CN111566326A - 用于内燃机的废气涡轮增压器的过滤式消声器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤式消声器(10)，包括前部元件(11)、后部元件(12)和多个衰减元件(20)。多个衰减元件(20)布置在前部元件(11)和后部元件(12)之间。多个衰减元件中的至少一个衰减元件具有连接开口(25)，连接元件(13)延伸通过该连接开口，该连接元件连接前部元件(11)与后部元件(12)。在前部元件(11)的与后部元件(12)相对而置的一侧处设置有用于衰减元件(20)的第一引导装置(27A)，和/或在后部元件(12)的与前部元件(11)相对而置的一侧处设置有用于衰减元件(20)的第二引导装置(27B)。

Description

用于内燃机的废气涡轮增压器的过滤式消声器
技术领域
本发明涉及用于增压内燃机的废气涡轮增压器的领域。本发明尤其涉及用于带有废气涡轮增压器的内燃机的过滤式消声器。本发明还涉及一种内燃机，其带有在本公开中说明的过滤式消声器。
背景技术
为了内燃机的功率提升，如今根据标准使用废气涡轮增压器，其具有在内燃机的废气道中的透平(或涡轮，即Turbine)和前置于内燃机的压缩器。在此，使内燃机的废气在透平中降压。在此获得的功借助于轴传递到压缩器上，该压缩器压缩输送给内燃机的空气。通过将废气的能量用于压缩输送给在内燃机中的燃烧过程的空气，可优化内燃机的燃烧过程和效率。
在废气涡轮增压器的运行中，典型地在压缩器叶轮中主要产生非期望的高振幅的声波，声波通过吸气通道释放到环境中。因此，声波通常借助于过滤式消声器来衰减。
由现有技术中已知如下的过滤式消声器，其典型地安装在压缩器的吸入侧，压缩器对燃烧用空气进行压缩并且将其输送给内燃机。这种压缩器通过废气涡轮增压器的废气透平来驱动。
通常如此构造过滤式消声器，即，环境空气可通过布置在过滤式消声器的周缘处的过滤器导入到过滤式消声器的配有衰减元件(或抑制元件，即Dämpfungselement)的内部空间中，紧接着流经衰减元件，并且在此通过导引元件换向到压缩器叶轮，声波逆着空气流从压缩器叶轮起出发。通过以下方式在衰减元件处耗散地进行消声，即，声能直接通过多孔或纤维状的吸收材料转换成热，衰减元件基本上由所述吸收材料构建成。
例如，在专利申请EP0740080A2中说明了一种过滤式消声器，该过滤式消声器由浇注的整体块构成，并且在其带有槽口的辐射状的肋状部中布置有衰减元件。包括可取下的穿孔板件的滤框包围所述过滤式消声器，使得防止衰减元件径向掉出。穿孔板件借助于连接元件环形地围绕过滤式消声器来布置。板状的衰减元件包括四个衰减部段，它们组合地呈现出环形面。吸收元件由两个冲裁的穿孔板来保持，并且因此形成衰减部段，其沿径向引入到浇注的整体块的上文提到的肋状部的槽口中。
已经发现，通过由现有技术已知的过滤式消声器，尤其在高的流速下，仍没有实现最优的消声。还已经发现，常规的过滤式消声器在所需的构建空间尺寸方面以及在制造和装配耗费和与之相关的成本方面具有某些缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种过滤式消声器，其至少在由现有技术已知的过滤式消声器的上述缺点中的一个缺点方面被改善。本发明的目的尤其在于，提供一种过滤式消声器，其相比于由现有技术已知的过滤式消声器具有更紧凑的构建空间尺寸。本发明的另一目的在于，提供一种过滤式消声器，针对该过滤式消声器降低了制造耗费、和/或装配耗费和/或维护耗费，以便提供成本上更有利的过滤式消声器。
为了实现上述目的，提供了一种根据独立权利要求1的过滤式消声器。本发明的其它方面、优点和特征可从从属权利要求、说明书和附图中得悉。
根据本发明的一方面，提供了一种过滤式消声器，该过滤式消声器包括前部元件、后部元件和多个衰减元件。多个衰减元件布置在前部元件和后部元件之间。多个衰减元件中的至少一个衰减元件具有连接开口，连接元件延伸通过该连接开口。连接元件连接前部元件与后部元件。在前部元件的与后部元件相对而置的一侧处设置有用于衰减元件的第一引导装置。附加地或替代地，在后部元件的与前部元件相对而置的一侧处设置有用于衰减元件的第二引导装置。
因此，有利地提供了一种过滤式消声器，其相对于由现有技术已知的过滤式消声器被改进。尤其通过根据本发明的过滤式消声器提供了一种这样的过滤式消声器，其有利地如此来设计，使得衰减元件(还被称为滑板(或挡板、滑动片，即Kulissen))可更简单地进行更换。衰减元件尤其还可在一状态中通过以下方式进行更换，即，过滤式消声器与压缩器相连接。
根据本发明的另一方面提供了一种废气涡轮增压器，其带有根据在本文中说明的实施方式中的一种实施方式的过滤式消声器，其中，过滤式消声器布置在废气涡轮增压器的压缩器的吸入侧。因此可有利地提供经改进的废气涡轮增压器。
根据本发明的另一方面提供了一种内燃机，其带有在本文中说明的废气涡轮增压器，从而可有利地提供经改进的内燃机。
附图说明
下面借助在附图中示出的实施例来阐述本发明，从这些实施例中得到其它的优点和变型。在此：
图1示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的示意性的透视剖视图，该过滤式消声器布置在压缩器的吸入侧；
图2A示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的多个衰减元件的示意性透视视图；
图2B示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的在图2A中示出的多个衰减元件的放大的局部；
图3A和3B示出了带有用于根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的衰减元件的引导装置的前部元件和后部元件的示意性的透视视图；
图4示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的构造为扩散器的连接元件的布置的示意性的透视视图；
图5A示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的示意性的透视视图；并且
图5B示出了根据图6A的、带有过滤板的过滤式消声器的示意性的透视视图。
具体实施方式
图1示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器10的示意性的透视剖视图。图1尤其示出了过滤式消声器10，其布置在压缩器40的吸入侧。示出的过滤式消声器柱状地构造。
如示例性地在图1中示出的那样，根据本发明的过滤式消声器10包括前部元件11、后部元件12和多个衰减元件20。所述多个衰减元件20布置在前部元件11和后部元件12之间。多个衰减元件中的至少一个衰减元件具有连接开口25，连接元件13延伸通过该连接开口，该连接元件连接前部元件11与后部元件12。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，多个衰减元件20中的至少一个衰减元件在移开连接元件13之后可沿径向移开。换句话说，在移开相应的连接元件13之后，相应的分别的衰减元件20可沿径向移开。这具有的优点是，各个衰减元件可单独地进行更换。尤其可在不必拆卸过滤式消声器的情况下对各个衰减元件有利地进行更换，如在传统的过滤式消声器中典型的情况一样。前部元件11可为前部板。前部板例如可构造成盘片、尤其圆形盘片的形式，如示例性地在图1中示出的那样。后部元件12可为后部板，尤其带有作为空气离开开口的中心开口17的后部板。后部板可以带有中心开口的盘片、尤其圆形盘片的形式来构造。例如，后部板可围绕中心开口17环形地来设计，如在图1中示出的那样。在图1中用箭头说明了从构造在衰减元件20之间的流动通道30通过后部元件的空气离开开口进入到压缩器中的空气流动方向。
如示例性地在图1中示出的那样，衰减元件20典型地沿径向围绕过滤式消声器的中心轴线16来布置。典型地，衰减元件20均匀地围绕过滤式消声器的中心轴线16来布置。尤其是，相应的衰减元件的第一端部28与前部元件11处于接触中，相应的衰减元件的第二端部29与后部元件12处于接触中。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，在至少一个衰减元件20中的连接开口25布置在过滤式消声器的沿径向外部的区域中。典型地，连接开口25平行于过滤式消声器的中心轴线16伸延，如示例性地在图1中示出的那样。在本文中说明的衰减元件的连接开口25尤其布置在衰减元件的流入侧，即，布置在过滤式消声器的流入区域中。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，连接开口25由管状元件形成。例如，管状元件可布置在衰减元件的沿径向外部的区域中。表述“沿径向外部的区域”在本公开中指的是过滤式消声器的流入区域。
在图5A中的过滤式消声器的示意性的透视视图中示意性地示出了管状元件18，其可提供连接开口25。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，该管状元件(或多个相应的管状元件)具有10mm≤Da≤40mm、尤其15mm≤Da≤30mm、尤其17mm≤Da≤25mm的外直径Da，例如具有Da=20mm±0.6mm的外直径。管状元件可具有1.5mm±0.5mm的壁厚。典型地，管状元件由钢构成。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，在衰减元件的至少50%中、例如在多个衰减元件的所有的衰减元件中设置有相应的连接开口25，其例如可通过管状元件18提供。
换句话说，根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，多个衰减元件20的至少一半相应具有连接开口25，各一个连接元件13延伸通过该连接开口，该连接元件连接前部元件11与后部元件12。因此，多个衰减元件20的至少一半在移开相应的连接元件13之后可沿径向移开。如从图1、图2A和图2B中可见的那样，连接元件13典型地沿轴向方向、即平行于中心轴线16布置在连接开口25中。
例如连接元件可与后部元件螺旋接合。替代地，连接元件还可引导通过在后部元件中的相应的开口，并且与压缩器壳体的法兰41螺旋接合。根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，布置在周缘方向上的连接元件中每两个中的一个与压缩器壳体的法兰连接。附加地，在周缘方向上布置在与法兰连接的连接元件之间的一个或多个连接元件可与后部元件12连接。
因此，过滤式消声器的结构通过前部元件11与后部元件12经由连接元件13的轴向连接、尤其轴向螺旋接合被有利地加强。
法兰41可例如为安置在压缩器壳体处的适配环的一部分。适配环典型地如此设计，即，过滤式消声器可装配在该适配环处，例如通过在本文中说明的连接元件13来进行装配。
适配环尤其可有利于提供在过滤式消声器和压缩器、例如涡轮增压器之间的接触部位处的机械加强。为了借助于连接元件将过滤式消声器固定在法兰41处，在法兰中典型地设置有带有内螺纹(例如M8)的相应的钻孔。因此，连接元件可为螺纹杆(例如M8螺纹杆)。
此外，为了加强过滤式消声器在压缩器处的机械连接，可在后部元件12处的压缩器侧设置加强环19，如示例性地在图4中示出的那样。加强环19可例如借助于焊接板环并且紧接着铣削板环来提供，以消除不平坦性。
延伸通过连接开口25、并且连接前部元件与后部元件的连接元件13例如可构造为连接杆。例如，连接元件13可在第一端部处具有外螺纹，以便使连接元件例如直接与设置在后部元件12中的内螺纹螺旋接合。此外，连接元件可在与第一端部相对而置的第二端部处具有外螺纹，以便将连接元件例如借助于螺旋螺母(例如M8螺旋螺母)固定在前部元件处，如示例性地在图1中示出的那样。
例如，连接元件13可具有100mm≤L≤400mm、尤其150mm≤L≤350mm、尤其200mm≤L≤300mm、例如L=260mm±20mm的长度L。
要说明的是，各个衰减元件20的在本文中说明的设计方式还可至少用于过滤式消声器的多个衰减元件中的50%的衰减元件。过滤式消声器的所有的衰减元件尤其可根据各个衰减元件的在本文中说明的实施方式来设计。在本文中说明的过滤式消声器的衰减元件还可被称为滑板。
图2A示出了根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器10的多个衰减元件20的示意性的透视视图，并且图2B示出了图2A的放大的局部。
如示例性地在图2A和图2B中示出的那样，根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，所述多个衰减元件20沿径向围绕过滤式消声器的中心轴线16来布置，使得相应在相邻的衰减元件之间构造流动通道30，该流动通道朝中心轴线16伸延。在相邻的衰减元件之间的相应的流动通道尤其从过滤式消声器的沿径向外部的流入区域朝过滤式消声器的沿径向内部的流走区域伸延。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，衰减元件20相应包括吸收元件21，如其示例性地通过在图2B中的阴影线示出的那样。吸收元件21典型地包含衰减材料，例如泡沫材料或聚酯织物(或聚酯无纺布，即Polyestervlies)，尤其类似于玻璃棉的聚酯织物。
如示例性地在图2B中示出的那样，吸收元件21典型地至少部分地被衰减板22包围。衰减板尤其可构造成使得在衰减元件的侧壁之间形成中间空间。在该中间空间中可带入吸收元件21。
如示例性地在图2A和图2B中示出的那样，衰减元件20可具有凹形的衰减面20A和凸形的衰减面20B。典型地，凹形的衰减面20A和凸形的衰减面20B相应通过衰减板形成。例如，形成衰减元件的凹形的衰减面20A和凸形的衰减面20B的衰减板可与管状元件18通过焊接连接相连接。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，在本文中说明的衰减板由穿孔板构成，其带有0.8mm或0.75mm的厚度。穿孔板例如可具有孔洞，所述孔洞带有2mm至5mm的直径。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，衰减元件20相应在其指向中心轴线16的端部处(即，在流走区域中)具有扩散元件23，如其示例性地在图2A和图2B中示出的那样。例如，相应的扩散元件23可相应借助于固定元件26固定在前部元件11处，如其示例性地在图1和图5B中示出的那样。此外，相应的扩散元件23还可相应借助于固定元件26固定在后部元件12处，如其示例性地在图4和图5A中示出的那样。不可脱开的连接(例如焊接/钎焊或粘接连接)或者可脱开的连接(尤其铆接或螺旋接合，示例性地M5螺旋接合)可用作固定元件26。
如从图1、图4和图5A中得悉的那样，扩散元件23通常提供滑板出口。例如，扩散元件23可由铝铣削而成。典型地，扩散元件23逐渐变尖地、尤其三角形地来构造。扩散元件的朝顶部伸延的侧部有利地笔直地构造，以便能够实现滚铣。这能够实现更简单且成本上更有利的制造。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，扩散元件构造为连接元件。扩散元件23尤其可连接前部元件11与后部元件12，如示例性地在图4中示出的那样。
图3A和图3B示出了后部元件12和前部元件11的示意性的透视视图，其带有引导装置27A、27B，以用于根据在本文中说明的实施方式的过滤式消声器的衰减元件。根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，在前部元件11的与后部元件12相对而置的一侧处设置有用于衰减元件20的第一引导装置27A，如其示例性地在图3A中示出的那样。典型地，第一引导装置27A从前部元件11朝后部元件12的方向延伸。如在图3A中示出的那样，第一引导装置27A具有多个第一径向容纳部271。第一径向容纳部271尤其构造成沿径向容纳多个衰减元件20的第一端部28。换句话说，至少第一径向容纳部271的侧向内轮廓典型地相应于多个衰减元件20的第一端部28的侧向外轮廓。第一径向容纳部271尤其在沿径向外部的区域中具有第一容纳开口273。所述第一容纳开口273典型地如此构造，使得所述衰减元件20可沿径向装配并且可沿径向移开。
替代地或附加地，可在后部元件12的与前部元件11相对而置的一侧处设置有用于衰减元件20的第二引导装置27B，如其示例性地在图3B中示出的那样。典型地，第二引导装置27B从后部元件12朝前部元件11的方向延伸。如在图3B中示出的那样，第二引导装置27B具有多个第二径向容纳部272。所述第二径向容纳部272尤其构造成沿径向容纳多个衰减元件20的第二端部29。换句话说，至少第二径向容纳部272的侧向内轮廓典型地相应于多个衰减元件的第二端部29的侧向外轮廓。第二径向容纳部272尤其在沿径向外部的区域中具有第二容纳开口274。所述第二容纳开口274典型地如此构造，使得衰减元件20可沿径向装配并且可沿径向移开。
例如，安置在前部元件处的引导装置27A和/或安置在后部元件处的第二引导装置27B可由金属或塑料(例如PA66)制成。尤其安置在前部元件处的第一引导装置27A和安置在后部元件处的第二引导装置27B还可被称为滑板引导部。所述滑板引导部，即，第一引导装置27A和/或第二引导装置27B，例如可具有4mm或更大的厚度。滑板引导部尤其可单件式、即由一个件组成地实施。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，引导装置27A和/或第二引导装置27B包括不同于前部元件11和/或后部元件12的材料。第一引导装置27A和/或第二引导装置27B的材料尤其可为比前部元件11和/或后部元件12的材料在成本上更有利的材料和/或带有更好的消声特性的材料。
此外，第一引导装置27A可通过焊接连接或粘接连接(例如借助于带有直至至少200℃的耐热性的粘接剂)固定在前部元件处。以类似的方式，可将与安置在前部元件11处的第一引导装置27A相对而置的第二引导装置27B通过焊接连接或粘接连接固定在后部元件12处。替代地或附加地，滑板引导部可借助于铆接固定在前部元件或后部元件处。
根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，第一引导装置27A与前部元件11一体地实施。例如，第一引导装置27A可被铣削到前部元件11中。替代地或附加地，第二引导装置27B可与后部元件12一体地实施。例如，第二引导装置27B可被铣削到后部元件中。
如示例性地在图6B中示意性地示出的那样，根据可与在本文中说明的其它实施方式组合的一实施方式，过滤式消声器包括过滤板15，其布置在过滤式消声器10的周缘处。典型地，过滤板15与前部元件11和后部元件12处于接触中。过滤板15尤其有利地与前部元件11和后部元件12力配合地连接，由此可有利地提高过滤式消声器的刚性。
过滤板典型地设计为穿孔板，尤其设计为带有六角形孔洞或开口的穿孔板。典型地，过滤板具有约80%的空着的(或敞开的、即freien)横截面。穿孔板的厚度例如可为1mm。如示例性地在图5B中示出的那样，过滤板15可借助于一个或多个保持元件14来保持。保持元件14可与前部元件11连接，例如借助于焊接连接。替代地，保持元件14可与过滤板15连接，例如借助于焊接连接。典型地，保持元件角式地构造，如例如在图5B中示出的那样。因此，过滤板可有利地有助于过滤式消声器的改进的刚性。
如从在本文中说明的实施方式得悉的那样，有利地提供了一种过滤式消声器，其相对于从现有技术中已知的过滤式消声器被改进。尤其通过根据本发明的过滤式消声器提供了一种过滤式消声器，其能够实现更紧凑的构建空间尺寸，并且针对该过滤式消声器降低了制造耗费、装配耗费和维护耗费。因此尤其可提供在成本上更有利的过滤式消声器。
附图标记列表
10 过滤式消声器
11 前部元件
12 后部元件
13 连接元件
14 保持元件
15 过滤板
16 中心轴线
17 中心开口
18 管状元件
19 加强环
20 衰减元件
20A 凹形的衰减面
20B 凸形的衰减面
21 吸收元件
22 衰减板
23 扩散元件
25 连接开口
26 固定元件
27A 第一引导装置
27B 第二引导装置
271 用于沿径向容纳衰减元件的第一端部28的多个第一径向容纳部
272 用于容纳衰减元件的第二端部29的多个第二径向容纳部
28 衰减元件的第一端部
29 衰减元件的第二端部
30 流动通道
40 压缩器
41 压缩器壳体的法兰。

Claims (17)

1.一种过滤式消声器(10)，包括：
- 前部元件(11)，
- 后部元件(12)，和
- 多个衰减元件(20)，其布置在所述前部元件(11)和所述后部元件(12)之间，
其中，所述多个衰减元件中的至少一个衰减元件具有连接开口(25)，通过所述连接开口延伸有连接元件(13)，所述连接元件连接所述前部元件(11)与所述后部元件(12)，其中，在所述前部元件(11)的与所述后部元件(12)相对而置的一侧处设置有用于所述衰减元件(20)的第一引导装置(27A)，和/或其中，在所述后部元件(12)的与所述前部元件(11)相对而置的一侧处设置有用于所述衰减元件(20)的第二引导装置(27B)。
2.根据权利要求1所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述多个衰减元件(20)中的至少一个衰减元件在移开所述连接元件(13)之后可沿径向移开。
3.根据权利要求1或2所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述第一引导装置(27A)从所述前部元件(11)朝所述后部元件(12)的方向延伸，和/或其中，所述第二引导装置(27B)从所述后部元件(12)朝所述前部元件(11)的方向延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述第一引导装置(27A)具有多个第一径向容纳部(271)，以用于沿径向容纳所述多个衰减元件(20)的第一端部(28)，和/或其中，所述第二引导装置(27B)具有多个第二径向容纳部(272)，以用于沿径向容纳多个衰减元件(20)的第二端部(29)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述多个衰减元件的至少一半相应具有连接开口(25)，通过所述连接开口相应延伸有连接元件(13)，所述连接元件连接所述前部元件(11)与所述后部元件(12)，其中，所述多个衰减元件(20)的一半在移开相应的连接元件(13)之后可沿径向移开。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述连接元件(13)与所述后部元件(12)螺旋接合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述连接开口(25)由管状元件形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述多个衰减元件(20)沿径向围绕所述过滤式消声器的中心轴线(16)来布置，使得相应在相邻的衰减元件之间构造流动通道(30)，所述流动通道朝所述中心轴线(16)伸延。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述衰减元件(20)相应包括吸收元件(21)，所述吸收元件至少部分地被衰减板(22)包围。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述衰减元件(20)具有凹形的衰减面(20A)和凸形的衰减面(20B)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述衰减元件(20)在其指向中心轴线(16)的端部具有扩散元件(23)。
12.根据权利要求11所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述扩散元件(23)借助于固定元件(26)固定在所述前部元件(11)处。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的过滤式消声器(10)，还包括过滤板(15)，所述过滤板布置在所述过滤式消声器的周缘处，其中，所述过滤板(15)与所述前部元件(11)和所述后部元件(12)处于接触中。
14.根据权利要求13所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述过滤板(15)借助于与所述前部元件(11)连接的保持元件(14)来保持。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的过滤式消声器(10)，其特征在于，所述第一引导装置和/或所述第二引导装置由塑料或金属制成。
16.一种废气涡轮增压器，其带有根据权利要求1至15中任一项所述的过滤式消声器，其特征在于，所述过滤式消声器布置在所述废气涡轮增压器的压缩器的吸入侧上。
17.一种内燃机，其带有根据权利要求16所述的废气涡轮增压器。
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