38 839 A1中得到公开。这种方案的缺点是，在如下的马达构思中（其中增压空气冷却器与涡轮增压机之间的增压空气引导持续下降地实施）还是会形成增压空气冷却器外部的冷凝物积聚。
发明内容
由此，本发明的任务是提供一种改善的可行方案，在增压空气冷却的马达中实现冷凝物排出，用这种方案能够避免常规技术的缺点。本发明尤其基于如下的任务，在如下的马达构思中简单地、节省成本地并且可靠地排出冷凝物，其中从增压空气冷却器朝涡轮增压机压缩器的增压空气引导连续下降地或者说从涡轮增压机压缩器朝增压空气冷却器的增压空气引导连续上升地实施。
所述任务通过具有独立权利要求的特征的装置得到解决。本发明的有利的实施方式以及应用方案由从属权利要求中获得并且在下面的描述中部分参照附图更详细地解释。
根据本发明的普遍的观点，提供一种用于机动车的、尤其用于商用车辆的废气涡轮增压机，其中，所述废气涡轮增压机的压缩机具有用于排放冷凝物的开口，所述开口布置在所述压缩机的增压空气流动路径的最下面的区域中。所述开口下面称作冷凝物排放开口。所述压缩机的增压空气流动路径的最下面的区域相应于所述流动路径的大地测量学上最深的部位。最下面的区域或者说大地测量学上最深的部位涉及所述废气涡轮增压机在其于装配好的状态下在车辆处所占据的定向。由此，其是如下的部位，所述部位在所述废气涡轮增压机的装配好的状态下与路面具有最小的距离。
所述冷凝物排放开口可以设置在所述废气涡轮增压机的压缩机壳体处、尤其所述压缩机壳体的最下面的部位或大地测量学上最深的部位处。所述冷凝物排放开口例如可以布置在所述压缩机的压力螺旋管的大地测量学上最深的部位处。
这种废气涡轮增压机对于如下的马达或者说车辆构思来说是特别有利的，所述马达或者车辆构思的增压空气冷却器与涡轮增压机之间的增压空气引导连续下降地实施，也就是从压缩机的增压空气出口出发朝增压空气冷却器的增压空气入口的增压空气引导连续上升地实施。在这种增压空气引导的情况下，积聚在增压空气引导的最深点处的所形成的冷凝物能够以简单的并且可靠的方式通过按本发明的冷凝物排放开口排出。
优选地，所述冷凝物排放开口的直径相对于增压空气管道的直径较小，从而不对或者至少仅仅略微地对所述废气涡轮增压机的效率进行妨碍。特别有利的是，所述冷凝物排放开口构造成用于冷凝物导出管道的接口。为此，所述冷凝物排放开口可以具有螺纹并且/或者实施成软管管接件。
除了按本发明的冷凝物排放开口之外，所述废气涡轮增压机在其它方面能够以自身已知的方式实施。所述废气涡轮增压机可以包括废气涡轮机、压缩机以及驱动轴，其中，所述废气涡轮机和所述压缩机通过所述驱动轴进行运动耦合。
按本发明的另一观点提供一种用于机动车的、尤其用于商用车辆的驱动装置，其包括如在本文中所描述的废气涡轮增压机。此外，所述驱动装置包括通过所述废气涡轮增压机加载的内燃机、用于冷却通过所述废气涡轮增压机的压缩机进行压缩的增压空气的增压空气冷却器以及例如第一增压空气管道形式的第一增压空气引导部，其连接所述压缩机的增压空气出口与所述增压空气冷却器的增压空气入口。所述第一增压空气管道能够从所述压缩机的增压空气出口出发朝所述增压空气冷却器的增压空气入口连续地上升地实施。换句话说，在所述第一增压空气管道中输送的增压空气始终向上运动，也就是说克服重力向上运动，从而所述第一增压空气管道的大地测量学上最深的点是所述增压空气管道在所述压缩机处的接口部位。
所述驱动装置可以包括在一端部处连接在所述冷凝物排放开口处并且在另一端部处通入到第二增压空气管道中的管道，其将通过所述增压空气冷却器冷却的增压空气输送给内燃机。所述管道在下面称作冷凝物导出管道。这种实施变型方案的特别的优点在于，排出的冷凝物自动地输送给所述内燃机并且在那里一起燃烧。在此要注意的是，在所述废气涡轮增压机的压缩机中、尤其在所述压缩机的压力螺旋管的出口处通常存在有比所述增压空气冷却器后面并且进入到所述内燃机之前的第二增压空气管道中高的气体压力。基于这种压力差，在所述冷凝物导出管道内部直至内燃机得出连续的流动，从而分支的冷凝物通常不再返回到所述压缩机中，而是可靠地输送到所述内燃机中。
在此，所述冷凝物导出管道可以直接在所述内燃机的增压空气入口处或者直接在所述增压空气入口前面通入到所述第二增压空气管道中。
根据另一优选的实施方式，所述冷凝物导出管道可以具有用于容纳冷凝物的容器。所述容器例如可以实施成所述冷凝物导出管道中的凹处或者实施成收集容器。这种实施方式提供了以下优点，即在以下的特定的运行状态下（其中不能确保分支的冷凝物连续地通过冷凝物导出管道输送直至内燃机）也避免了分支的冷凝物返回到所述压缩机中。
根据另一优选的实施方式，可以在所述冷凝物导出管道中布置有止回阀，所述止回阀阻止从所述冷凝物排放开口出来的冷凝物或空气回流到所述压缩机中。这种变型方案由此也阻止了分支的冷凝物不期望地回流到所述压缩机中。
特别有利的是，在所述冷凝物导出管道中不仅布置有用于容纳冷凝物的容器，而且也布置有止回阀。优选地在这种情况下，所述容器布置在所述冷凝物排放开口与所述止回阀之间。
按本发明的实现方案的另一可行方案规定，所述冷凝物导出管道实施成可加热的。由此防止所述冷凝物导出管道结冰，这例如在低于0℃的温度下可以考虑。例如由实际中已知加热的漏气管道或者说曲轴壳体排气管道。以类似的方式按本发明也可以加热冷凝物导出管道。
根据另一方面提供了一种机动车，其具有如在本文中所描述的废气涡轮增压机或者具有如在本文中所描述的驱动装置。所述机动车可以是商用车辆。
附图说明
本发明的前面所描述的优选的实施方式以及特征能够任意地相互组合。下面参照附图描述本发明的另外的细节以及优点。附图示出：
图1是按本发明的实施方式的驱动装置的示意图；
图2a是所述实施方式的放大的部分视图；以及
图2b是本发明的另一实施方式的放大的部分视图。
相同的或者功能等效的元件在所有附图中用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了用于商用车辆的驱动装置1的非常示意性的图示。所述驱动装置1包括内燃马达20，所述内燃马达为了提高功率加载有废气涡轮增压机2。
所述废气涡轮增压机2包括转子，由涡轮机4、压缩机3以及驱动轴5构成。所述涡轮机4和所述压缩机3通过所述驱动轴5运动耦合。所述涡轮机4由内燃马达20的废气驱动，所述废气通过废气管道15输送给所述涡轮机4。新鲜空气通过输送管道14输送给所述压缩机3。所述压缩机3压缩输送给所述内燃马达20的增压空气并且由此在正常的燃烧运行中提升所述内燃马达20的功率。
通过所述压缩机3压缩的增压空气通过第一增压空气管道7输送给增压空气冷却器8，其用作热量交换器并且冷却增压空气。冷却的增压空气随后通过第二增压空气管道9输入到所述内燃马达20中。所述第一增压空气管道7从所述压缩机3的增压空气出口3a出发连续上升地直至所述增压空气冷却器8的增压空气入口8a地实施。这在图1的示意图中没有示出，然而在图2A的放大的部分视图中示出。
图2A以前视图示出了所述内燃马达20。用附图标记21表示所述内燃马达20的曲轴壳体并且用附图标记24表示曲轴的中线。油底壳22位于所述曲轴壳体21的下方。气缸头部区域23位于所述内燃马达20的上部的区域中，增压空气管9在所述气缸头部区域处通入到所述内燃马达中。所述内燃马达20的增压空气入口用附图标记20a表示。
所述废气涡轮增压机2的压缩机3在所述压缩机3的增压空气流动路径的最下面的区域中具有用于排放冷凝物的开口（冷凝物排放开口6）。所述冷凝物排放开口6安置在压缩机壳体的大地测量学上最深的部位处、尤其安置在所述压缩机3的压力螺旋管的大地测量学上最深的部位处。所述冷凝物排放开口6实施成用于管道10的接口，所述管道在下面称作冷凝物导出管道10。所述接口例如可以实施成螺纹或软管管接件。
由此，所述冷凝物导出管道10在一个端部处连接在所述冷凝物排放开口6处，并且其在其另一端部处通入到所述第二增压空气管道9中，所述第二增压空气管道将所述增压空气冷却器8的增压空气出口与所述内燃马达20的增压空气入口20a进行连接。
如在图2A中还示出的那样，在所述压缩机3的压力螺旋管中存在有比在所述第二增压空气管道9中（也就是在所述增压空气冷却器8后面以及在进入所述内燃马达20之前的区域中）高的压力P1。基于压力差P1-P2得到从所述冷凝物排放开口6通过所述冷凝物导出管道10直至所述接口12到所述第二增压空气管道中连续的流动。
以这种方式，从所述压缩机3中排出的冷凝物连续地通过所述冷凝物导出管道10输送至内燃马达20并且在那里燃烧。基于所述第一增压空气管道7从所述增压空气冷却器直至所述压缩机3的连续下落的走向，所形成的冷凝物就积聚在所述压缩机3中大地测量学上最深的部位处并且能够在那里可靠地通过所设置的冷凝物排放开口6排出。
图2B示出了本发明的另一实施方式。在此，具有相同的附图标记的构件相应于图1和图2A的构件并且不单独地描述。
在图2B中所示的实施变型方案的特别之处在于，在所述冷凝物导出管道10中在所述冷凝物排放开口6的区域中设置有用于容纳以及用于积聚冷凝物的容器11。上述已经确定了，在正常的运行状态下所述压缩机3的压力螺旋管的出口处的压力P1通常大于在所述第二增压空气管道中的压力P2。然而如果要出现其中不是这种情况的运行状态，那么通过所述容器11能够防止已经通过所述冷凝物排放开口6从所述压缩机3中分支出去的冷凝物又回到所述压缩机中。取而代之，冷凝物会聚集在所述容器11中。
替代地或者额外地，这能够通过止回阀16进行确保，所述止回阀设置在所述冷凝物导出管道10中。所述止回阀16例如能够直接设置在所述冷凝物导出管道10至所述冷凝物排放开口6的接口区域处，或者如在图2B中所示的那样，直接设置在所述容器11后面，其中，所述容器11布置在所述冷凝物排放开口6与所述止回阀16之间。
虽然本发明参照特定的实施例进行描述，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，能够实施不同的改变方案并且能够将等效方案用作替代方案，而不离开本发明的范围。额外地能够实施许多变型方案，而不离开所属的范围。因此，本发明不应该限制于公开的实施例，而是应该包括所有落入附上的权利要求范围内的实施例。本发明也尤其要求独立于参考的权利要求来保护从属权利要求的主题和特征。
附图标记列表
1 驱动装置
2 废气涡轮增压机
3 压缩机
3a 压缩机的增压空气出口
4 涡轮机
5 驱动轴
6 冷凝物排放开口
7 增压空气管道
8 增压空气冷却器
8a 增压空气冷却器的增压空气入口
9 增压空气管道
10 冷凝物导出管道
11 容器
12 管道接口
13 空气过滤器
14 空气输送
15 废气管道
16 止回阀
20 内燃机
20a 内燃机的增压空气入口
21 曲轴壳体
22 油底壳
23 气缸头部区域
24 曲轴的中线。

Claims (15)

1.用于机动车的废气涡轮增压机（2），其中，所述废气涡轮增压机（2）的压缩机（3）具有增压空气入口、增压空气出口（3a）和冷凝物排放开口（6），所述冷凝物排放开口布置在所述压缩机（3）的增压空气流动路径的大地测量学上最深的部位处，其特征在于，所述冷凝物排放开口（6）布置在所述压缩机（3）的压力螺旋管的大地测量学上最深的部位处。
2.按权利要求1所述的废气涡轮增压机，其特征在于，所述冷凝物排放开口（6）设置在所述废气涡轮增压机（2）的压缩机壳体处。
3.按权利要求1或2所述的废气涡轮增压机，其特征在于，所述冷凝物排放开口（6）实施成用于冷凝物导出管道（10）的接口。
4.按权利要求2所述的废气涡轮增压机，其特征在于，所述冷凝物排放开口（6）设置在所述压缩机壳体的大地测量学上最深的部位处。
5.驱动装置（1），用于机动车，所述驱动装置包括按权利要求1到4中任一项所述的废气涡轮增压机（2）、通过所述废气涡轮增压机（2）加载的内燃机（20）、用于冷却通过所述废气涡轮增压机（2）的压缩机（3）进行压缩的增压空气的增压空气冷却器（8）以及将所述压缩机（3）的增压空气出口（3a）与所述增压空气冷却器（8）的增压空气入口（8a）进行连接的第一增压空气管道（7）。
6.按权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述第一增压空气管道（7）从所述压缩机（3）的增压空气出口（3a）出发朝所述增压空气冷却器（8）的增压空气入口（8a）连续地上升地实施。
7.按权利要求5或6所述的驱动装置，其特征在于，设置有冷凝物导出管道（10），所述冷凝物导出管道在一端部处连接在所述冷凝物排放开口（6）处并且在另一端部处通入到第二增压空气管道（9）中，所述第二增压空气管道将通过所述增压空气冷却器（8）冷却的增压空气输送给所述内燃机（20）。
8.按权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述冷凝物导出管道（10）在所述内燃机（20）的增压空气入口（20a）处或者直接在所述增压空气入口（20a）前面通入到所述第二增压空气管道（9）中。
9.按权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述冷凝物导出管道（10）具有用于容纳冷凝物的容器（11）。
10.按权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，在所述冷凝物导出管道（10）中布置有止回阀（16），所述止回阀防止从所述冷凝物排放开口（6）中出来的冷凝物或者出来的空气回流到所述压缩机（3）中。
11.按权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述容器（11）布置在所述冷凝物排放开口（6）与所述止回阀（16）之间。
12.按权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述冷凝物导出管道（10）实施成能够加热的。
13.按权利要求5所述的驱动装置（1），其特征在于，所述机动车是商用车辆。
14.机动车，具有按权利要求1到4中任一项所述的废气涡轮增压机（2）或者按权利要求5到13中任一项所述的驱动装置（1）。
15.按权利要求14所述的机动车，其特征在于，所述机动车是商用车辆。
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