CN107592898B - 涡轮增压器的具有空气循环阀的压缩机以及具有这样的压缩机的涡轮增压器和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器(2)的压缩机(1)，所述压缩机的压缩管(4)与所述压缩机的进气管(8)经由回流通道(14)连接，在所述回流通道中设置有空气循环阀(30)用于控制已经被压缩的新鲜空气的回流，其中，回流通道通入到压缩机的进气管接头容纳部(18)的槽(16)中，并且在进气管的进气管接头(20)上设置有至少一个邻接于所述槽的朝向进气管内部(12)的回流开口(22)。

Description

涡轮增压器的具有空气循环阀的压缩机以及具有这样的压缩 机的涡轮增压器和机动车
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器的压缩机，所述压缩机的压缩管与其所述压缩机的进气管经由空气循环阀连接，以及本发明涉及一种具有这样的压缩机的涡轮增压器和机动车。
背景技术
许多机动车的柴油机或汽油机具有涡轮增压器，在该涡轮增压器中，被抽吸的新鲜空气通过由废气流驱动的压缩机带压力地输送给燃烧室，亦即给喷射的燃料混合物“加载”。通过给燃料混合物加载压力提高的新鲜空气并且通过由此提高的氧含量，能够在发动机转速低时就已经通过促进燃烧过程而提供高的转矩。
然而，在一些涡轮发动机中出现所谓的“涡轮迟滞”，当在一次减小油门之后应该再次快速强烈地加大油门时产生所述涡轮迟滞。当在这样的压缩机中突然减小油门并且因此关闭节气门时，在压缩机下游产生大的滞止压力，该滞止压力因为通至进气管的路径被节气门封闭而不能消除。对涡轮增压器的相应充气在压缩机叶轮上引起强烈背压，使得所述压缩机叶轮被强烈制动。
如果现在驾驶员以重新加大油门而突然再次打开节气门，则背压立即强烈下降。尽管如此，涡轮增压器的压缩机叶轮已经被制动，从而在再次达到通过涡轮增压器加强的并且由驾驶员期待的转矩之前需要一段时间。
为了在惯性运行中避免对涡轮增压器的与此有因果关系的充气，在许多涡轮发动机的压缩机中同时安装有空气循环阀(也称为惯性旁通阀、安全阀或减压阀)，该空气循环阀在惯性运行时可以释放涡轮增压器的压缩管和进气管之间的回流通道。利用由此构成的新鲜空气回路避免对压缩机叶轮的制动，从而即使在重新加大油门时也立即提供完全的充气压力。
然而，在这样的压缩机中已经被证明的是，以高的压力流动通过回流通道的、至少起初已经被压缩的周围环境空气在该周围环境空气再次进入到进气管中时引起干扰的流动噪声。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种涡轮增压器的压缩机，其在惯性运行中具有较小的噪声生成。
该任务通过一种涡轮增压器的压缩机解决，所述压缩机的压缩管与所述压缩机的进气管经由回流通道连接，在所述回流通道中设置有空气循环阀用于控制已经被压缩的新鲜空气的回流。在此，回流通道通入压缩机的进气管接头容纳部的槽中，并且在进气管的进气管接头上设置有至少一个邻接于所述槽的朝向进气管内部的回流开口。
本发明基于如下基本构思，即，使在惯性运行中在空气循环阀打开时通过回流通道流回的新鲜空气首先转向和/或分流，然后所述新鲜空气可以流动到进气管中。在进气管接头容纳部的槽与在该进气管接头容纳部中插入的进气管接头的相互作用下，优选可以实现转向和/或分流到一个或多个回流开口上，所述回流开口在圆周上设置在不同于回流通道的部位上。
也能够避免压缩机效率降低，所述压缩机效率降低在没有本发明的情况下可能在回流通道的入口处由于在压缩机叶轮上游的单侧涡流和因此产生的压力损耗以及差的中心值而产生。
为了优化新鲜空气的回流在所述槽中的分布，所述槽按照一种进一步扩展方案沿着进气管接头容纳部的整个圆周设置。优选地，所述槽构成为优选从进气管接头容纳部的内周面出发的环形槽。这样的环形槽通常已经设置在压缩机或涡轮增压器的铸模中，但也可以从柱形或锥形的周面中切削加工出所述环形槽。
为了确保进气管接头简单地并且同时可靠地容纳在进气管接头容纳部中，按照一种备选的进一步扩展方案，所述槽也可以仅沿着进气管接头容纳部的圆周的一部分设置。
如在开头所述的已知的压缩机中那样的不希望的流动噪声尤其是由于增加的回流气流、较大的压力、较大的回流速度和/或由于小的排出横截面而得以促进。为了避免小的排出横截面，按照一种进一步扩展方案，进气管接头尤其是在所述槽的区域中具有多于一个回流开口，尤其是两个、三个或四个回流开口。有利地，所述回流开口这样大地构成，使得所述回流开口充分利用在进气管接头容纳部中的槽的沿着压缩机纵轴线的整个开口。
当设有多个回流开口时，所述回流开口优选关于进气管接头圆周设置在如下部位上，在涡轮增压器运行时被抽吸的新鲜空气在所述部位具有基本上相同的压力势能。因此能够避免所谓的“串扰”，在所述串扰中，空气在所述槽中从压力势能较高的回流开口流动至压力势能较低的回流开口；同样避免与此有关联的压力损耗。
为了最大程度地减少在回流气流和进气流彼此相遇时的涡流或紊流，按照一种进一步扩展方案，进气管接头在回流开口的区域中比在沿着压缩机的压缩机叶轮的转动轴线邻接的远离压缩机叶轮的区域中具有更大的内径。
该效果还可以通过如下方式加强，即，在一种进一步扩展方案中，进气管接头关于在进气管中的主进气方向在回流开口上游具有导流边缘(Abrisskante)、尤其是分流边缘
Figure GDA0002137672770000031
新鲜空气流通过所述导流边缘优选从进气管接头的内横截面的边界被引导离开。
为了减小回流气流的动能，回流通道至少部分相对于回流开口错开地设置、尤其是在圆周上错开。
为了能够实现简单和/或低成本地制造压缩机，回流开口以进气管接头的壁中的孔构成或已经设置在用于制造进气管接头的铸模中。
为了在流体技术上有利地、尤其是较少紊流地设计回流气流和进气流的合流，回流开口至少在其沿径向延伸的一部分上构成为朝进气管接头的压缩机叶轮侧的端面敞开。
按照本发明的另一方面提出一种具有在本发明的意义中的压缩机的涡轮增压器。同样提出一种具有这样的涡轮增压器的机动车。
附图说明
示例性的实施方式由以下结合附图的说明得出。其中详细地：
图1以部分示意剖视图示出按照本发明的第一实施方式的压缩机；
图2以部分示意剖视图示出按照本发明的第二实施方式的压缩机；以及
图3以示意图示出两个回流开口根据进气管中的压力情况在进气管接头圆周上的布置结构。
具体实施方式
在图1中示出涡轮增压器2的压缩机1连同涡轮增压器2的包围压缩机1的构件以及连同压缩机1的压缩侧6的压缩管4的一部分和进气侧10的进气管8的一部分。在压缩管4的内部11和进气管8的内部12之间构成有回流通道14，该回流通道通入到压缩机1的进气管接头容纳部18的槽16中。
在进气管接头容纳部18中容纳有由塑料材料制成的进气管接头20，该进气管接头具有两个回流开口22.1和22.2，槽16经由所述两个回流开口与进气管8的内部12连接。此外，在进气管接头20的内周上设置有导流边缘24。
在压缩机1上还设置有具有阀门32的空气循环阀30，该阀门在压缩机运行时使压缩管4的内部11和回流通道14相互气密地密封。此外，压缩机1具有压缩机叶轮26，该压缩机叶轮为了围绕纵轴线L转动而被支承在涡轮增压器2中并且能通过在废气导出装置中的未示出的涡轮增压器叶轮来驱动。
在涡轮增压器2运行时，新鲜空气通过借助压缩机叶轮产生的负压从周围环境被抽吸到进气管8的内部12中并且在压缩机叶轮26上压缩地——即在较高的压力下——被引入到蜗杆28(Schnecke)中并且从蜗杆那里被引入到压缩管4的内部11中。
为了在涡轮发动机(未示出)的节气门关闭时在压缩管4中由于借助压缩机叶轮26的始终连续的压缩而不会形成足够高的使压缩机叶轮26被不希望地制动的压力，压缩管4的内部11在惯性运行中可以借助空气循环阀30经由回流通道14与进气管8的内部12短接。为此，阀元件32移动到打开的运行位置中，阀元件在该运行位置中释放压缩管4的内部11和回流通道14之间的连接。
在此产生新鲜空气回路，该新鲜空气回路从进气管接头20延伸经过压缩机叶轮26、蜗杆28、压缩管4、回流通道14、槽16和回流开口22并且再次朝进气管接头20延伸。
对空气循环阀30或其阀元件32的操控可以以不同的、本身对于本领域技术人员已知的方式实现，例如通过耦合到节气门的控制上来实现或者通过根据在压缩管4的内部11的绝对压力值或根据压缩管4和进气管8之间的压差的操控来实现。
如果阀元件32在压缩管4的内部11中的压力提高时打开，则已经被压缩的新鲜空气以高的动能(相当于进气管8和压缩管4之间的大的压差)经由回流通道14流动到槽16中。所述槽构成为在进气管接头容纳部18的环绕的圆周区段上的环形槽。
回流开口22.1和22.2关于回流通道14到槽16中的进入点按照圆周错开地设置，从而在任何情况中实现回流气流在进气管接头20的外壁上优选紊流地转向。在此，回流气流可以沿着进气管接头容纳部18的整个圆周分布在槽16中并且随后在回流开口22上尤其是以较小的动能排出到进气管8的内部12中。
由此，从回流开口22中排出的回流气流和进气管中的进气流朝压缩机叶轮以较小的动能彼此相遇，从而出现较小程度的流动噪声。
各空气流的该低噪声的汇合通过导流边缘24来辅助，该导流边缘这样设置在进气管接头20上，使得进气流相对于压缩机叶轮26的转动轴线沿径向向内导出，从而在回流开口22的区域中在进气管接头的内周表面上存在相对小的空气流动。这也能够有助于噪声降低。
在图2中示出压缩机1，该压缩机与按照图1的压缩机的不同之处尤其是在于，图2的压缩机具有回流开口122.1和122.2代替用于辅助不同空气流尽可能低噪声地汇合的导流边缘24，所述回流开口至少在其沿径向延伸的一部分上构成为朝进气管接头20的压缩机叶轮侧的端面150敞开，即，以相应的开口123.1和123.2朝向端面150。
在图3中示意性示出进气管接头20的横截面。线P1至P7表示在回流开口22.1和22.2的高度上在进气管8的内部12中的进气流的压力曲线中的不同等压线。通过两个相邻的等压线P、例如P1和P2分别表明在进气管8中压力类似的或压力基本上相同的区域。
在按照图1或图2的压缩机1的实施方式中，回流开口22.1和22.2设置在这样的压力类似的或压力基本上相同的区域中。由此能够阻止在所述两个开口22之间的串扰，在所述串扰中，空气将在其中一个开口22上流入到环形槽16中并且在另一个开口22上以较小的压力势能再次流出；同样避免与此有关联的在压缩机叶轮上游的压力损耗。
通过相应地设计进气几何结构，在未示出的实施例中当然也可以安装具有多于两个回流开口的进气管接头，如果所有回流开口基本上具有相同的压力势能的话。

Claims (12)

1.涡轮增压器(2)的压缩机(1)，所述压缩机的压缩管(4)与所述压缩机的进气管(8)经由回流通道(14)连接，在所述回流通道中设置有空气循环阀(30)用于控制已经被压缩的新鲜空气的回流，其中
-回流通道通入到压缩机的进气管接头容纳部(18)的槽(16)中，并且
-在进气管的进气管接头(20)上设置有至少一个邻接于所述槽的朝向进气管内部(12)的回流开口(22)，回流开口至少在其沿径向延伸的一部分上构成为朝进气管接头的压缩机叶轮侧的端面敞开。
2.按照权利要求1所述的压缩机，其中，所述槽沿着进气管接头容纳部的整个圆周设置。
3.按照权利要求2所述的压缩机，其中，所述槽构成为从进气管接头容纳部的内周面出发的环形槽。
4.按照权利要求1所述的压缩机，其中，所述槽沿着进气管接头容纳部的圆周的一部分设置。
5.按照权利要求1至4之一所述的压缩机，其中，进气管接头具有多于一个回流开口(22.1、22.2)。
6.按照权利要求5所述的压缩机，其中，回流开口在进气管接头圆周设置在如下部位上，在涡轮增压器运行时被抽吸的新鲜空气在所述部位具有基本上相同的压力势能。
7.按照权利要求1至4之一所述的压缩机，其中，进气管接头在回流开口的区域中比在沿压缩机的压缩机叶轮(26)的转动轴线(L)邻接的远离压缩机叶轮的区域中具有更大的内径。
8.按照权利要求1至4之一所述的压缩机，其中，进气管接头关于在进气管中的主进气方向在回流开口上游具有导流边缘(24)。
9.按照权利要求1至4之一所述的压缩机，其中，回流通道至少部分相对于回流开口错开地设置。
10.按照权利要求1至4之一所述的压缩机，其中，回流开口以在进气管接头的壁中的孔构成。
11.涡轮增压器(2)，其具有按照权利要求1至10之一所述的压缩机(1)。
12.机动车，其具有按照权利要求11所述的涡轮增压器(2)。
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