CN111868390A - 用于废气涡轮增压机的空气引导部段和废气涡轮增压机 - Google Patents

用于废气涡轮增压机的空气引导部段和废气涡轮增压机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于废气涡轮增压机的空气引导部段，其中空气引导部段(1)可穿流地构成，并且其中轮腔(5)构成为可转动地容纳压缩机轮(4)，所述压缩机轮具有多个转子叶片(8)和螺旋通道(9)，所述螺旋通道在轮腔(5)下游在空气引导部段(1)中构成，其中在轮腔(5)和螺旋通道(9)之间在空气引导部段(1)中构成扩散器通道(10)，并且其中在轮腔(5)上游在空气引导部段(1)中构成有入流通道(11)，用于要压缩的流体流入，并且其中在入流通道(11)中设置有横截面改变单元(12)，用于改变入流通道(11)的入流横截面(13)。根据本发明，横截面改变单元(12)为了改变入流横截面(13)具有作用元件(14)，所述作用元件具有至少两个可运动地构成的元件部分(17，18)，用于得出遮挡板(16)，所述遮挡板能够借助于调整单元(15)平移地和/或旋转地伸入到入流横截面(13)中或者能够从入流横截面(13)中移开地构成。此外，本发明涉及一种用于废气涡轮增压机(2)的引导部段(1)。

Description

用于废气涡轮增压机的空气引导部段和废气涡轮增压机
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中给出的类型的用于废气涡轮增压机的空气引导部段以及一种根据权利要求10的废气涡轮增压机。
背景技术
用于废气涡轮增压机的空气引导部段是已知的，所述空气引导部段在空气引导部段的压缩机轮的上游具有可变的入流横截面。所述可变的入流横截面用于所述稳定特征曲线族的措施。换言之这就是说，引起作用复杂空气引导部段和压缩机轮的泵边界的移动。
从专利文献DE 10 2010 026 176 B4中得出一种空气引导部段，所述空气引导部段在其流入通道中在压缩机的上游具有可运动的元件，所述可运动的元件构成为可覆盖压缩机轮的朝向其构成的端面，其中覆盖从流入通道的通道壁部开始朝向入流通道的通道中部进行。
用于减小通道横截面的类似的方式能够从专利文献DE 10 2012 011 423 B3中得出。在此公开一种弹性元件，所述弹性元件从通道壁部开始通过朝向通道中部输送压缩空气而膨胀，以便因此减小入流横截面。
发明内容
本发明基于如下目的，提出一种用于废气涡轮增压机的改进的空气引导部段。此外，本发明基于如下目的，提出一种废气涡轮增压机，所述废气涡轮增压机的特征在于高的效率。
所述目的通过具有权利要求1的特征的用于废气涡轮增压机的空气引导部段和通过具有权利要求10的特征的废气涡轮增压机来实现。具有对本发明的适当的且非一般性的改进的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于废气涡轮增压机的可穿流地构成的空气引导部段具有用于可转动地容纳压缩机轮的轮腔，所述压缩机轮具有多个转子叶片。此外，螺旋通道在轮腔下游在空气引导部段中构成，其中在轮腔和螺旋通道之间在空气引导部段中构成有扩散器通道。在轮腔上游在空气引导部段中构成有入流通道，用于要压缩的流体的流入，其中在入流通道中设置有横截面改变单元，用于改变入流通道的入流横截面。根据本发明，用于改变入流横截面的横截面改变单元具有作用元件，所述作用元件具有至少两个可运动地构成的元件部分，用于得出遮挡板，所述遮挡板借助于调整单元平移地和/或旋转地可伸入到入流横截面中或可从入流横截面中完全移开地构成。
横截面改变单元的根据本发明的设计方案允许在一瞬间快速地打开和关闭，如其在汽车应用中运行所需要的那样。此外，在压缩机上游的结构空间需求与多种已知的设计相比是非常小的；由此系统能够集成到当前已知的/常见的结构空间中，而无需较大的改变。
在根据本发明的空气引导部段的一个设计方案中，元件部分具有作用部段，所述作用部段彼此相向构造成形成穿流开口。因此，能够以简单的方式、尤其在作用部段的凹形的设计方案中通过相对置地设置元件部分得出穿流开口。
作用部段那么优选地在作用元件的闭合状态中能够构造成形成圆周，因为空气引导部段的入流通道主要具有圆形的入流横截面。然而，作用部段也可以构造成形成不同于圆形的穿流开口。
在根据本发明的空气引导部段的另一设计方案中，两个元件部分在元件端部处共同地在空气引导部段中固定地设置，其中能够引起元件部分的尤其沿相反方向的相对运动。优点是作用元件在空气引导部段中的唯一部位处固定。
只要元件部分镜像对称地构成，那么所述元件部分能够以高件数低成本地制造。
在根据本发明的空气引导部段的另一设计方案中，作用元件借助于强制引导可运动地构成。这就是说换言之，构成滑槽引导部，所述滑槽引导部能够实现作用元件的单义明确的从而可靠的运动。尤其地，只要强制引导部以空气引导部段中的弯曲的槽的形式构成，那么就能够避免横截面改变单元被卡住。
在横截面改变单元的另一因为简单而低成本的构造中，元件部分和将元件部分与调整单元有效连接的运动元件借助于销连接装置彼此连接。销连接装置为尤其两个彼此可运动地构成的构件的可靠的连接。销连接装置能够以铆钉连接装置和/或借助于固定元件构成，借此至少两个构件不可丢失地借助销和相对于彼此和相对销可运动地构成。
在根据本发明的空气引导部段的另一设计方案中，将元件部分与调整单元连接的运动元件直线延伸地构成，由此在制造低成本的同时实现可靠的横截面改变单元。
本发明的第二方面涉及一种废气涡轮增压机，具有可穿流的废气引导部段和可穿流的空气引导部段。在废气引导部段中，在废气引导部段的轮腔中可转动地容纳有涡轮机轮。在空气引导部段中，在空气引导部段的轮腔中同样可转动地容纳有压缩机轮，其中涡轮机轮与压缩机轮抗扭地连接。根据本发明，空气引导部段根据权利要求1至9构成。根据本发明的空气引导部段与现有技术相比引起废气涡轮增压机的泵边界的移动，使得通过空气引导部段的质量流变小的趋势是可能的。整体上，在小的质量流的范围中，废气涡轮增压机的效率升高，并且因此能够引起与废气涡轮增压机连接的内燃机的内燃机特定的废气排放的降低。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从下面对优选的实施例的描述中以及根据附图得出。在上文中在说明书中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能够以分别给出的组合、而且也以其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。
附图示出：
图1在横截面改变单元完全打开的位置中示出第一实施例的根据本发明的空气引导部段的纵剖面，所述空气引导部段具有入流通道，
图2在横截面改变单元的部分变窄的位置中示出根据图1的空气引导部段的纵剖面局部图，所述空气引导部段具有入流通道，
图3在横截面改变单元完全变窄的位置中示出根据本发明的空气引导部段的纵剖面，所述空气引导部段具有入流通道，
图4示出第二实施例的根据本发明的空气引导部段的横截面改变单元的作用元件的俯视图，其中所述横截面改变单元处于完全变窄位置中，和
图5示出根据图4的作用元件在完全打开位置中的俯视图。
具体实施方式
第一实施例的根据本发明的废气涡轮增压机2的可穿流地构成的根据本发明的空气引导部段1在图1中示出。空气引导部段1在未详细示出的内燃机的进气歧管中设置，其中内燃机例如是汽油机或柴油机。废气涡轮增压机2此外具有未进一步示出的可穿流的废气引导部段和未进一步示出的支承部段，其中空气引导部段在内燃机的未进一步示出的进气管道中可穿流地容纳。
废气涡轮增压机2包括工作轮3，所述工作轮具有：用于抽吸和压缩燃烧空气的压缩机轮、未进一步示出的用于废气膨胀的涡轮机轮、以及将压缩机轮4与涡轮机轮抗扭地连接的未进一步示出的轴。轴在废气涡轮增压机2的支承部段中可转动地支承，所述支承部段在空气引导部段1和废气引导部段之间定位。
为了废气流入到废气引导部段中，所述废气引导部段具有至少一个未进一步示出的螺旋通道和在螺旋通道上游在废气引导部段中构成的、未进一步示出的入流通道。入流通道用于对废气进行温度处理，所述废气在内燃机运行时将涡轮机轮置于旋转运动。借助于轴，压缩机轮4同样置于旋转，使得其抽吸和压缩燃烧空气。
压缩机轮4在空气引导部段的轮腔5中围绕其转动轴线6可转动地容纳并且在轮毂7上具有多个转子叶片8。在轮腔5上游构成有包围压缩机轮4的环形的螺旋通道9，其中在螺旋通道9和轮腔5之间构成有扩散器通道10，用于对由压缩机轮4抽吸的并且压缩的流体进行进一步的温度处理。在轮腔5上游，空气引导部段1具有入流通道11，经由所述入流通道，要压缩的流体能够流入。
在入流通道11中设置有用于改变入流通道11的入流横截面13的横截面改变单元12。横截面改变单元12包括作用元件14和可移动作用元件14的调整单元15。
作用元件14以遮挡板的方式构成并且在本实施例中具有两个可运动的元件部分17、18，第一元件部分17和第二元件部分18，所述元件部分在使入流横截面13变窄的位置中、在作用元件14的关闭位置中设置，以得出环形的遮挡板16。这就是说换言之，在关闭位置中由于元件部分17、18的定位，构成环形的遮挡板16。
在当前的实施例中，两个元件部分17、18的作用部段19环区段形地构成，其中元件部分17、18具有呈杆臂的形式的运动元件20，借此作用部段19实现环形的遮挡板16。
环形的遮挡板16不应理解成，所述遮挡板也在沿着转动轴线6的轴向方向上闭合地构成。在此，作用部段19可以碰触，所述作用部段也能够彼此间隔开地构成。同样地，多个作用部段19或多个具有作用部段的元件部分17、18不限于两个。这尤其能够在闭合位置中在单侧和也在多侧重叠地构成。同样地，所述元件部分能够在一个平面中构成，也能够在不同的平面中构成。
在如在图1a和1b中示出的完全打开的位置中，尤其作用部段19设置成完全释放入流横截面13。
在图2a和2b中，作用部段19以入流横截面13朝向压缩机轮4部分降低的方式设置。在图3a和3b中，作用部段19设置成将入流横截面13在其完全关闭位置中变窄地设置。完全关闭位置不应理解成，入流横截面13完全关闭。这在工作轮3旋转时引起负压，所述负压可能造成工作轮3处的损坏。作用部段19设置成，使入流横截面13在作用部段位置处最大幅缩小。
第一实施例的作用元件14舌状地构成。换言之这就是说，两个元件部分17、18在仅一个与其相对置的第一元件端部21处彼此并且相对于彼此可运动地构成。对此，在所述第一元件端部21处构成的运动元件20借助于销22连接，所述销在运动元件20的各一个容纳开口23中能够引起两个元件部分17、18相对于彼此的相对运动。销22在空气引导部段1中不可运动地容纳，由此引起作用元件14在第一元件端部21的区域中的固定。
在其背离第一元件端部21构成的第二元件端部24上，两个元件部分17、18彼此独立地构成，由此在作用元件14的部分或完全打开状态中构成类似于打开的舌形的形状。
为了作用元件14的无卡夹的运动，调整单元15与同第一元件端部21上的运动元件20间隔开的运动元件20有效连接地构成，所述运动元件构成为与元件部分17、18有效连接。为了引起在元件部分17、18和其运动元件20之间的有效连接，作用部段19分别在其外面25上具有容纳元件26，所述容纳元件用于可移动地连接运动元件20和元件部分17；18。容纳元件26以孔眼的形式构成，其中借助于另外的销27引起与运动元件20的简单的连接。另外的销27容纳在运动元件20的另一容纳开口28中，使得另外的销27构成在运动元件20和相应的元件部分17；18之间的有效连接。
另外的销27在槽29中强制引导地设置，其中槽29在空气引导部段1中构成。为了简化地制造，在未进一步示出的实施例中，插入元件中的槽29以环形盘的形式构成，所述环形盘可以置于入流通道11中。因此，得出滑槽引导部，所述滑槽引导部用于无卡夹地运动作用元件14。
在当前的第一实施例中，调整单元15与第一元件端部21相邻地设置。同样地，其也能够与第二元件端部24相邻地定位。
在图4和5中，第二实施例的空气引导部段1的作用元件14在其使入流横截面13最大幅缩小的位置中或在将入流横截面13完全释放的位置中示出。作用部段19与运动元件20部分固定地并且部分相对于彼此可运动地构成。在元件部分17、18的背离第一元件端部21构成的第二元件端部24上，元件部分17、18的两个作用部段彼此经由另外的运动元件20彼此连接。在当前的第二实施例中，三个运动元件20在第二元件端部24的区域中存在，所述三个运动元件彼此间并且与元件部分17、18相对于彼此可运动地连接。三个运动元件20中的两个运动元件在其端部上与作用元件14的作用部段19可运动地连接，其中其在其背离所述端部构成的端部上与第三运动元件20相对于彼此可运动地连接。借助于第三运动元件20，引起调整作用部段19时的稳定性，其中构成为将两个另外的运动元件20彼此连接的第三运动元件20构成为施加沿第一箭头30的方向的平移运动，并且两个另外的运动元件20构成为施加沿第二箭头31或第三箭头32的方向的旋转运动。
两个提出的实施例具有元件部分17、18，所述元件部分在闭合状态中、因此在最可能最小的入流横截面中在其朝向第二元件端部24构成的元件部分端部33处至少接触，优选在至少2°的角度范围之上重叠地构成。
在完全释放的入流横截面13的设定中，运动元件20和尤其调整单元15完全处于入流横截面13之外，元件部分17、18本身也如此。
元件部分17、18和/或运动元件20的彼此相对置的元件部分端部33能够平滑地和/或轮廓化地例如以槽榫接合的形式构成，和/或借助尤其弹性构成的衰减元件构成，以避免声学显著的碰撞。
尤其地，作用部段19、通常还有整个作用元件14尤其能够在其处于流中的面处轮廓化，例如倒棱或倒圆，以改进流动引导。
在两个在上文中阐述的实施例中，作用元件14以盘形构成的遮挡板的形式构成。同样地，然而所述作用元件也可以在其特定的轴向延伸之上、即换言之在闭合状态下套筒形地构成，并且能够实现在相应的轴向延伸之上的流动引导。
能够考虑用于强制引导作用元件14的运动的不同的调整单元15。因此，在实施例中根据第一实施例的作用元件14的纯旋转运动和如在第二实施例中的作用元件14的平移以及旋转运动能够如阐述地那样设置。
同样地，作用元件14的运动能够衰减地构成或者尤其可控地引起运动，借此避免声学干扰的噪声。这就是说换言之，衰减特性和/或速度梯度的控制在调整单元15的作用元件14“关闭之前不久”(由于避免在达到关闭位置时各个元件的声学干扰的碰撞)设置。
运动元件20构成用于引起低成本地制造条形的或棒形的直线延伸部。

Claims (10)

1.一种用于废气涡轮增压机的空气引导部段，其中所述空气引导部段(1)可穿流地构成，并且其中轮腔(5)构成用于可转动地容纳压缩机轮(4)，所述压缩机轮具有多个转子叶片(8)和螺旋通道(9)，所述螺旋通道在所述轮腔(5)下游在所述空气引导部段(1)中构成，其中在所述轮腔(5)和所述螺旋通道(9)之间在所述空气引导部段(1)中构成有扩散器通道(10)，并且其中在所述轮腔(5)上游在所述空气引导部段(1)中构成有入流通道(11)，用于要压缩的流体的流入，并且其中在所述入流通道(11)中设置有用于改变所述入流通道(11)的入流横截面(13)的横截面改变单元(12)，
其特征在于，
所述横截面改变单元(12)为了改变所述入流横截面(13)具有作用元件(14)，所述作用元件具有至少两个可运动地构成的元件部分(17，18)，用于得出遮挡板(16)，所述遮挡板借助于调整单元(15)能够平移地和/或旋转地伸入到所述入流横截面(13)中或以能从所述入流横截面(13)中完全移开的方式构成。
2.根据权利要求1所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述元件部分(17，18)具有作用部段(19)，所述作用部段彼此相向地构成，以构成穿流开口。
3.根据权利要求2所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述作用部段(19)在所述作用元件(14)的关闭状态中构成为形成圆周。
4.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导部段，
其特征在于，
两个元件部分(17，18)在元件端部(21)处共同地在所述空气引导部段(1)中固定地设置，其中能够尤其沿相反方向引起所述元件部分(17，18)的相对运动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述元件部分(17，18)镜像对称地构成。
6.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述作用元件(14)借助于强制引导部(29)可运动地构成。
7.根据权利要求6所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述强制引导部(29)以弯曲的槽(29)的形式在所述空气引导部段(1)中构成。
8.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导部段，
其特征在于，
所述元件部分(17，18)和将所述元件部分(17，18)与所述调整元件(15)有效连接的运动元件(20)借助于销连接装置彼此连接。
9.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导部段，
其特征在于，
将所述元件部分(17，18)与所述调整单元(15)连接的运动元件(20)直线延伸地构成。
10.一种废气涡轮增压机，
所述废气涡轮增压机具有可穿流的废气引导部段和可穿流的空气引导部段(1)，其中在所述废气引导部段中在所述废气引导部段的轮腔中可转动地容纳有涡轮机轮，并且其中在所述空气引导部段(1)中在所述空气引导部段(1)的轮腔(5)中可转动地容纳有压缩机轮(4)，并且其中所述涡轮机轮与所述压缩机轮(4)抗扭地连接，
其特征在于，
所述空气引导部段(1)根据权利要求1至9中任一项构成。
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