CN107636314B - 压缩机、废气涡轮增压器和内燃机 - Google Patents

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Abstract

用于带有被可转动地支承在压缩机壳体(32)中的压缩机叶轮(34)和在待压缩的气体的工作流动方向(36)上处在压缩机叶轮(34)之前的进气区段的内燃机的压缩机，其特征在于，至少一个面向压缩机叶轮(34)的无通口的周缘凸肩(50)被集成到限制进气区段的壁中且一方面在压缩机叶轮(34)与周缘凸肩(50)之间的最短间距与另一方面在由周缘凸肩(50)限定的流动横截面中的最大横截面尺寸的比例至少为0.5。以该方式，回流的靠近壁的、尤其可由在内燃机的集成压缩机的新鲜气体管路中的节气门的快速闭合产生的旋流的传播被干扰且减少其中形成的声音产生(“减压啸叫”)。

Description

压缩机、废气涡轮增压器和内燃机
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的压缩机。此外，本发明涉及一种相应地带有压缩机的废气涡轮增压器和内燃机。
背景技术
一个或多个用于提高特定功率和用于降低内燃机的特定燃料消耗的压缩机的使用是已知的。在此，压缩机大多数构造成废气涡轮增压器的部分。
用于轿车应用的压缩机通常实施成涡轮压缩机，因为以其可输送相比柱塞式压缩机高的体积流且以其可产生的相对较小的最终压缩压力(Verdichtungsenddruck)对于大多数轿车应用而言足够。作为涡轮压缩机，其具有布置在由压缩机壳体构造的流动腔(Strömungsraum)中的压缩机叶轮，由此流动腔被划分成被放置在压缩机叶轮上游的低压腔和被放置在压缩机叶轮下游的高压腔。
由涡轮压缩机形式的压缩机的设计方案得出的问题是已经经压缩的新鲜气体由于高压腔和低压腔彼此仅不完全的分离的回流可能性。这可尤其当在新鲜气体管路的高压侧(所谓的增压空气路径)上临时出现异常大的过压时表现为有问题，如这例如当被集成到增压空气路径中的先前被较宽地打开的节气门被快速关闭时可能是这样的情况。“内燃机”系统的惯性于是可能引起如下，即，压缩机更进一步以可能较高的压缩功率输送到已通过关闭的节气门被中断的增压空气路径中，这导致相应较高的最终压缩压力和在压缩机的高压腔中以及在低压腔中的气体压力的相应较高的压力差。
已经经压缩的新鲜气体经由压缩机叶轮到压缩机的低压腔中的回流可呈波浪状地传播，这可引起压缩机壳体和尤其新鲜气体管路的被联接到压缩机入口处的导气管的相应的激振)。与该激振相联系的噪音进展(Geräuschentwicklung)也被多样地称作“减压啸叫(Entlastungsfauchen)”。
这样的减压啸叫可通过换向空气阀(Schubumluftventil)到压缩机或新鲜气体管路的增压空气路径中的集成来避免，其中，这样的换向空气阀防止通过压缩机叶轮的回流。与此相联系的成本然而相对较高。此外可设置有隔音元件到新鲜气体管路的被放置在压缩机入口上游的区段中的集成，其降低了激振的影响且进而减少了减压啸叫。然而这同样与相对较高的成本相联系。此外，该措施要求相对较大的结构空间。
由DE 10 2007 019 884 A1已知一种用于废气涡轮增压器的压缩机，其压缩机壳体在入口接管的区域中具有在内侧径向环绕的凹处，通过其应降低在压缩机的正常运行中的流动噪音和在泵送情况中的声学影响。在此，径向环绕的凹处应具有逆着气体流动方向的后凹。在泵送情况中，回流的新鲜气体应到达到后凹中，在其处该新鲜气体沿着周缘旋转，这应引起总的来说较大的在持续时间和幅度上应削弱泵的回流阻力。
此外，由DE 10 2014 018 035 A1已知一种用于内燃机的进气道的空气管路，其在第一联接区域中可与空气质量传感器相连接且在第二联接区域中设置用于到废气涡轮增压器的压缩机处的联接。在这些联接区域之间的区段中设置有用于与内燃机的曲轴箱通风装置的连接的联接部位。在第二联接区域与联接部位之间的区段中，空气管路在其内侧处构造成多个径向向内延伸且大致平行于空气管路的纵向延伸的导引肋(Leitrippen)，其干扰由压缩机回流的旋流且进而应降低空气质量传感器由经由曲轴箱通风装置进入到空气管路中的油的加载。
DE 10 2010 026 176 A1公开了一种带有布置在压缩机壳体的进气区段中的锥体的压缩机，该锥体的内径可借助于待输送的压力流体来改变，以便于有时引起压缩机叶轮的入口横截面的或大或小的重叠。由此，在其之内压缩机可被稳定地运行的压缩机特性曲线族应可被扩大。
与此类似的压缩机同样由FR 2 434 939 A1和WO 2014/128 931 A1已知，其中，在该处替代可变化的锥体使用鉴于其径向内径可变化的呈圆环形的闭锁元件(Sperrelemente)。
由DE 10 2011 017 419 A1已知一种用于内燃机的径流式压缩机，在其中减压管路从在压缩机叶轮与压缩机壳体的毗邻的区段之间环绕的缝隙出来，该减压管路在压缩机叶轮的上游通入到压缩机壳体的进气区段中。
类似的压缩机还由JP 2012-184751 A、WO 2015/066301 A1和US 2007/0266705A1已知，其中，在根据JP 2012-184751 A的压缩机的情形中在减压管路的通口区域中沿着进气区段的内侧均匀划分地分布地在呈螺旋形的定向上设置有多个呈板状的元件。
由WO 2014/170954 A1此外已知一种用于内燃机的压缩机，在其中压缩机壳体在进气区段的区域中构造成呈环形环绕的通道，其在一区段中与进气区段相连接且通入到废气再循环管路中。
发明内容
由现有技术出发，本发明基于如下目的，即，以尽可能简单的器件尽可能良好地降低在用于内燃机的压缩机的情形中的减压啸叫。
该目的借助于一种压缩机来实现，该压缩机带有可转动地支承在压缩机壳体中的压缩机叶轮和在待压缩的气体的工作流动方向上处在所述压缩机叶轮之前的进气区段，其中面向所述压缩机叶轮的、无通口的周缘凸肩被集成到限制所述进气区段的壁中且一方面在所述压缩机叶轮与所述周缘凸肩之间的最短间距和另一方面在由所述周缘凸肩限制的流动横截面中的最大横截面尺寸的比例至少为0.5，其中所述周缘凸肩连续地或分段环绕地构造，其中在分段环绕的周缘凸肩的情况下所有部段的周缘长度为在进气区段内的相应的总周长的至少50%。此外该目的借助于带有上述的压缩机和涡轮机的废气涡轮增压器实现。最后该目的借助于一种内燃机来实现，该内燃机带有构造一个或多个燃烧室的燃烧发动机、经由其可将新鲜气体输送给所述燃烧室的新鲜气体管路、经由其可将废气由所述燃烧室排出的排气管路和上述的压缩机或上述的废气涡轮增压器，其中，所述压缩机被集成到所述新鲜气体管路。根据本发明的压缩机且进而根据本发明的废气涡轮增压器和根据本发明的内燃机的有利的设计方案由本发明的下面的说明得出。
本发明基于如下知识，即，已经经压缩的新鲜气体经由被集成到新鲜气体管路中的压缩机的压缩机叶轮的回流(其由布置在内燃机的新鲜气体管路的增压空气路径中的节气门的相对较快的关闭引起)以靠近壁的旋流形式来实现。因此，该回流呈螺旋形地沿着低压腔的内壁实现且该回流以该形式延续直至在上游(关于待压缩的气体的工作流动方向，在其中该气体由低压侧流动至压缩机或者新鲜气体管路的高压侧)被联接到压缩机入口处的导气管中。这不仅引起经由进气通口的空气噪声辐射(Luftschallabstrahlung)而且引起尤其构造成新鲜气体管路的进气区段的导气管的部分在其固有频率的范围中的激振。所有这些一起引起被称作减压啸叫的非期望的噪音进展。
基于该知识，本发明基于如下思想，即，该靠近壁的旋流的传播且尤其到在上游联接到压缩机入口处的导气管中的溢流可以在构型上简单的方式由此被减少或者被干扰，即，以合适构造的凸肩形式的流动阻力被集成到压缩机的进气区段中。因为气体以具有不仅在纵向上而且在周缘方向上的流动分量的旋流形式回流，因此该回流的干扰原则上不仅可以横向且尤其垂直于在纵向上定向的流动分量的凸肩来实现，而且可以横向于在周缘方向上定向的流动分量的凸肩来实现。在此，横向且尤其垂直于旋流的在纵向上定向的流动分量定向的凸肩被证明是特别有效的。
相应地，在一种用于内燃机的具有至少一个被可转动地支承在压缩机壳体中的压缩机叶轮和在待压缩的气体的工作流动方向上处在压缩机叶轮之前的进气区段的压缩机的情形中根据本发明设置成，至少一个面向压缩机叶轮的、无通口的周缘凸肩被集成到限定进气区段的壁中。
在此，面向压缩机叶轮的周缘凸肩或者由该周缘凸肩定义的平面相对压缩机叶轮的入口平面平行地或倾斜(在>0°与<90°之间的角度)地定向。在此，压缩机叶轮的入口平面是垂直于压缩机叶轮的旋转轴线的平面，其包括压缩机叶轮的放置于最接近低压腔的点。
根据本发明，这样的压缩机此外特征在于如下，即，一方面在压缩机叶轮与周缘凸肩之间的最短间距与另一方面在由周缘凸肩限定的流动横截面的最大横截面尺寸的比例至少为0.5。由此可尤其避免的是，周缘凸肩引起压缩机叶轮在待压缩的气体的流动方面相关的重叠，由此压缩机的运行特性且尤其功率特性否则可能恶化。
根据本发明，进气区段的相应的壁的关于进气区段的纵向延伸或者关于压缩机叶轮的旋转轴线横向地定向的面区段被理解为“周缘凸肩”，其中，优选地在由该壁的底面到该面区段中的过渡部中构造有棱边，从而在底面与该面区段之间构造有角度。该(凸肩)角度可优选为在80°与100°之间且特别优选地为大约90°。
周缘凸肩当其不是通入到构造成进气区段的壁中的流体通道的界限时被看作是“无通口”的，其中，流体通道用于流体(气体或液体)到进气区段中的引入。周缘区段(Umsatzabschnitt)应是无通口的，因为否则由于由通入的流体通道流出的流体流可能补偿或至少恶化周缘通道所具有的对旋流的干扰影响。
如下被证明是在旋流传播的干扰方面特别有效的，即，当周缘凸肩环绕地、也就是说在壁的整个周缘上延伸地构造时。这可封闭环绕地(也就是说呈环形地)或敞开环绕地(也就是说呈螺旋形地)来设置。在此，环绕的周缘凸肩可连续地或分段地、也就是说构造有至少一个中断(在其区域中因此未构造有周缘凸肩)。连续环绕的周缘凸肩(其也可具有在周缘伸延上变化的凸肩高度)可在干扰回流旋流传播方面显现为特别有效的，而通过分段的周缘凸肩可实现其它优点，例如新鲜气体在工作流动方向上、也就是说在进气区段中在朝向压缩机叶轮的方向上的流动的适宜的影响。对于分段的周缘凸肩的充分的干扰影响而言应设置成，所有部段的周缘长度为在进气区段内的相应的总周长的至少50%、60%、70%、80%或90%。
因为借助于周缘凸肩根据可能性应仅干扰回流的旋流，所以可优选地设置成，由周缘凸肩到壁的由压缩机叶轮背对的区段中的过渡部无凸肩地且进而优选地连续地、例如锥形展开地构造。通过该设计方案可尤其避免新鲜气体的流动在工作流动方向上的负面影响。
在根据本发明的压缩机的优选的一设计方案中可优选额外地设置有垂直于压缩机叶轮的入口平面定向的(优选同样无通口的)纵向凸肩，通过其尤其可实现回流的旋流在周缘方向上定向的流动分量的干扰。同时，这样的纵向凸肩可表现为对流向压缩机叶轮的、待压缩的气体流仅有较少的影响。周缘凸肩与纵向凸肩的组合可以有利的方式还引起回流旋流的有效的抑制，即，当周缘凸肩相对较小、也就是说尤其以相对较小的凸肩高度构造时，从而使得其对在工作流动方向上流动的气体流的影响同样可较小。优选地可设置成，纵向凸肩由例如径向关于进气区段的纵轴线伸入到其中的呈肋状的接片构造成。
这样的接片还可构造有呈弧状的或弯曲的纵向延伸，由此该接片在一个构件中可组合周缘凸肩和纵向凸肩。其同样存在如下可能性，即，借助于这样的不平行于进气区段的纵轴线延伸的接片构造仅一个周缘凸肩。
周缘凸肩和/或纵向凸肩可有利地布置在由压缩机壳体构造的进气接管中或在被联接到进气接管处的导气管中。在此，进气接管、导气管(或其区段)且必要时构造成周缘凸肩和/或纵向凸肩的凸肩构件可构造成根据本发明的压缩机的进气区段。同样地可有利地实现的是，即，周缘凸肩布置在进气接管与导气管之间的过渡部中或周缘凸肩可由该过渡部构造成。为此可例如设置成，导气管在过渡部的区域中具有小于压缩机壳体的进气接管的开口横截面面积。
周缘凸肩和/或纵向凸肩可有利地被(尤其一体式地)整体地构造在进气区段的相应的壁中。以该方式可避免在装配内燃机的压缩机或者集成压缩机的新鲜气体管路的情形中由周缘凸肩和/或纵向凸肩的集成引起的附加成本。另一方面，周缘凸肩和/或纵向凸肩在进气区段的壁中的这样的整体的设计方案可伴随有用于相应构件(压缩机壳体或导气管的)较高的生产成本，从而必要时可能更有利的是，可由单独的一件式或多件式的凸肩构件构造成周缘凸肩和/或纵向凸肩。在此，该凸肩构件可有利地被紧固地布置在进气接管与导气管之间的过渡中。同样地可设置成，凸肩构件被紧固地(至少关于进气区段的纵向)布置在进气区段的壁中的例如周缘槽中。
在这样的根据本发明的压缩机的一种进一步优选的设计方案中可设置成，凸肩构件(至少部分)由弹性材料构造成。在此，“弹性材料”被理解为其弹性如此测定的材料，即，凸肩构件由于以新鲜气体的流动的加载在工作流动方向上或相反地(且因此尤其以待干扰的旋流的形式)在功能上以相关的程度变形。借助于这样的弹性的凸肩构件可实现待压缩的气体的流动的正面影响或至少该流动尤其由于周缘凸肩的负面影响被保持尽可能小。
为此可尤其设置成，凸肩构件如此地构造，即，由周缘凸肩限定的流动横截面在以气体加载的情形中可在工作流动方向上被扩大。在相反的流动方向上且因此尤其在周缘凸肩以待干扰的旋流加载的情形中可与之相反地设置成，周缘凸肩(Amfangsabsatz)的形状且尤其大小相比未加载的中间位置(Neutralstellung)不改变或必要时甚至增大。以该方式可实现的是，由周缘凸肩释放的流动横截面在待压缩的气体在工作流动方向上的流动的情形中(且尤其只要其不由待干扰的旋流加载)尽可能大，而一旦其被待干扰的旋流加载，其由于构造成周缘凸肩的构件的弹性变形变窄。这样的凸肩构件的一种构型上简单的设计方案可设置成，其在至少一个区段中以呈漏斗状在压缩机叶轮的方向上逐渐变细的环的形式来构造，由此在进气区段的壁的面向压缩机叶轮的且毗邻于环的区段与环的构造成周缘凸肩的面之间的角度小于90°。
对于回流的旋流的特别高效的干扰而言可优选设置成，一方面在压缩机叶轮与周缘凸肩和/或纵向凸肩之间的最短间距与另一方面在由周缘凸肩和/或纵向凸肩限制的流动横截面中的最大横截面尺寸(且尤其在呈圆形的流动横截面的情形中的内径)的比例为0.5与2.0之间、优选地0.5与1.5之间、进一步优选地0.8与1.2之间且特别优选地大约为1。特别优选地，这样的比例可设置用于周缘凸肩，而纵向凸肩可延伸靠近直到、必要时紧邻地直到压缩机叶轮处。
例如可有利地设置成，在压缩机叶轮与(尤其)周缘凸肩和/或纵向凸肩之间的最短间距最大为70mm、优选地最大为20mm。
进一步优选地可设置成，凸肩高度(必要时在带有不恒定的凸肩高度的周缘凸肩或纵向凸肩的情形中最大的凸肩高度)相对在由周缘凸肩和/或纵向凸肩限定的流动横截面中的最大横截面尺寸(且尤其在呈圆形的流动横截面的情形中的内径)的比例为0.03与0.16之间、优选地0.04与0.12之间且特别优选地0.05与0.08之间。
例如可设置成，周缘凸肩和/或纵向凸肩的凸肩高度在1mm与6mm之间且优选在1.5mm与4.5mm之间。
周缘凸肩或纵向凸肩垂直且尤其径向于进气区段的纵轴线的延伸被理解为“凸肩高度”。
必要时也可有利的是，设置有多个周缘凸肩，其与压缩机叶轮具有不同的最短间距。这样的设计方案可引起回流旋流的特别显著的干扰。
压缩机可优选是用于内燃机的废气涡轮增压器的部分。此外，本发明相应地涉及一种带有根据本发明的压缩机和涡轮机的废气涡轮增压器。该涡轮机可包括涡轮机壳体和布置在涡轮机壳体的流动腔内的涡轮机叶轮，其中，涡轮机叶轮与压缩机叶轮抗扭地相连接，这使得在穿流涡轮机叶轮的情形中被施加到其上的转矩到压缩机叶轮上的传递成为可能，以便于旋转驱动该压缩机叶轮，由此可实现被引导通过压缩机的气体的压缩。
根据本发明的压缩机也可不同地(相比经由废气涡轮机)可驱动地构造。例如，压缩机叶轮可作为借助于内燃机的燃烧发动机的从动轴可驱动(在汽车技术中多样地被称作“增压机”)或借助于电动机可驱动(在汽车技术中多样地被称作“加速器”)来构造。
此外，本发明还涉及一种带有构造成一个或多个燃烧室的燃烧发动机(尤其往复活塞式燃烧发动机)、新鲜气体可经由其被输送给燃烧室的新鲜气体管路、废气可经由其被从燃烧室排出的排气管路和根据本发明的压缩机或根据本发明的废气涡轮增压器，其中，压缩机被集成到新鲜气体管路中而废气涡轮增压器的涡轮机(只要存在)被集成到排气管路中。
根据本发明的压缩机/废气涡轮增压器/内燃机可尤其设置用于使用在机动车、尤其基于车轮的机动车(例如轿车或卡车)中。在此，内燃机可尤其设置用于产生用于机动车的行驶驱动功率。
不定冠词(“一个”)、尤其在专利权利要求书中和在概览地阐述专利权利要求书的说明书中被理解为这样的而不被理解为数词。相应地以此具体说明的部件因此被如此地理解，即，这些部件至少存在一次且可能多次存在。
附图说明
下面，借助在附图中示出的实施例进一步阐述本发明。在附图中相应地示意性地显示如下：
图1:显示了带有根据本发明的压缩机的内燃机的第一实施形式；
图2：显示了带有根据本发明的压缩机的内燃机的第二实施形式；
图3：显示了穿过第一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图4：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图5：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图6：显示了在根据图5的压缩机中被用于构造周缘凸肩的凸肩构件的前视图；
图7至9：显示了凸肩构件的备选的设计方案；
图10：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图11：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图12：显示了在根据图11的压缩机中被用于构造周缘凸肩的凸肩构件的前视图；
图13：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图14：显示了在根据图13的压缩机中被用于构造周缘凸肩的凸肩构件的前视图；
图15：显示了在根据图14的压缩机中的凸肩构件的一备选的设计方案；
图16：以纵截面显示了用于根据本发明的压缩机的凸肩构件的另一设计方案；
图17：以纵截面显示了用于根据本发明的压缩机的凸肩构件的另一设计方案；
图18：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面；
图19：显示了沿着在图18中的截平面XIX-XIX穿过压缩机的横截面；
图20：显示了穿过根据图18和19的压缩机的进气接管的区段的透视性的纵截面；
图21：显示了在根据图18的压缩机的一备选的设计方案的情形中的根据图19的图示；且
图22：显示了穿过另一实施形式的根据本发明的压缩机的纵截面。
具体实施方式
图1以示意性的图示形式显示了带有构造成多个气缸12的燃烧发动机10的内燃机。气缸12与在其中被上下引导的活塞和气缸盖(未示出)一起限制燃烧室，新鲜气体(空气)与燃料一起在燃烧室中被燃烧，由此活塞被循环地上下运动。活塞的该运动以已知的方式被传递到在图1中未示出的曲轴14(参见图2)上且其因此被旋转驱动。新鲜气体经由新鲜气体管路被输送给燃烧发动机10且为此经由进气通口76被从周围环境吸入、在空气过滤器78中被净化且紧接着被引导到根据本发明的压缩机16中，其是废气涡轮增压器的部分。新鲜气体借助于压缩机16被压缩，紧接着在增压空气冷却器18中被冷却，通过节气门20被受控地输送给燃烧室。压缩机16的驱动借助于被集成到内燃机的排气管路中的涡轮机22来实现。在燃料-新鲜气体混合物在燃烧发动机10的燃烧室中的燃烧的情形中形成的废气经由排气管路被从燃烧发动机10排出且在此流经涡轮机22。这以已知的方式引起涡轮机叶轮的旋转驱动，这又经由轴24抗扭地与压缩机16的压缩机叶轮相连接。涡轮机叶轮的旋转驱动因此被传递到压缩机叶轮上。为了在以较高的转速和负荷运行燃烧发动机10的情形中限制在新鲜气体管路中的压力构建，可以已知的方式借助于所谓的废气门26绕过涡轮机22。
在根据图2的内燃机的情形中，被集成到新鲜气体管路中的压缩机16机械地、也就是说由燃烧发动机10的曲轴14借助于传送带传动部28来驱动。因为在此压缩机叶轮的转速成正比例于燃烧发动机10的曲轴14的转速，所以存在如下可能性，即，在曲轴14的较高转速的情形中借助于压缩机旁路30以已知的方式限制借助于压缩机16的压力构建。
图3示意性地显示了穿过根据本发明的(径流式)压缩机16的纵截面，该压缩机可例如使用在根据图1和2的内燃机中的其中一个中。示出了压缩机壳体32的一部分，其构造成压缩机叶轮34可转动地支承在其内的流动腔。压缩机叶轮34将流动腔分成纵轴向处在压缩机叶轮34上游(关于待压缩的新鲜气体的工作流动方向36)的低压腔38以及径向包围压缩机叶轮34的高压腔40。构造在由压缩机壳体32构造成的进气接管42中的低压腔36在压缩机入口44中截止，而在高压腔44中构造有(不可见的)压缩机出口。借助于压缩机入口44和压缩机出口，压缩机壳体32可被集成到内燃机的新鲜气体管路中，如其在图1和2中示出的那样。
导气管46(其同样可以是内燃机的新鲜气体管路的部分)的区段作为根据本发明的压缩机16的部分联接到压缩机入口44处。低压腔38或者压缩机壳体32的进气接管42与导气管46的该区段和布置在进气接管42与导气管46之间的过渡部中的凸肩构件48一起构造成进气区段，面向压缩机叶轮34的周缘凸肩50根据本发明被集成到其限制的壁中。该周缘凸肩50由凸肩构件48的壁面构造成。必要时可由弹性物质(例如弹性体)构造成的凸肩构件48具有呈环形的有效区段52以及由有效区段52的纵轴向端部在径向上向外延伸的同样呈环形的固定区段54。凸肩构件48的有效区段52被定位在导气管46的构造成由压缩机壳体32的进气接管42至导气管46的过渡部的端部区段中且在此以其外侧尽可能无间隙地贴靠在导气管46的内侧处。固定区段54与之相反被定位在构造在由进气接管42至导气管46的过渡部中的径向间隙内且因此至少在纵轴向的方向上(关于进气接管42的纵轴线56，其同轴(或至少平行)于压缩机叶轮34的旋转轴线58定向)紧固凸肩构件48。有效区段52的呈环状环绕的基体在纵截面上具有呈楔形的截面，从而使得由凸肩构件48限制的流动横截面关于借助于压缩机16待压缩的(新鲜)气体的工作流动方向36直至达到有效区段52的构造成周缘凸肩50的端面连续地变窄。由凸肩构件48限定的流动横截面的该连续的变窄部大致防止(新鲜)气体的流动在工作流动方向36上的负面影响。与之相反，有效区段52的构造成周缘凸肩50的端面在相对进气接管42的限制低压腔38的壁的直接联接到该端面处的区段以大约90º的角度定向。
由凸肩构件48构造的、面对压缩机叶轮34的且平行于压缩机叶轮的入口平面74定向的周缘凸肩50是对于在图3中简化示出的靠近壁的旋流60而言的巨大的流动阻力，其具有相反于待压缩的新鲜气体的工作流动方向36的运动分量62。该旋流60是已经经压缩的新鲜气体由高压腔40经由压缩机叶轮34到低压腔38中的回流，其在不带有根据本发明所设置的周缘凸肩50的情形中以相关的程度延续直到导气管46中且由于其相比压缩机壳体32的进气接管42更薄壁的设计方案(且必要时在压缩机壳体32处由塑料代替金属构成的导气管46的设计方案)引起导气管46的壁的(部分在固有频率的范围中的)巨大的激振。由此引起不仅空气噪声80经由进气通口76而且固体噪声82经由新鲜气体管路的进气区段的导气管的直接辐射，如这在图1中显示的那样。这样的回流的旋流60尤其当在内燃机以进一步打开的节气门20的运行之后该节气门20相对较快(在很大程度上或完全)被关闭时出现，这仅延迟地引起压缩机叶轮34的降低的转速且进而引起压缩机16的降低的压缩功率。短暂地，压缩机叶轮34因此进一步以相对较高的输送功率将新鲜气体输送到新鲜气体管路的联接到压缩机出口处的增压空气路径中，其中，所输送的新鲜气体由于闭合的节气门20不可被输送直至燃烧发动机10。因此形成在高压腔40中的短期的异常大的压力升高和相比在低压腔38中的气体压力的相对较大的压力差，其引起已经压缩的新鲜气体的增强的回流，其中，该回流以旋流60的形式由压缩机叶轮34流出。
在进气接管42内在压缩机入口44的方向上流动的旋流60打到由凸肩构件48构造成的周缘凸肩50上且由此在到导气管46中的溢流处被干扰且在此至少部分被反射。以该方式减少导气管46的壁的激振且进而减少噪声产生。
为了避免在燃烧发动机10的曲轴箱中的过压的产生由该曲轴箱被抽出的曲轴箱气体(“Blow-by-Gase”)在净化(尤其脱油且必要时还过滤)之后可经由其被带入到新鲜气体管路中的端口在径向上通入到压缩机16的低压腔中。可确定的是，周缘凸肩50在压缩机16的进气区段中的设置和回流的旋流60的由此引起的干扰不在相关的程度上负面影响曲轴箱气体的回引。
根据本发明的压缩机16的在图4中示出的设计方案与图3的大致区别于如下，即，周缘凸肩50不由单独的凸肩构件48而是由在进气接管42与导气管46自身之间的过渡部构造成。为此，导气管46的构造成该过渡部的端部具有相应地小于压缩机入口44的流动横截面，从而使得周缘凸肩50由导气管46的相应的端壁构造成。
在根据图5的根据本发明的压缩机16的一设计方案的情形中，周缘凸肩50又由布置在压缩机壳体32的进气接管42与导气管46之间的过渡部内的单独的凸肩构件48构造成，其中，凸肩构件48可例如以带有恒定的内径和外径(参见图6)的简单的平的环的形式来构造。对此备选地，呈环状的凸肩构件48还以在周缘方向上非恒定的内径构造成，如这示例性地对于在图7至9中的不同的设计方案而言示出的那样。由于该非恒定的内径，在周缘上相应地得出非恒定的凸肩高度(也就是说相应的凸肩构件48的构造成面对压缩机叶轮的周缘凸肩50的端面的径向延伸)。
根据图10的根据本发明的压缩机16的设计方案与根据图5的尤其区别在于如下，即，除了在布置在进气接管42与导气管46之间的过渡部中的、构造成第一周缘凸肩50的凸肩构件48之外在导气管46内布置有另一呈环形的凸肩构件48且在该凸肩构件中例如通过在环形槽中的容纳部被紧固。该另外的凸肩构件48构造成面对压缩机叶轮34的第二周缘凸肩50。通过两个周缘凸肩50的组合效应，必要时可特别高效地阻止或干扰回流旋流60的传播。在此，两个凸肩构件48的设计方案可以是任意的，例如相应于图6至9。
在根据图11和12的根据本发明的压缩机16的设计方案中，由布置在进气接管42与导气管46之间的过渡部的附近的凸肩构件48以如下方式构造成分段的周缘凸肩50，即，设置有多个布置在环绕的条上的呈棒状的且径向关于进气接管42的纵轴线延伸的元件64。在各个呈棒状的元件64与压缩机叶轮34之间的最短距离对于这些元件中的一些而言是不同的。
图13和14还显示了一种带有构造成周缘凸肩50的凸肩构件48的根据本发明的压缩机16的设计方案，其特征在于，在其周缘上分布地弯曲(关于凸肩构件48的纵轴线)延伸的、在该凸肩构件48的整个纵轴向上延伸的凹处66(带有呈V形的横截面)被带入到该凸肩构件中。这些凹处66可用于将流动漩涡(Stromungsdrall)带入到新鲜气体的穿过凸肩构件48被引导的流动中，该流动漩涡在新鲜气体在工作流动方向36上的流动的情形中可正面影响于压缩机叶轮34的流入。鉴于待干扰的旋流60，弯曲延伸的凹处66的定向可如此，即，其反作用于该旋流的漩涡，由此可实现周缘凸肩50在所追求的避免由于旋流60的噪声产生方面进一步改善的效用。图15还显示了相对根据图14的凸肩构件48略经修改的设计方案，在其中相邻的凹处66直接彼此联接。
图16和17显示了凸肩构件48的另外的设计方案，其可设置用于到根据本发明的压缩机16的进气区段中的集成。这些设计方案的特征在于，构造有纵向凸肩88，其垂直于附属的压缩机叶轮34的入口平面74且因此同样平行于进气区段的纵轴线56定向。
在根据图16的凸肩构件48的情形中，这些垂直于压缩机叶轮34的入口平面74定向的纵向凸肩88由在进气区段的纵向上延伸的被集成到凸肩构件48的呈管状的壁件70中的接片68构造成。在此，接片68均匀分隔地在壁件70的周缘上分布地布置。这些接片68的面对压缩机叶轮34的端部(端面90)原则上构造成平行于压缩机叶轮34的入口平面74定向的、分段的周缘凸肩50。由于该周缘凸肩50的相对较小的(面)尺寸，该周缘凸肩然而具有仅一个相对较小的、可能不可证明的对于回流的旋流60而言的干扰效应。出于该原因，由接片68构造成的纵向凸肩88还应与(在图16中未示出的)足够大的(额外的)周缘凸肩50相组合。接片68的其它端部连续地在凸肩构件48的呈管状的壁件70的方向上向外地且因此无凸肩地构造，以便于尽可能少地影响新鲜气体在工作流动方向36上的流动。
由根据图17的凸肩构件48构造成不仅两个平行地而且多个垂直地关于附属的压缩机叶轮34的入口平面74定向的凸肩50，其中，平行地定向的且封闭环绕的凸肩50由两个凸肩环72且垂直定向的凸肩50由多个将凸肩环50彼此联接的接片68构造成。在与压缩机叶轮34背对的侧面上，凸肩环72例如锥形扩展地(逆着工作流动方向36)构造，由此通过凸肩环72所产生的对于在工作流动方向上流动的气体而言的流动阻力应被保持相对较小。
为了尽可能高效地干扰回流的旋流60，接片68应尽可能靠近地被定位在压缩机叶轮34处。例如，在压缩机叶轮34与接片68中的其中一个的面对该压缩机叶轮的端部之间的(最短的)间距可最大为60mm。必要时，对于该间距而言例如可处在10mm的情形中的最小值同样可能是有意义的。在进气区段的周缘上分布的接片68的数量可例如为在一和六之间。
图18至21显示了根据本发明的压缩机16的另一可能的设计方案，其具有垂直于压缩机叶轮34的入口平面74定向的纵向凸肩88。在此，纵向凸肩88是被集成到在进气接管42的区域中的压缩机壳体32中的、在纵轴线56的方向上延伸的凹处84(关于进气接管42的限定低压腔38的壁的定义呈圆形的横截面的底面86)的边界面的区段。
由这些凹处84限定的横截面可例如呈半镰刀状(参见图19和20)或矩形地(参见图21)构造。在呈半镰刀状的凹处84的情形中，其应被如此地集成到进气区段42的壁中，即，其在旋流60的(主)漩涡方向的方向上逐渐加深。
例如，在一个和六个之间的这样的凹处84可被集成到进气区段42的壁中。在此，凸肩高度可例如为在1mm与5mm之间。凹处84(在纵轴线56的方向上)的长度可例如为在5mm与55mm之间。优选地设置成，凹处84在工作流动方向36的方向上连续地变得更平且无凸肩地过渡到进气接管42的壁的底面86中。
凹处84的关于压缩机叶轮34的远侧端部是周缘凸肩50或者分段的周缘凸肩50。取决于凹处84的数量和尺寸，该周缘凸肩50的合计的周长相比进气区段的相应的总周长然而可相对较小，从而使得在该设计方案的情形中与额外的周缘凸肩50的组合(未示出)也可以是有意义的。
图22显示了根据本发明的压缩机16的另一可能的设计方案。在该压缩机的情形中设置有凸肩构件48，其使封闭环绕的周缘凸肩50与多个(具体地四个以90º的均匀分隔的)由构造成周缘凸肩50的凸肩环72的关于压缩机叶轮34的远侧端部出发在压缩机叶轮34的方向上延伸的接片68相组合。接片68相应地构造成纵向凸肩88。
附图标记列表
10内燃机
12气缸
14曲轴
16压缩机
18增压空气冷却器
20节气门
22涡轮机
24轴
26废气门
28传送带传动部
30压缩机旁路
32压缩机壳体
34压缩机叶轮
36工作流动方向
38低压腔
40高压腔
42进气接管
44压缩机入口
46导气管
48凸肩构件
50周缘凸肩
52凸肩构件的有效区段
54凸肩构件的固定区段
56进气接管的纵轴线
58压缩机叶轮的旋转轴线
60旋流
62旋流的运动分量
64呈棒状的元件
66凹处
68接片
70壁件
72凸肩环
74压缩机叶轮的入口平面
76进气通口
78空气过滤器
80空气噪声
82固定噪声
84凹处
86底面
88纵向凸肩
90端面。

Claims (23)

1.带有可转动地支承在压缩机壳体(32)中的压缩机叶轮(34)和在待压缩的气体的工作流动方向(36)上处在所述压缩机叶轮(34)之前的进气区段的用于内燃机的压缩机(16)，其中面向所述压缩机叶轮(34)的、无通口的周缘凸肩(50)被集成到限制所述进气区段的壁中且一方面在所述压缩机叶轮(34)与所述周缘凸肩(50)之间的最短间距和另一方面在由所述周缘凸肩(50)限制的流动横截面中的最大横截面尺寸的比例至少为0.5，其特征在于，所述周缘凸肩(50)连续地或分段环绕地构造，其中在分段环绕的周缘凸肩(50)的情况下所有部段的周缘长度为在进气区段内的相应的总周长的至少50%。
2.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，从所述周缘凸肩(50)到所述壁的与所述压缩机叶轮(34)背对的区段中的过渡部无凸肩地构造。
3.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机(16)，其特征在于，额外地设置有垂直于所述压缩机叶轮(34)的入口平面(74)定向的纵向凸肩(88)。
4.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，所述周缘凸肩(50)布置在由所述压缩机壳体(32)构造的进气接管(42)中或在联接到所述进气接管(42)处的导气管(46)中或布置在所述进气接管(42)与所述导气管(46)之间的过渡部中或由该过渡部构造。
5.根据权利要求3所述的压缩机(16)，其特征在于，所述纵向凸肩(88)布置在由所述压缩机壳体(32)构造的进气接管(42)中或在联接到所述进气接管(42)处的导气管(46)中或布置在所述进气接管(42)与所述导气管(46)之间的过渡部中或由该过渡部构造。
6.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，所述周缘凸肩(50)由单独的凸肩构件(48)构造。
7.根据权利要求3所述的压缩机(16)，其特征在于，所述纵向凸肩(88)由单独的凸肩构件(48)构造。
8.根据权利要求6或7所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩构件(48)由弹性材料构造。
9.根据权利要求6所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩构件(48)如此地构造，即，由所述周缘凸肩(50)限制的流动横截面在以所述气体加载的情形中可在工作流动方向(36)上被扩张。
10.根据权利要求7所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩构件(48)如此地构造，即，由所述纵向凸肩(88)限制的流动横截面在以所述气体加载的情形中可在工作流动方向(36)上被扩张。
11.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，一方面在所述压缩机叶轮(34)与所述周缘凸肩(50)之间的最短间距与另一方面在由所述周缘凸肩(50)限制的流动横截面的最大横截面尺寸的比例为0.5与1.5之间。
12.根据权利要求3所述的压缩机(16)，其特征在于，一方面在所述压缩机叶轮(34)与所述纵向凸肩(88)之间的最短间距与另一方面在由所述纵向凸肩(88)限制的流动横截面的最大横截面尺寸的比例为0.5与1.5之间。
13.根据权利要求11或12所述的压缩机(16)，其特征在于，所述比例为0.8与1.2之间。
14.根据权利要求13所述的压缩机(16)，其特征在于，所述比例大约为1。
15.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩高度相对在由所述周缘凸肩(50)限制的流动横截面的最大横截面尺寸的比例为0.03与0.16之间。
16.根据权利要求3所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩高度相对在由所述纵向凸肩(88)限制的流动横截面的最大横截面尺寸的比例为0.03与0.16之间。
17.根据权利要求15或16所述的压缩机(16)，其特征在于，所述比例为0.04与0.12之间。
18.根据权利要求17所述的压缩机(16)，其特征在于，所述比例为0.05与0.08之间。
19.根据权利要求1所述的压缩机(16)，其特征在于，所述周缘凸肩(50)的凸肩角度为80º与100º之间。
20.根据权利要求3所述的压缩机(16)，其特征在于，所述纵向凸肩的凸肩角度为80º与100º之间。
21.根据权利要求19或20所述的压缩机(16)，其特征在于，所述凸肩角度大约为90º。
22.带有根据前述权利要求中任一项所述的压缩机(16)和涡轮机(22)的废气涡轮增压器。
23.带有构造一个或多个燃烧室的燃烧发动机(10)、经由其可将新鲜气体输送给所述燃烧室的新鲜气体管路、经由其可将废气由所述燃烧室排出的排气管路和根据权利要求1至21中任一项所述的压缩机(16)或根据权利要求22所述的废气涡轮增压器的内燃机，其中，所述压缩机(16)被集成到所述新鲜气体管路中。
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