CN107076010B - 压力波增压器以及运行压力波增压器的方法 - Google Patents

Abstract

一种压力波增压器（1），用于压缩用于内燃机的新鲜空气（2a），包括冷气壳体（6）、热气壳体（7）以及布置在它们之间的转子壳体（11），其中，在所述转子壳体（11）内部布置有可旋转的叶片转子（8），并且其中，所述热气壳体（7）包括高压废气通道（4）和低压废气通道（5），并且其中，所述冷气壳体（6）包括新鲜空气通道（2）和增压空气通道（3），并且其中，所述高压废气通道（4）、所述低压废气通道（5）、所述新鲜空气通道（2）和所述增压空气通道（3）以传导流体的方式与所述叶片转子（8）连接，其中，所述热气壳体（7）包括第一轴承（13）并且所述冷气壳体（6）包括第二轴承（14），并且，所述叶片转子（8）包括支承在第一和第二轴承（13、14）中的转子轴（12），并且其中，所述热气壳体（7）包括换热器（7c），其这样构成，使得至少可冷却第一轴承（13）。

Description

压力波增压器以及运行压力波增压器的方法

技术领域

本发明涉及一种压力波增压器。本发明还涉及一种用来运行压力波增压器的方法。

背景技术

在借助内燃机运行的机动车中，立法机构增加地要求更低的有害物质排放和尤其较低的燃料消耗。从燃料能量到机械能量的转换过程在此经历了理想的卡诺循环，使得内燃机的效率限制在最大约40%。其余的包含在燃料中的能量作为损失热量通过内燃机的发动机缸体或通过废气排放。为了进一步提高内燃机的效率，需对将内燃机增压。在此对燃烧工艺过程所需的吸入的新鲜空气进行压缩，使得汽缸在换气过程中达到了较高的填充率。带有新鲜空气的汽缸的较高的填充率能够实现更高的供料，例如燃料的喷射，并且由此提高每个燃烧节拍的燃烧功率（在内燃机的摩擦功率保持恒定的情况下）。因此提高了内燃机的有效功率，使得能够为相同的可供使用的功率应用排量更弱的发动机，并由此降低燃料消耗和CO₂-排放。

压力波增压器尤其适合作为压缩器用于使内燃机增压。如其例如由文献EP0235609A1已知的一样，压力波增压器在此在直接的气体接触中利用废气流的能量来用于压缩吸入的新鲜空气，并且在最常见的构造形式中构造有旋转的叶片转子。为了有效地实现内燃机的效率提高，最重要的是，借助压力波增压器同样以高的效率来实现增压过程。

已知的压力波增压器具有如下缺点，即旋转的叶片转子和固定的部件之间的间隙构造得相对较大，以便在压力波增压器运转时避免旋转的叶片转子的机械损坏。不仅在运行期间，但尤其在也在冷起动时，该相对大的间隙会导致减小效率。公开文献DE102012101922A1公开了一种具有减小的间隙宽度的压力波增压器。这种装置的缺点是，它具有夹持斜度（Klemmneigung），使得在出现夹持之后不能再减小间隙宽度。

文献FR1154867A和US2800120A分别公开了一种压力波增压器，其包括冷气壳体、热气壳体、布置在它们之间的转子壳体以及布置在转子壳体内的叶片转子。转子壳体包括两个外罩部件，它们在相对侧可纵向推移地进行支承，以便补偿叶片转子的长度变化。该压力波增压器具有如下缺点，即能够在相对侧卡住可纵向推移的外罩部件，这明显减小了压力波增压器的效率。此外还需要具有磨损的密封件。

发明内容

本发明的目的是，形成一种能够可靠地运行的、具有提高的效率的压力波增压器。本发明的目的还在于，借助这种方法来运行压力波增压器，使得能够可靠地运行压力波增压器并且在运行时具有提高的效率。

所述目的利用具有如下特征的压力波增压器解决：一种压力波增压器，用于压缩用于内燃机的新鲜空气，包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在所述转子壳体内部布置有可旋转的叶片转子，并且其中，所述热气壳体包括高压废气通道和低压废气通道，并且其中，所述冷气壳体包括新鲜空气通道和增压空气通道，并且其中，所述高压废气通道、所述低压废气通道、所述新鲜空气通道和所述增压空气通道以传导流体的方式与所述叶片转子连接，其中，所述热气壳体包括第一轴承并且所述冷气壳体包括第二轴承，并且其中，所述叶片转子包括支承在第一和第二轴承中的转子轴，其中，将所述转子壳体构成为一体的管子状的外罩壳体，所述转子壳体与所述热气壳体和所述冷气壳体连接，并且所述热气壳体包括换热器，如下构成所述换热器，使得至少能够冷却第一轴承，其中，所述换热器具有在所述热气壳体内延伸的冷却通道。该目的此外利用具有如下特征的、用来运行压力波增压器的方法解决：一种用来运行压力波增压器的方法，所述压力波增压器用来压缩用于内燃机的新鲜空气，其中，所述压力波增压器包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在所述转子壳体内布置有可旋转的叶片转子，并且其中，所述热气壳体包括高压废气通道和低压废气通道，其中，所述叶片转子由第一轴承和布置在所述冷气壳体中的第二轴承进行支承，其中，所述热气壳体通过换热器如下进行冷却，即通过将所述第一轴承布置在轴承座中以及通过将所述轴承座从外面由冷却流体冷却来冷却布置在所述热气壳体中的第一轴承。

该目的尤其利用一种用来压缩内燃机所用的新鲜空气的压力波增压器解决，其包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在该转子壳体内布置有可旋转的叶片转子，并且其中，该热气壳体包括高压废气通道和低压废气通道，并且其中，冷气壳体包括新鲜空气通道和增压空气通道，并且其中，高压废气通道、低压废气通道、新鲜空气通道和增压空气通道以传导流体的方式与叶片转子相连，其中，热气壳体包括第一轴承，并且冷气壳体包括第二轴承，并且其中，叶片转子包括支承在第一和第二轴承中的转子轴，其中，转子壳体构成为一体的管子状的外罩壳体，其与热气壳体和冷气壳体连接，并且其中，热气壳体包括换热器，如下构成该换热器，使得至少可冷却第一轴承，其中，该换热器具有在热气壳体内延伸的冷却通道。

此目的尤其还利用一种压力波增压器解决，该压力波增压器用来压缩用于内燃机的新鲜空气，其包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在该转子壳体内布置有可旋转的叶片转子，并且其中，该热气壳体包括高压废气通道和低压废气通道，并且其中，冷气壳体包括新鲜空气通道和增压空气通道，并且其中，高压废气通道、低压废气通道、新鲜空气通道和增压空气通道以传导流体的方式与叶片转子相连，并且其中，热气壳体包括第一轴承并且冷气壳体包括第二轴承，并且其中，叶片转子包括支承在第一和第二轴承中的转子轴，并且其中，热气壳体包括换热器，如下构成所述换热器，使得至少可冷却第一轴承。

此目的尤其还利用一种用来运行压力波增压器的方法解决，该压力波增压器用来压缩用于内燃机的新鲜空气，其中，压力波增压器包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在该转子壳体内布置有可旋转的叶片转子，并且其中，该热气壳体包括高压废气通道和低压废气通道，其中，该叶片转子由第一轴承和置于冷气壳体中的第二轴承进行支承，其中，该热气壳体通过换热器如下进行冷却，即通过将第一轴承布置在轴承座中以及通过将轴承座从外面由冷却流体冷却来冷却布置在热气壳体中的第一轴承。

此目的尤其还利用一种用来运行压力波增压器的方法解决，该压力波增压器用来压缩用于内燃机的新鲜空气，其中，压力波增压器包括冷气壳体、热气壳体以及布置在它们之间的转子壳体，其中，在转子壳体的内部布置有可旋转的叶片转子，并且其中，热气壳体包括一个或多个高压废气通道和一个或多个低压废气通道，其中，该热气壳体通过换热器如下进行冷却，使得冷却布置在热气壳体中的第一轴承，并且其中，所述叶片转子由第一轴承和布置在冷气壳体中的第二轴承支承着。

按本发明的压力波增压器包括带有换热器的热气壳体，其中，如下布置和构成该换热器，即使得其至少冷却布置在热气壳体中的用于叶片转子的第一轴承。在特别有利的设计方案中，在热气壳体中还冷却从内燃机流入的高压废气流。从内燃机流入的废气具有直到约达1050°C的废气温度。在热气壳体中对流入的废气流进行冷却导致热气壳体具有更低的温度，并且导致具有更低温度的废气流流入叶片转子中，从而叶片转子也具有更低的运行温度。此外冷却第一轴承导致叶片转子通过支承在第一轴承中的转子轴额外地冷却，这额外地降低了叶片转子的运行温度。这导致不仅热气壳体而且叶片转子和转子壳体在加热时经历轻微的膨胀，或者说在冷却期间具有轻微的收缩。按本发明的压力波增压器具有如下优点，即转子壳体能够构成为一体的管状的外罩壳体。转子壳体例如由铸铁制成。通过冷却，能够实现将使用于叶片转子的第一轴承布置在热气壳体中。由此能够实现使叶片转子支承在第一轴承中，从而叶片转子的端侧具有限定的位置，并因此由此叶片转子的端侧和热气壳体的端侧之间的间隙也能够较小并优选能够保持在限定的范围内。叶片转子在两侧进行支撑，在第一轴承中支承在热气壳体中，并且在第二轴承中支承在冷气壳体中。在有利的设计方案中，还额外地对第一轴承和/或第二轴承进行润滑，尤其进行油润滑或油脂润滑。叶片转子的两侧的支承能够抛弃叶片转子的迄今已知的悬浮支承，该悬浮支承的缺点是，转子在高温和高转速下会呈喇叭状变形。按本发明的压力波增压器具有如下优点，叶片转子不再出现或几乎不出现喇叭状变形。按本发明的压力波增压器具有如下优点，即叶片转子和热气壳体之间的冷间隙能够保持得非常小，并且该间隙宽度优选在0.05至0.2mm的范围内，优选约为0.1mm。由于此较小的间隙宽度，按本发明的压力波增压器具有如下优点，明显改善冷起动特性，因为压力波增压器由于间隙宽度较小已经能够在冷起动阶段产生了足够高的增压压力。在例如约200°C的温度范围内，按本发明的压力波增压器已经产生了足够高的增压压力。

在特别有利的设计方案中，热气壳体包括轴承座壁，其在面向第一轴承的侧面上构成为用于第一轴承的轴承座，其中，第一轴承布置在轴承座中，并且其中，轴承座壁在背向第一轴承的侧面上构成换热器的冷却通道的冷却通道外壁的一部分。由此能够将高的热量从第一轴承中导出。

在有利的设计方案中，叶片转子沿转子轴的延伸方向至少构成为两部分的，并且包括第一叶片转子部件和第二叶片转子部件，其中，在构造间隙或转子间隙的情况下，叶片转子部件沿转子轴的延伸方向在相对侧间隔开来。将布置在热气壳体中的第一轴承进行冷却。此外优选如下将叶片转子支承在第一轴承中，使得叶片转子的端侧具有限定的位置，使得在叶片转子的端侧和热气壳体的端侧之间的间隙能够保持得较小并且优选不会由于温度变化而改变，其中，加热叶片转子导致叶片转子会经历长度膨胀，其中，在叶片转子的端侧和热气壳体的端侧之间的间隙基本上保持恒定，与此相反转子间隙的宽度会减小。按本发明的压力波增压器因此即使在加热状态下也具有高效率。

有利地，叶片转子还如下支承在第二轴承中，使得叶片转子的端侧具有限定的位置，使得叶片转子的端侧和冷气壳体的端侧之间的间隙能够保持得较小，其中，加热叶片转子继而导致减小转子间隙的宽度。由此，在运行时加热叶片转子主要会导致改变转子间隙的宽度。

在有利的设计方案中，如下调节换热器的冷却功率，使得在冷起动时只利用较小的冷却功率冷却或根本不冷却，由此压力波增压器在尽可能短的时间内达到所需的例如约200°C的运行温度。自一定的运行温度起（例如自300°C起）提高冷却功率，以用于冷却流入的废气。

在特别有利的设计方案中，此外如下构成换热器，即优选通过冷却低压废气通道来使得换热器还冷却从压力波增压器中流出的废气流。

有利的是，冷却通道至少沿着冷却部段完全包围着高压废气通道和/或低压废气通道，使得高压废气通道和/或低压废气通道在冷却部段处沿着整个圆周面冷却。由此能够从高压废气通道和/或低压废气通道或者说流入其中的废气中抽出特别多的热量。

按本发明的压力波增压器具有如下另外的优点，即在排放组件中不会或几乎不再出现未燃的碳氢化合物的再燃，因为明显地减小了传导到排放组件中的废气流的温度并且优选还明显地降低了热气壳体的温度。这样，离开热气壳体的废气流例如能够具有约700°C的温度或低于700°C的温度。热气壳体能够在表面上例如具有约120°C的温度。有利的是，换热器构成为在热气壳体中延伸的通道，水作为冷却介质流动通过该通道。这样构成的换热器特别适合用于冷却热气壳体，从而其例如可实现热气壳体例如能够由铝、铝合金或其它轻金属合金构成。由这种金属制成的热气壳体在运行时不会接收热损坏，因为金属具有高的导热率，并且如此冷却热气壳体，从而不出现过热。

此外，按本发明的压力波增压器还具有如下优点，即通过废气流的冷却来减小废气的体积流，其导致能够要么减小压力波增压器中的废气导管的尺寸，要么能够以提高的废气输送能力运行存在的压力波增压器。

此外，按本发明的压力波增压器还具有如下优点，使得其能够由较小耐热性的材料并由此由更适宜的材料构成，尤其是热气壳体和冷气壳体，然而还有叶片转子。在特别有利的设计方案中，热气壳体至少由铝、铝合金或其它轻金属合金构成，以用于构造在重量方面较轻的热气壳体，并且以用于优选构造具有更高导热能力的热气壳体。这种压力波增压器具有如下优点，使得它构造得特别轻，并且使得能够尤其有效地冷却废气流。由铝或相应合金构成的热气壳体具有如下优点，即铝具有较小的热惯性，从而非常快速地对热气壳体进行加热，从而压力波增压器在冷起动时在非常短的时间内具有所需的运行温度。由此配备有按本发明的压力波增压器的内燃机具有有利的冷起动特性。这导致压力波增压器例如在具有较小的排量的汽油发动机中在冷起动之后非常快速地显现出效果，这例如导致更好的加速性能和更低的有害物质排放。按本发明的压力波增压器尤其适合与汽油发动机结合，该汽油发动机具有直至例如1050°C的高的废气温度。柴油发动机具有更低的废气温度。

在特别有利的设计方案中，叶片转子分成为两部分的，并且沿转子轴的延伸方向包括第一叶片转子部件和随后的第二叶片转子部件，其中，在构造转子间隙的情况下，这两个叶片转子部件沿转子轴的延伸方向在相对侧间隔开来。有利的是，如下构造这种叶片转子，使得加热叶片转子部件导致转子间隙减小。优选在叶片转子的中间布置有转子间隙。该设计方案具有如下优点，使得在第一和第二叶片转子部件之间的中间中的压力差相对小，使得通过间隙引起的效率损失相对小。但叶片转子也能够具有更多的部件数（Teilungszahl），并且例如具有三个、四个或五个叶片转子部件，在它们之间分别存在一个转子间隙。然而所述转子间隙也能布置在叶片转子的中间之外。

换热器有利地包括水冷装置，尤其如下情况，使得在热气壳体中布置冷却通道，该冷却通道被冷却水穿流。

有利的是，例如通过皮带驱动器或尤其通过电动马达（其有利地布置在冷气壳体中）主动地运行叶片转子。

附图说明

用来阐述实施例的附图示出了：

图1示出了局部示意性示出的压力波增压器的纵向剖视图；

图2示出了叶片转子中的气体引导器的原理视图；

图3示出了分开的叶片转子的纵向剖视图；

图4示出了分开的叶片转子的另一实施例的纵向剖视图；

图5示出了热气壳体的正视图；

图6示出了压力波增压器的侧视图；

图7示出了压力波增压器沿着图6的剖开线A-A的剖视图；

图8示出了压力波增压器的另一实施例的纵向剖视图；

图9示出了叶片转子的前侧的透视图；

图10示出了叶片转子的背侧的透视图；

图11示出了分开的叶片转子的侧视图；

图12示出了分开的叶片转子的纵向剖视图。

基本上，在这些附图中相同的部件设有相同的参考标记表示。

具体实施方式

图1示意性地示出了压力波增压器1，其用来压缩用于未示出的内燃机的新鲜空气2a，经压缩的新鲜空气（也称为增压空气3a）传输至该内燃机。压力波增压器1包括冷气壳体6、热气壳体7以及布置在它们之间的转子壳体11，其中，在该转子壳体11内布置有可旋转的叶片转子8。该叶片转子8包括转子轴12，其在两个端部上可旋转地分别支承在第一或者说第二轴承13、14中。所述第一轴承13布置在热气壳体7中，相反所述第二轴承14布置在冷气壳体6中。所述热气壳体7包括高压废气通道4和低压废气通道5，其中，从马达流入的高压废气流4a传输至高压废气通道4，并且其中，从低压废气通道5流出的低压废气流5a传输至排气管中。冷气壳体6包括新鲜空气通道2和增压空气通道3。在另一实施例中，冷气壳体6还能够包括多个新鲜空气通道2和多个增压空气通道3，优选分别包括2个。在另一实施例中，所述热气壳体7还能够包括多个高压废气通道4和多个低压废气通道5，优选分别包括2个。高压废气通道4、低压废气通道5、新鲜空气通道2和增压空气通道3在对于压力波增压器来说常见的、但只示意性示出的结构中以传导流体的方式与所述叶片转子8连接，其中，所述叶片转子8具有转子叶片10，其构造沿叶片转子8的延伸方向连续的、传导流体的连接，该连接从所述叶片转子8的第一端侧8c延伸直到第二端侧8d，以便借助高压废气流4a来压缩吸入的新鲜空气2a并且作为增压空气3a传输至内燃机。所述热气壳体7在朝所述叶片转子8对齐的端侧7f上具有引入开口7h和排出开口7g。在该端侧7f和所述叶片转子8之间存在着间隙16。该间隙16优选具有在0.05至0.2mm的范围内的宽度，并且尤其具有约0.1mm的宽度。所述冷气壳体6在朝所述叶片转子8对齐的端侧6c处具有引入开口6d和排出开口6e。在该端侧6c和所述叶片转子8之间存在着间隙17。所述叶片转子8具有叶片转子外壁8e，其限定所述转子叶片10。

热气壳体7包括局部示意性示出的换热器7c，其中，如下构成所述换热器7c，使得至少冷却所述第一轴承13。有利地，热气壳体7包括轴承座壁7n，其在面向所述第一轴承13的侧面上构成为用于所述第一轴承13的轴承座7o，其中，所述第一轴承13布置在轴承座7o中，并且其中，所述轴承座壁7n在背向所述第一轴承13的侧面上构成所述换热器7c的冷却通道7d的冷却通道外壁7p的一部分。

特别有利的是，如下构成换热器7c，使得还可冷却高压废气通道4，并因此对流动通过所述高压废气通道4的高压废气流4a进行冷却。有利的是，换热器7c包括冷却通道7e，其至少沿着冷却部段4b完全包围着高压废气通道4，使得高压废气通道4的外壁同时构成冷却通道外壁7p的一部分。

优选如下在换热器7c中引导冷却流，使得冷却剂首先冷却所述第一轴承13并随后传导给高压废气通道4，以用于冷却该高压废气通道。冷却剂优选在冷却通道中流动，其位于高压废气通道4的外壁中。在另一有利的设计方案中，如下构成换热器7c，使得此外还可冷却低压废气通道5，从而对通过该通道流动的低压废气流5a进行冷却。优选应用水作为冷却剂。在有利的设计方案中，冷却通道与内燃机的水循环相连接，使得该水循环提供冷却水并且引起循环。在所示的实施例中，转子轴12由布置在冷气壳体6中的电动马达15驱动。转子轴12还能够例如由皮带驱动器驱动。

在有利的设计方案中，在压力波增压器1中布置有传感器21，用于探测高压废气流4a的温度、低压废气流5a的温度或与之相关的变量，其中，传感器21以传递信号的方式与调节装置23连接。换热器7c以传导流体的方式与未示出的排热装置连接，从而构造水循环，其还包括未示出的循环泵。在优选的设计方案中，循环泵可由调节装置23操控，从而能够优选根据由传感器21测得的温度来操控所述换热器7c的冷却效率。

在有利的方法中，在冷起动时不会进行或进行仅仅一个对换热器7c降低的冷却，使得在第一起动阶段S1中不会进行或进行仅仅一个降低的冷却，直到压力波增压器1、尤其是高压废气流或低压废气流具有最低温度T_min，并且使得由此提高换热器7c的冷却功率。此方法具有如下优点，即在冷起动时快速地加热压力波增压器，并因此快速地产生所需的压力功率。在另一有利的方法中，在冷起动时在预先设定的起动持续时间T_st内降低换热器7c的冷却功率或者断开该换热器7c，并且在经过起动持续时间T_st过后提高换热器7c的冷却功率。

图2以原理图示出了在具有叶片转子8的压力波增压器中的气体引导器。叶片转子8沿旋转方向D可旋转地进行支承。叶片转子8包括多个沿旋转方向D间距地布置的叶子壁9，其限定了转子叶片10。如在图1中所示，叶片转子8或者说转子叶片10沿延伸方向在第一或者说第二端侧8c、8d处终止。叶片转子8或者说转子叶片10沿着叶片转子8或者说转子轴12的延伸方向构造为连续的，以用于在第一和第二端侧8c、8d之间建立沿叶片转子8或者说转子轴12的延伸方向连续的、不受阻碍的、传导流体的连接。通过新鲜空气通道2吸入的新鲜空气2a流入旋转的叶片转子8中，并且来自燃烧节拍的废气4a通过高压废气通道4流入旋转的叶片转子8中。吸入的新鲜空气2a由废气4a的压力压缩，并随后通过增压空气通道3在吸入侧上传输至内燃机，并随后流入汽缸中，换气过程在此汽缸中进行并且在该处与燃料混合和燃烧。随后，废气4a通过高压废气通道4再次传输至压力波增压器1。在新鲜空气2a通过废气4a压缩之后，不再需要的废气5a从叶片转子8释放到低压废气通道5中并且传输至其它的排气管路。

高压废气通道4在热气壳体7中延伸，该高压废气通道传输至叶片转子8。在热气壳体7中此外布置有换热器7c，其在所示的实施例中构成为水道7d，其包围着高压废气通道4，用于冷却其内壁并因此冷却流经的高压废气流4a。在所示的实施例中，换热器7c或者说水道7d是热气壳体7的一部分。在优选的未示出的设计方案中，在热气壳体7的包围着高压废气通道4的那部分被冷却之前，首先将水道7d引导到热气壳体7的布置有第一轴承13的区域中，以便首先冷却第一轴承13。在有利的未示出的设计方案中，也能够在低压废气通道5的区域中布置换热器7c、尤其是水道7d，以冷却低压废气流5a。

图3示出了叶片转子8的第一实施例，其沿着转子轴12的延伸方向构成为两件式的，并且包括具有第一轴承部件8h的第一叶片转子部件8a和具有第二轴承部件8i的第二叶片转子部件8b，其中，这两个叶片转子部件8a、8b或者说这两个轴承部件8h、8i构成相对侧的间隙18，使得这两个叶片转子部件8a、8b在构造间隙18的情况下在相对侧间隔。在第一和第二端侧8c、8d之间连续延伸的转子叶片10在第一和第二叶片转子部件8a、8b之间的过渡部位上同样以间隙18间隔开来，其中，该间隙18在连续地从第一端侧8c朝第二端侧8d延伸的转子叶片10中不会阻碍流体流动。这两个叶片转子部件8a、8b通过转子轴12相互连接并且沿同一旋转方向D旋转。这些轴承部件8h、8i在其端部部段8l、8m处与转子轴12固定相连地连接。加热叶片转子8导致叶片转子部件8a、8b膨胀，从而缩小间隙18。冷却叶片转子8导致扩大间隙18。在图3中所示的实施方式具有如下优点，即热气壳体7的端侧7f和第一叶片转子部件8a之间的间隙16在压力波增压器1运行期间与叶片转子部件8a的温度无关地保持恒定或基本恒定，因为叶片转子部件8a的长度的基于加热发生的改变在间隙18的宽度方面起作用。在有利的设计方案中，间隙18的宽度在叶片转子8的冷却状态下是0.4mm，其中，该宽度在运转压力波增压器1期间由于叶片转子8的加热而缩小至优选低于0.2mm的数值。在特别有利的设计方案中，该间隙18由于加热而完全闭合。在叶片转子8的冷却过程中，间隙18再次扩大，直至冷却状态。

图4示出了叶片转子8的另一实施例，其沿着所述转子轴12的延伸方向构成为至少两件式的，并且包括具有第一转子部件轴12a的第一叶片转子部件8a和具有第二转子部件轴12b的第二叶片转子部件8b，其中，这两个叶片转子部件8a、8b或者说这两个转子部件轴12a、12b通过耦合器19相互连接。这两个叶片转子部件8a、8b具有转子间隙18。这两个转子部件轴12a、12b在相对侧可推移地支承在耦合器19中，使得叶片转子8的温度变化能够引起间隙宽度18的变化。

图5示出了热气壳体7的端侧7f，其中，在端侧7f处沿圆周方向隔开地依次相继布置有引入开口7h，并且随后布置有排出开口7g，其中，随后再次布置有引入开口7h，并且随后布置有排出开口7g。如下构造包括在图5中所示的热气壳体7的压力波增压器1，使得它具有气体引导器，其由两个相叠布置的气体引导器构成，如其在图2中所示。

图6在侧视图中示出了具有热气壳体7、转子壳体11和冷气壳体6的压力波增压器1的另一实施例，其中，热气壳体7包括法兰7l，高压废气通道4和低压废气通道5通到在该法兰处。转子壳体11具有两个法兰11a、11b，它们固定在热气壳体7或者说冷气壳体6处。此外还示出了冷水入口7i和冷水出口7k，通过它们与布置在热气壳体7中的换热器7c进行冷水交换。图7示出了沿着图6的剖开线A-A的剖视图。高压废气通道4以及低压废气通道5至少局部地由水套7m包围，其位于换热器7c的内部，其中，水通过导入管和导出管7i、7k交换并且在热气壳体7的外部进行冷却。热气壳体7优选按部段构成为双壁的，以用于在隔开的壁之间构造换热器7c。此外由图7还可看到两个排出开口7g以及布置在其后面的叶片转子8的一部分及其转子叶片。

包括换热器7c的冷却装置能够以不同的方式构成，并且能够例如还构成为蒸气循环，具有热管和带相位变化的蒸气循环。

冷却压力波增压器1导致其在运转过程中具有更低的温度。其具有如下优点，即如图8所示，为了在冷气壳体6和转子壳体11之间和/或在热气壳体7和转子壳体11之间实现密封，能够应用密封环27或者说O形环来密封，其中，密封环27由金属或塑料构成，优选由具有持久弹性的材料如硅酮构成。密封环27沿圆周方向以360度延伸。

如图1所示，还能够证明为有利的是，布置额外的换热器24，以便冷却高压废气传输导管25，其中，所述高压废气传输导管25沿废气流动方向布置在高压废气通道4之前。

图8在纵向剖视图中示出了压力波增压器1的另一实施例，压力波增压器1具有分开的、可旋转支承的叶片转子8。转子壳体11构成为一体的管子状的外罩壳体，并通过法兰11a、11b与热气壳体7和冷气壳体6相连。所述热气壳体7由铝或轻金属合金制成。转子轴12构成为连续的，并且可旋转地支承在第一轴承13和第二轴承14中。套环12c与转子轴12固定地连接。第一和第二叶片转子部件8a、8b通过轴承部件8h、8i可推移地支承在转子轴12上。弹簧28会产生起推开作用的力，使得这两个叶片转子部件8a、8b在预紧力的作用下抵靠在套环12c或者说止挡垫片29处。

图9和10在透视图中示出了在图8中所示的叶片转子部件8a、8b的前侧或者说背侧。这两个叶片转子部件8a、8b的构成为相同的。叶片转子部件8a、8b包括叶片转子外壁8e、叶片转子内壁8g以及大量叶片壁9，从而构造转子叶片10。叶片转子部件8a、8b还包括第一端侧8c（其包括止挡件8f）以及用于转子轴12的凹口8k。叶片转子部件8a、8b还包括轴承部件8h。

这两个叶片转子部件8a、8b通过止挡件8f抵靠在套环12c或者说止挡垫片29上，其中，它们如下进行匹配地布置，即在第一叶片转子部件8a的第一端侧8c和热气壳体7的端侧7f之间产生了具有限定的间隙宽度的间隙16，并且其中，它们如下进行匹配地布置，即在第二叶片转子部件8b的第二端侧8d和冷气壳体6的端侧6c之间产生了具有限定的间隙宽度的间隙17。因此在压力波增压器1中的温度变化导致改变转子间隙18的宽度，与之相反间隙16和17的宽度与温度无关地保持恒定或基本恒定。其原因是，压力波增压器1具有高的效率。

但图8所示的压力波增压器1也能够构成为一体，也就是说没有转子间隙18，如同例如这在图1中所示的一样。

图8所示的压力波增压器1在热气壳体7中包括换热器7c，这样构成该换热器，使得至少可冷却第一轴承13，其中，该换热器7c具有在热气壳体7内延伸的冷却通道7d。热气壳体7包括轴承座壁7n，其在面向第一轴承13的侧面上构成为用于第一轴承13的轴承座7o，其中，所述第一轴承13布置在轴承座7o中，并且其中，所述轴承座壁7n在背向第一轴承13的侧面上构成换热器7c的冷却通道7d的冷却通道外壁7p的一部分。有利的是，轴承座壁7n包括端侧7q，并且从该端侧7q开始包括中空圆柱形的轴承部段7r，其中，端侧7q和轴承部段7r构造轴承座7o，并且其中，不仅端侧7q而且中空圆柱形的轴承部段7r均构成冷却通道外壁7p的一部分。该设计方案是特别有利的，因为强烈地减少了从热气壳体7至轴承座7o的热流。由此有利的是，阻止了从第一轴承13到叶片转子8上的热量输入。特别有利的是，如此强烈地冷却轴承座7o，使得热量通过第一轴承13还能够从叶片转子8中导出。能够这样特别有利地冷却叶片转子8。有利的是，轴承座壁7n通过薄弱部位（Duennstelle）7s或者说桥件与其余的热气壳体7连接，以用于减少从其余的热气壳体到轴承座壁7n上的热流。

在有利的设计方案中，如果压力波增压器1具有分开的转子8，则该压力波增压器1包括多个迷宫式密封件26，如同其示例性地且示意性地在图8中示出的一样。迷宫式密封件26例如布置在转子壳体11的内侧上和/或布置在叶片转子外壁8e的外侧上，其中，在图8中只示出了布置在转子壳体11处的迷宫式密封件26。迷宫式密封件26沿圆周方向以360°的角度延伸，其中，为了简化而在图8中只在转子壳体11中在下方示出了迷宫式密封件26。但迷宫式密封件26也可能会在转子壳体11中在上方延伸。有利的是，迷宫式密封件26有利地至少布置在间隙18的区域中，以用于在间隙18和转子壳体11之间的区域中避免流体通过间隙18从转子叶片10中流出来。此外有利的是，还在叶片转子8的端部区域中布置有两个分别沿圆周方向以360°的角度延伸的迷宫式密封件26，如图8所示，以用于避免流体渗入在叶片转子外壁8e和转子壳体11的内侧之间的间隙中。

有利的是，换热器7c具有冷却通道7e，其至少沿着冷却部段4b完全包围着高压废气通道4，使得高压废气通道4的外壁同时构成冷却通道外壁7p的一部分。如图8所示，特别有利的是，薄弱部位7s或者说桥件在两侧构成冷却通道外壁7p，其额外地减少从其余的热气壳体到轴承座壁7n上的热流。

有利的是，此外换热器7c包括冷却通道7e，其至少沿着冷却部段5b完全包围低压废气通道5，使得低压废气通道5的外壁同时构成冷却通道外壁7p的一部分。

在有利的设计方案中，此外能够设置包括油管道30a的油循环30，以用于给第一和/或第二轴承13、14供油，其中，在图8中未示出对此所需的、在热气壳体7和/或冷气壳体6中延伸的油管道。

图11示出了分开的叶片转子8的侧视图，其沿着转子轴12的延伸方向构成为两件式的，并且具有第一叶片转子部件8a和第二叶片转子部件8b。这些叶片转子部件8a、8b与转子轴12这样连接，使得它们在加热时仅仅朝中间具有膨胀运动8c、8d，从而减小了间隙宽度18。优选地，不会改变叶片转子部件8a、8b相对于转子轴12朝叶片转子8的端侧的位置，从而确保了热气壳体的端面和叶片转子之间的恒定的或基本恒定的间隙宽度。

图12示出了叶片转子8，其包括具有第一轴承部件8h的第一叶片转子部件8a和具有第二轴承部件8i的第二叶片转子部件8b，其中，这两个叶片转子部件8a、8b或者说这两个轴承部件8h、8i构造相对侧的间隙18。这些轴承部件8h、8i相对于转子轴12可推移地进行支承。轴承部件8h、8i具有凹口，张紧的弹簧28布置在此凹口内，该弹簧将这两个轴承部件8h、8i压离彼此并且由此将这两个叶片转子部件8a、8b压离彼此，因此使得叶片转子部件8a、8b借助其端侧差不多抵靠在热气壳体7的端侧7f处或者说在冷气壳体6的端侧6c处，使得在此之间只形成小的间隙16、17。加热叶片转子8导致叶片转子部件8a、8b膨胀，从而缩小间隙18。冷却叶片转子8导致扩大间隙18。在图12中所示的实施例具有如下优点，即在热气壳体7的端侧7f和第一叶片转子部件8a之间的间隙16保持恒定的或基本恒定（与叶片转子部件8a的温度无关），因为叶片转子部件8a的长度的基于加热发生的改变在间隙18的宽度方面起作用。

在有利的设计方案中，第一叶片转子部件8a由比第二叶片转子部件8b的耐热性更高的材料构成。在压力波增压器1的运行期间，第一叶片转子部件8a例如能够具有约800°C的温度，与之相反第二叶片转子部件8b只具有约200°C的温度。该间隙18阻止了沿叶片转子8的延伸方向的连续的热传导，从而叶片转子部件8a、8b能够具有强烈地不同的温度。因此，第二叶片转子部件8b也能够由耐热性减小的材料构成，例如还能够由塑料构成。这种叶片转子18是成本适宜的，并且优选也更轻。

在用来运行压力波增压器的有利的方法中，通过换热器7c如下冷却所述热气壳体7，即通过将第一轴承15布置在轴承座7o中并且通过使该轴承座7o从外面由冷却流体冷却来冷却布置在热气壳体7中的第一轴承14。

有利的是，对内燃机的流经高压废气通道4的废气流4a进行冷却。有利的是，冷却通道7e至少沿着冷却部段4b完全包围着高压废气通道4，使得高压废气通道4在冷却部段4b处沿着整个圆周面冷却。

在示例性的方法中，具有约为1050°C的废气温度从汽油发动机中出现，在高压废气通道4中冷却，并且以约850°C的温度进入叶片转子中。叶片转子此外通过进入的具有约20°C的新鲜空气2a冷却，使得叶片转子具有约450°C的温度。

Claims (18)

1.一种压力波增压器，用于压缩用于内燃机的新鲜空气（2a），包括冷气壳体（6）、热气壳体（7）以及布置在它们之间的转子壳体（11），其中，在所述转子壳体（11）内部布置有可旋转的叶片转子（8），并且其中，所述热气壳体（7）包括高压废气通道（4）和低压废气通道（5），并且其中，所述冷气壳体（6）包括新鲜空气通道（2）和增压空气通道（3），并且其中，所述高压废气通道（4）、所述低压废气通道（5）、所述新鲜空气通道（2）和所述增压空气通道（3）以传导流体的方式与所述叶片转子（8）连接，其中，所述热气壳体（7）包括第一轴承（13）并且所述冷气壳体（6）包括第二轴承（14），并且其中，所述叶片转子（8）包括支承在第一和第二轴承（13、14）中的转子轴（12），其中，将所述转子壳体（11）构成为一体的管子状的外罩壳体，所述转子壳体与所述热气壳体（7）和所述冷气壳体（6）连接，并且所述热气壳体（7）包括换热器（7c），如下构成所述换热器，使得至少能够冷却第一轴承（13），其中，所述换热器（7c）具有在所述热气壳体（7）内延伸的冷却通道（7d），其中，所述热气壳体（7）包括轴承座壁（7n），所述轴承座壁在面向所述第一轴承（13）的侧面上构成为用于所述第一轴承（13）的轴承座（7o），其中，所述第一轴承（13）布置在所述轴承座（7o）中，并且所述轴承座壁（7n）在背向所述第一轴承（13）的侧面上构成所述换热器（7c）的冷却通道（7d）的冷却通道外壁（7p）的一部分，其特征在于，所述轴承座壁（7n）具有端侧（7q），并且从所述端侧（7q）出发具有中空圆柱形的轴承部段（7r），其中，所述端侧（7q）和所述轴承部段（7r）构造所述轴承座（7o），并且其中，不仅所述端侧（7q）而且所述中空圆柱形的轴承部段（7r）构成所述冷却通道外壁（7p）的一部分。

2.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，所述换热器（7c）具有冷却通道（7e），所述冷却通道至少按部段地完全包围着所述高压废气通道（4），使得所述高压废气通道（4）的外壁同时构成所述冷却通道外壁（7p）的一部分。

3.按权利要求2所述的压力波增压器，其特征在于，所述换热器（7c）具有冷却通道（7e），所述冷却通道至少按部段地完全包围着所述低压废气通道（5），使得所述低压废气通道（5）的外壁同时构成所述冷却通道外壁（7p）的一部分。

4.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，如下构成所述换热器（7c），使得能够冷却所述高压废气通道（4），其中，在先冷却第一轴承（13），并且接下来冷却所述高压废气通道（4）。

5.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，如下构成所述换热器（7c），使得还能够冷却所述低压废气通道（5）。

6.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，所述换热器（7c）包括用于冷却的水循环。

7.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，附加的换热器（24）冷却高压废气传输导管（25），其中，所述高压废气传输导管（25）沿废气流动方向布置在高压废气通道（4）的前方。

8.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，至少将所述第一轴承（13）或所述第二轴承（14）构成为滚动轴承。

9.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，至少所述第一轴承（13）具有油润滑或油脂润滑。

10.按权利要求7所述的压力波增压器，其特征在于，所述热气壳体（7）包括油循环（30），所述油循环给所述第一轴承（13）供油。

11.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，所述叶片转子（8）沿所述转子轴（12）的延伸方向构成为至少两部分的并且包括第一叶片转子部件（8a）和第二叶片转子部件（8b），其中，这两个叶片转子部件（8a、8b）沿所述转子轴的（12）延伸方向在相对侧间隔开来。

12.按权利要求1所述的压力波增压器，在所述冷气壳体（6）和所述转子壳体（11）之间和/或在所述热气壳体（7）和所述转子壳体（11）之间布置有用于密封的密封环（27），并且所述密封环（27）由金属或塑料组成。

13.按权利要求1所述的压力波增压器，其特征在于，所述热气壳体（7）由铝或轻金属合金制成。

14.一种用来运行压力波增压器（1）的方法，所述压力波增压器用来压缩用于内燃机的新鲜空气，其中，所述压力波增压器（1）包括冷气壳体（6）、热气壳体（7）以及布置在它们之间的转子壳体（11），其中，在所述转子壳体（11）内布置有可旋转的叶片转子（8），并且其中，所述热气壳体（7）包括高压废气通道（4）和低压废气通道（5），其中，所述叶片转子（8）由第一轴承（14）和布置在所述冷气壳体（6）中的第二轴承（15）进行支承，其中，所述热气壳体（7）通过换热器（7c）如下进行冷却，即通过将所述第一轴承（15）布置在轴承座（7o）中以及通过将所述轴承座（7o）从外面由冷却流体冷却来冷却布置在所述热气壳体（7）中的第一轴承（14），其特征在于，所述换热器（7c）的冷却功率在测得的温度的作用下受到影响，其中，所述换热器（7c）的冷却功率在冷起动时在第一起动阶段（SI）中减小，或者关闭所述换热器（7c），直到所述压力波增压器具有最低温度（T_min），并且随后提高所述换热器（7c）的冷却功率。

15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，对所述内燃机的废气流（4a）进行冷却，所述废气流流动通过所述高压废气通道（4）和/或通过置于所述高压废气通道（4）之前的高压废气传输导管（25）。

16.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，冷却通道（7e）至少沿着冷却部段（4b）完全地包围着所述高压废气通道（4），使得所述高压废气通道（4）在冷却部段（4b）处沿着整个圆周面冷却。

17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，冷却通道（7e）至少沿着冷却部段（5b）完全地包围着所述低压废气通道（5），使得所述低压废气通道（5）在冷却部段（5b）处沿着整个圆周面冷却。

18.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在冷起动时在预先设定的起动持续时间（T_st）内减小所述换热器（7c）的冷却功率或者关闭所述换热器（7c），并且在起动持续时间（T_st）过后提高所述换热器（7c）的冷却功率。