CN117062985A - 向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物 - Google Patents

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Abstract

在压缩机的技术领域中，提供了一种系统(100)，该系统配置为向压缩机(10)的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物。系统(100)包括主通道(30)，主通道配置为在其出口端(33)处通入压缩机叶轮所处的区域(14)中，以在其第一部分(31)中接收空气供应，并在其第二部分(32)中接收更下游的排气供应，且包括在第二部分(32)的位置处连接到主通道(30)的排气供应布置。排气供应布置被设计为分配器，分配器包括至少两个排气供应通道(22、23、24、25)，排气供应通道沿其长度的至少大部分彼此分离。

Description

向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物
技术领域
首先，本发明涉及一种配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物的系统，所述系统包括：主通道，主通道配置为在其出口端处通入压缩机叶轮所处的区域，以在其第一部分接收空气供应，并且在其比第一部分更靠近出口端的第二部分中接收排气供应；以及在第二部分的位置处连接到主通道的排气供应布置。
第二，本发明涉及一种涡轮增压器和之前描述的系统的组件。
第三，本发明涉及一种排气供应布置，其被配置为用于系统中，所述系统被配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物。
第四，本发明涉及一种向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物的方法，该方法包括：提供气流并将气流引向压缩机叶轮所在的区域，以及提供排气并在气流上的喷射位置将排气喷射到气流中。
第五，本发明涉及一种制造系统的方法，该系统配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物，该方法包括：提供主通道，并将主通道布置为在其出口端处通入压缩机叶轮所处的区域，以及提供排气供应布置并将排气供应布置连接到所述主通道。
背景技术
压缩机应用领域中众所周知的示例是涡轮增压器领域。涡轮增压器用于以高于大气压的压力(增压压力)向内燃机的进气口供应空气。通常，涡轮增压器包括涡轮机叶轮，涡轮机叶轮被布置和配置为由发动机的排气流驱动。涡轮机叶轮安装在可旋转轴上，并由涡轮机壳体容纳。压缩机叶轮安装在轴的另一端，并由压缩机壳体容纳。因此，压缩机叶轮被布置为随涡轮机叶轮一起旋转。压缩机叶轮用于将压缩空气输送到发动机进气歧管。
在涡轮增压器运行期间，发动机的排气流通过涡轮机壳体的入口被引入到涡轮机壳体中，并且经由至少一个蜗壳形蜗室流向涡轮机叶轮。涡轮机叶轮配置为在排气流的影响下旋转，从而也导致轴和压缩机叶轮旋转。以这种方式，压缩机叶轮能够实现所设想的涡轮增压器的功能，即压缩将被供应给发动机的空气的功能。驱动压缩机的压缩机叶轮的替代方式通常包括通过电动机驱动压缩机叶轮，以及通过联接到内燃机来驱动压缩机叶轮。
在涡轮增压器的技术领域中，通常缩写为LP-EGR的低压排气再循环是已知的。这是一种排气再循环配置，其中排气从涡轮增压器的涡轮的下游提取，然后在称为混合区的区域中，在朝向压缩机的气流中被引入涡轮增压器的压缩机的上游。来自LP-EGR系统的排气与空气的广泛应用的混合设计包括T形连结部。根据本发明的洞察，在这种设计中得到了由T形连结部配置导致的不均匀流场，这导致压缩机性能下降。特别地，混合对压缩机压力比、压缩机效率和水的凝结具有影响。关于水的凝结，注意到这可能是不利的，因为由于水滴对叶片的冲击，水可能导致压缩机叶轮的叶片的腐蚀。
发明内容
本发明的目的是缓解传统的T型连结部配置的上述有问题的效果。一般意义上，本发明的目的是减少排气与供应到压缩机叶轮的新鲜空气的混合对压缩机性能的影响，同时还将冷凝的影响保持在可接受的低水平。
在所附的独立和从属权利要求中阐述了本发明的各个方面。从属权利要求的特征可以适当地与各个独立权利要求的特征相结合，而不仅是权利要求中明确阐述的和下面描述中解释的。
鉴于前述内容，本发明提供了一种系统，所述系统配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物，所述系统包括：主通道，所述主通道配置为在其出口端通入压缩机叶轮所处的区域中，以在其第一部分中接收空气供应，并且在其比第一部分更靠近出口端的第二部分中接收排气供应；以及排气供应布置，其在第二部分的位置处连接到主通道，其中排气供应布置被设计为分配器，所述分配器包括至少两个排气供应通道，该至少两个排气供应通道沿其长度的大部分彼此分离。
从根据本发明的系统的以上一般定义可以得出，本发明提供了一种能够以多个分立且周向分配的方式将排气喷射到气流中的系统配置。在本发明的上下文中，这可以在不需要应用复杂的结构措施的情况下完成，例如在喷射位置处围绕主通道布置带端口的护罩或涡流生成室，由于排气供应通道的特定配置，排气供应通道沿其长度的至少大部分彼此分离。通过将单个分立的排气供应管线分成多个供应管线，与传统情况相比，实现了压缩机性能的更少降低。如果排气供应通道朝向主通道上的不同外围位置延伸，则有利于根据本发明的措施的分配效果。
在特定的实施例中，排气供应布置包括中央入口通道，所述中央入口通道配置为在排气供应通道的上游的位置接收排气供应，并且排气供应通道布置为从中央入口通道延伸。此外，在本发明的上下文中，如果排气供应布置在排气供应通道的端部连接到主通道，则是实用的。在这种情况下，可以是每个排气供应通道直接地通入主通道中，从而能够将流经主通道的空气中的排气流朝向其出口端直接地喷射，而无需在系统运行期间首先与任何其他排气供应通道的排气流混合。这种配置可以基于排气供应通道的应用而容易地实现，排气供应通道沿它们的长度的至少大部分彼此分离，其中排气供应通道沿它们的整个长度彼此分离可能是实用的。
在本发明的上下文中，用于在将冷凝的影响保持在可接受的低水平的同时减小空气中的排气喷射对压缩机性能的影响的可能的进一步措施涉及这样的配置，其中每个排气供应通道以轴向倾斜和/或没有周向倾斜的方式连接到主通道。这允许在气流中尽可能平稳地引入相应的排气流，由此促进了进一步向下游流动的均匀性。
本发明涵盖排气供应通道在主通道上的单个轴向位置连接到主通道的选择。从减少主通道中的流动扰动的角度和系统的可制造性的角度来看，这可以是有利的。
在根据本发明的系统的有利的实施例中，每个排气供应通道包括横截面在流动方向上减小的部分。基于排气供应通道的这种设计，可以实现排气流的加速，从而进一步支持排气流在气流中的喷射。关于横截面在流动方向上减小的部分的位置，各种选择是适用的，包括该部分位于排气供应通道的在主通道的一侧的端部的位置的选择。
应注意的是，当在本文的上下文中使用术语“通道”时，与由通道限定的流动路径的任何特定的横截面形状没有隐含的联系。横截面形状决不需要是圆形的，尽管这可以是一种选择。排气供应通道沿其长度的至少大部分彼此分离的指示应被理解为意味着通过通道的流动沿通道长度的至少大部分彼此分离，其中可能是空间实际上存在于通道之间，或者通道处于它们彼此并排延伸的配置中。
关于排气供应通道的横截面形状，应注意的是，如果排气供应通道沿其长度的至少一部分(优选地至少在主通道的一侧的端部)具有扁平的横截面形状，这可能是实用的。这可能是一种实现的方式，即排气进入气流的深度较浅，并且更多地停留在主通道的外围，从而对气流的扰动较小，并且在空气和排气混合的区域中的压力和速度损失减小，否则这些损失会更强烈地发生。此外，由于空气和排气混合区域的扁平形状，与基于排气将被深深地喷射入气流中并且将导致更强的混合的形状相比，冷凝被减少。
在根据本发明的系统的可行实施例中，在排气供应布置连接到主通道的主通道区域中，主通道的横截面在流动方向看减小。替代地，在排气供应布置连接到主通道的位置的上游的主通道区域中，主通道的横截面在流动方向上看减小。在第一种情况下，系统被配置为使得排气在气流中的喷射和由此获得的排气和空气的混合物的收缩能够同时发生。在第二种情况下，系统被配置为首先实现空气的收缩，然后实现排气在气流中的喷射。还可能的是，在排气供应布置连接到主通道的位置的下游的主通道区域中，主通道的横截面在流动方向上看减小。
当对现有技术和本发明覆盖的选择进行比较时，发现通过从单个分立的喷射位置分离到多个周向定位的分立喷射位置，可能结合流动收缩的纳入，尾流影响被减小。这将导致压缩机的较小压力比和效率损失。然而，也可能使得增加了总的混合表面。更靠近压缩机叶轮的喷射位置减少了混合长度和冷凝的风险，由此减少了严重损坏压缩机叶轮的风险。
从制造的角度来看，如果主通道由至少两个连结在一起的单独部件组成，这可能是有利的。例如，其中一个部件可以在连接排气供应布置的位置处设置有入口开口，而另一部件可以包括流体收缩部分，即从流动方向看主通道的横截面减小的部分。
众所周知，在涡轮增压器领域，压缩机可以设有用于再循环空气的旁通阀通道，其中由旁通阀通道限定的流动路径的横截面形状不必是圆形的。在这方面，应注意的是，如果排气供应布置包括至少一个联接区域，联接区域被配置为能够将这种旁通阀通道联接到排气供应布置，则可能是有利的，其中至少一个联接区域可以位于排气供应布置上的任何适当位置，例如在排气供应通道之一上。在这种配置中，如果旁通阀通道中的旁通阀打开，则空气被添加到流过排气供应布置的排气中。操作旁通阀被期望实现压缩机的性能改进。如果旁通阀通道连接到排气供应布置，实际上，由于在主流域中不需要额外的开口，情况可能更是如此。应注意的是，在实践中，始终没有流过旁通阀通道，并且这同样适用于向排气供应布置供应排气流。鉴于此，可以出现四种不同的组合：排气供应布置接收a)排气的进入气流和来自旁通阀通道的气流二者，b)没有气流，c)只有排气的进入气流，或者d)只有来自旁通阀通道的气流。
为了具有紧凑的结构以节省空间，和/或仅具有最少的单独部件，如果系统的排气供应布置的至少一部分集成在被配置为用作压缩机的盖部件的部件中，这可能是有用的。
本发明还涉及一种涡轮增压器和前面限定和描述的系统的组件。
此外，本发明还涉及一种排气供应布置。参考本发明基本方面的以上解释，应注意的是，这种排气供应布置被配置为用于系统中，所述系统被配置为将空气和排气的混合物供应到压缩机的压缩机叶轮，其中排气供应布置被设计为分配器，分配器包括至少两个排气供应通道，该两个排气供应通道沿它们长度的至少大部分彼此分离，并且其中排气供应布置包括单个整体件，整体件包括至少两个排气供应通道。如前所述，如果排气供应布置包括中央入口通道，则是实用的，其中排气供应通道被布置为从中央入口通道延伸。前面描述的本发明的其他方面同样适用于这样的排气供应布置。
就方法而言，本发明涉及一种向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物的方法。该方法包括以下步骤：提供气流并将该气流引向压缩机叶轮所在的区域，以及提供排气并在气流上的喷射位置处将排气喷射到气流中，其中排气以至少两个单独的排气流的形式提供，两个排气流从气流的不同侧引向气流上的喷射位置。如上所述，本发明包括一种选择，根据该选择，至少两个单独的排气流中的每个被直接喷射到气流中，而不首先与任何其它排气流混合。此外，如前所述，本发明包括一种选择，根据该选择，通过分离单个供应排气流来获得单独的排气流。
可以理解的是，关于根据本发明的方法的各种进一步的选择可以涉及前面的在根据本发明的系统的上下文中描述的多个选择，并且可以包括相同的特征或特征的组合。因此，当本发明以方法的形式表达时，早期讨论和解释的方面也是适用的。
本发明还涉及一种制造系统的方法，该系统被配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物，该方法包括：提供主通道，并且将主通道在其出口端布置为通入压缩机叶轮所处的区域中，以及提供设计为分配器的排气供应布置，所述分配器包括至少两个单独的排气供应通道，所述排气供应通道沿它们长度的大部分彼此分离，并且将排气供应布置连接到主通道。在制造方法的一般概念下的许多选择中，提到了以下三点：a)在排气供应通道的端部处将排气供应布置连接到主通道，b)至少两个排气供应通道在主通道上的不同外围位置处连接到主通道，以及c)提供主通道包括提供至少两个单独的部件并将它们连结在一起。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将通过本发明的系统的示例性和非限制性实施例的描述而变得显而易见，系统被配置为向压缩机的压缩机叶轮和这种系统的部件供应空气和排气的混合物。
本领域技术人员将会理解，根据本发明的系统的所描述的实施例本质上仅仅是示例性的，并且不能被解释为以任何方式限制权利要求中定义的保护范围。本领域的技术人员将会认识到，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以构想出该系统的替换和等效实施例，并将其付诸实践。
将参考附图页上的图。这些附图本质上是示意性的，因此不一定按比例绘制。此外，相同的附图标记表示相同或相似的部分。在附图中：
图1示意性地示出了排气供应布置的透视图，排气供应布置是配置为向压缩机的压缩机叶轮供应空气和排气的混合物的系统的一部分，并且可连接到系统的主通道，主通道配置为通向压缩机叶轮所在的区域；
图2和3分别示意性地示出了主通道、连接到主通道的排气供应布置的排气供应通道的端部以及压缩机的盖部件的组件的透视图和俯视图，组件与压缩机的出口管一起布置；
图4示意性地示出了主通道、连接到主通道的排气供应布置的排气供应通道的端部以及压缩机的盖部件的组件的一部分的透视图；
图5示意性地示出了通过主通道的一部分和连接到主通道的排气供应布置的排气供应通道的端部的纵向截面图；
图6和7示出了流体收缩部分和具有入口开口的部分在主通道中相对于彼此的两个可选的位置；
图8和9示出了系统的一部分的结构细节的两种选择，包括主通道的一部分和连接到主通道的排气供应布置的排气供应通道的端部；和
图10示意性地示出了排气供应布置的替代实施例的透视图。
具体实施方式
附图涉及根据本发明的系统100的有利的特定的实施例，系统100被配置为向压缩机10的压缩机叶轮11供应空气和排气的混合物，并且该系统在下文中将被称为空气/气体供应系统。例如，压缩机10可以是涡轮增压器的一部分。这些特定的实施例的设定旨在以多种分立且周向分配的方式将排气喷射到气流中，以便获得以下有益效果：a)减少排气和空气的混合，以及b)增强朝向压缩机叶轮11的流动的均匀性，从而与现有技术相比，压缩机性能得到相当大程度的改进。还选择了特定实施例的其他方面，以便有助于上述有益效果和/或其他有益效果，这将在后面解释。
通过使用设计为分配器的排气供应布置20来实现上述特定的实施例的特定设定。图1示出了这种排气供应布置20的特定的实施例。在该实施例中，排气供应布置20包括中央入口通道21和四个排气供应通道22、23、24、25，四个排气供应通道22、23、24、25被布置为像单独的分支从中央入口通道21延伸。中央入口通道21被配置为在排气供应通道22、23、24、25的上游位置接收排气供应。在排气供应布置20中具有四个排气供应通道22、23、24、25是可行的，但是这不改变排气供应通道22、23、24、25的数量可以不同地选择的事实。根据特定的选择，从内燃机接收排气供应。压缩机10的出口管12在图2和3中示出。
在空气/气体供应系统100中，排气供应布置20连接到主通道30，如图2和3所示，其中示出了主通道30和排气供应通道22、23、24、25的端部。主通道30配置为在其出口端33处通入压缩机叶轮11所处的区域14，以在其第一部分31中接收空气供应，并在其第二部分32中接收来自排气供应布置20的排气供应，第二部分32比第一部分31更靠近出口端33。特别是在图3中，可以看到排气供应通道22、23、24、25如何构成主通道30上多个周向定位的喷射区域的分立路径。如图5-9所示，在排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30的确切位置处，主通道30设有入口开口34。
在所示的空气/气体供应系统100的特定的实施例中，排气供应通道22、23、24、25朝向主通道30上的存在入口开口34的位置延伸，这些位置是主通道30的周向方向上的不同位置，并且在主通道30的轴向方向上处于相同水平线上。排气供应通道22、23、24、25具有扁平的横截面形状，并且主通道30上的入口开口34的形状类似于细长槽，这不改变上述形状可以不同地选择的事实。
此外，在空气/气体供应系统100的所示特定的实施例中，排气供应布置20在排气供应通道22、23、24、25的端部连接到主通道30，如所解释的，其中每个排气供应通道22、23、24、25直接通入主通道30中，从而在空气/气体供应系统100的运行期间，能够将排气流直接朝向其出口端33喷射到流过主通道30的空气中，而不首先与任何其他排气供应通道22、23、24、25的排气流混合。
空气/气体供应系统100的一部分可以结合在压缩机10的盖部件13中，从而可以获得具有最少单独部件的紧凑配置。在这方面，尤其是图4用于示出这种盖部件13、主通道30和排气供应布置20如何能够作为组件提供。
主通道30可以设有流体收缩部分35，该流体收缩部分35是在流动方向F上看时主通道30的横截面减小的部分。在流体收缩部分35的位置处，获得流体流动的加速。本发明涵盖关于排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30的位置相对于主通道30的可选的流体收缩部分35的位置的不同的可行选择。图5和6以及图9示出了排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30的位置的选择，主通道30直接位于流体收缩部分35的下游。还可能的是，主通道30的横截面在排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30的位置处减小。这个选择如图7和图8所示。另一可行的选择是这样的选择：排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30的位置在流体收缩部分35的上游。
如图9所示，排气供应通道22、23、24、25还可以包括沿流动方向横截面减小的部分26。所述部分26可以具有在排气供应通道22、23、24、25上的任何位置。在图9所示的示例中，该位置位于与主通道30的连接处。在任何情况下，在流动方向上横截面减小的部分26的位置处，获得了排气流的加速。
选择主通道30的流体收缩部分35和/或排气供应通道22、23、24、25的横截面减小的部分26的位置是调节主通道30上的入口开口34处的排气流的静压(和速度)的一种方式。
从前述可知，在如图8所示的配置中，流体收缩/加速和排气喷射同时发生在主通道30中，而在如图9所示的配置中，流体收缩/加速发生在主通道30中的排气喷射之前。尤其是在后一种情况下，预期对整体流动扰动(入口弯曲)具有高稳定性。在任何情况下，如果排气喷射的位置靠近压缩机叶轮11所处的区域14，这可能是有利的。即使当在空气和排气的混合物中获得更高量的总冷凝水时，当排气喷射的位置更靠近压缩机叶轮11所处的区域14时，冷凝对压缩机叶轮11的预期影响仍然是可接受的。
图3中可以最好地看出，每个排气供应通道22、23、24、25连接到主通道30，而没有周向倾斜。此外，图8和9中可以更好地看出，每个排气供应通道22、23、24、25以轴向倾斜角α连接到主通道30。
在图10中，示出了排气供应布置20的替代实施例。就排气供应通道22、23、24、25的端部的配置而言，该实施例不同于图1所示的实施例。在替代的实施例中，排气供应通道22、23、24、25的端部相互连接。因此，在替代的实施例中，排气供应通道22、23、24、25沿其长度的大部分而不是沿其整个长度彼此分离。通过根据替代的实施例的排气供应布置20实现的排气喷射不是多个分立的，同时排气供应布置20不包括传统的单个或多个蜗壳。在所示的示例中，排气供应通道22、23、24、25的相互连接位于主通道30的一侧。一般而言，如果相互连接存在于其中排气流的周向角β保持在-45°和+45°之间的位置的下游，这可能是实用的。
对于本领域技术人员来说，很明显，本发明的范围不限于前面讨论的示例，而是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对其进行多种修改和变型。特别地，可以对本发明的各个方面的具体特征进行组合。本发明的一个方面可以通过添加关于本发明的另一个方面描述的特征来进一步有利地增强。虽然已经在附图和说明书中详细说明和描述了本发明，但是这种说明和描述仅被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的。
本发明不限于所公开的实施例。根据对附图、说明书和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他步骤或元件，不定冠词“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范围。
本发明的显著方面总结如下。在压缩机的技术领域中，提供了一种系统100，该系统100配置为向压缩机10的压缩机叶轮11供应空气和排气的混合物。系统100包括主通道30和排气供应布置20，主通道30配置为在其出口端33处通入压缩机叶轮11所处的区域14，以在其第一部分31中接收空气供应，并在其比第一部分31更靠近出口端33的第二部分32中接收排气供应，排气供应布置20在第二部分32的位置处连接到主通道20。排气供应布置20被设计为分配器，其包括至少两个排气供应通道22、23、24、25，这些通道沿它们长度的至少大部分彼此分离。
附图标记列表
100空气/气体供应系统
10压缩机
11压缩机叶轮
12压缩机的出口管
13压缩机的盖部件
14压缩机叶轮所处的区域
20排气供应布置
21中央(排气)入口通道
22排气供应通道
23排气供应通道
24排气供应通道
25排气供应通道
26截面减小的部分
30主通道
31主通道的第一部分
32主通道的第二部分
33主通道的出口端
34主通道上的进口开口
35流体收缩部分
α排气供应通道的轴向倾斜角
β排气流的周向角。

Claims (25)

1.一种配置为向压缩机(10)的压缩机叶轮(11)供应空气和排气的混合物的系统(100)，所述系统(100)包括：
-主通道(30)，被配置为在其出口端(33)处通入所述压缩机叶轮(11)所处的区域(14)中，以在其第一部分(31)中接收空气供应，并在其比所述第一部分(31)更靠近所述出口端(33)的第二部分(32)中接收排气供应，以及
-排气供应布置(20)，在所述第二部分(32)的位置处连接到所述主通道(30)，
其中所述排气供应布置(20)被设计为分配器，所述分配器包括至少两个排气供应通道(22、23、24、25)，该两个排气供应通道沿其长度的至少大部分彼此分离。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述排气供应通道(22、23、24、25)朝向所述主通道(30)上的不同外围位置延伸。
3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中所述排气供应布置(20)包括中央入口通道(21)，所述中央入口通道(21)被配置为在所述排气供应通道(22、23、24、25)上游的位置处接收排气的供应，并且其中所述排气供应通道(22、23、24、25)被布置为从所述中央入口通道(21)延伸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统(100)，其中所述排气供应布置(20)在所述排气供应通道(22、23、24、25)的端部处连接到所述主通道(30)。
5.根据权利要求4所述的系统(100)，其中所述排气供应通道(22、23、24、25)中的每个直接地通入所述主通道(30)中，由此使得在所述系统(100)的运行期间，能够将流经所述主通道(30)的空气中的排气流朝向其出口端(33)直接地喷射，而无需首先与任何其他排气供应通道(22、23、24、25)的排气流混合。
6.根据权利要求4或5所述的系统(100)，其中每个排气供应通道(22、23、24、25)以轴向倾斜角(α)和/或在没有周向倾斜角(β)的情况下连接到所述主通道(30)。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的系统(100)，其中所述排气供应通道(22、23、24、25)在所述主通道(30)上的单个轴向位置处连接到所述主通道(30)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统(100)，其中每个排气供应通道(22、23、24、25)包括沿流动方向(F)截面减小的部分(26)。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的系统(100)，其中每个排气供应通道(22、23、24、25)包括沿流动方向(F)截面减小的部分(26)，所述部分位于所述排气供应通道(22、23、24、25)的、在所述主通道(30)一侧的端部的位置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的系统(100)，其中所述排气供应通道(22、23、24、25)沿其长度的至少一部分具有扁平的横截面形状。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统(100)，其中在所述主通道(30)的、其中所述排气供应布置(20)连接到所述主通道(30)的区域中，所述主通道(30)的横截面沿流动方向(F)看是减小的。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的系统(100)，其中在所述主通道(30)的一区域中，所述主通道(30)的横截面沿流动方向(F)看是减小的，所述区域位于所述排气供应布置(20)连接到所述主通道(30)的位置的上游或下游。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的系统(100)，其中所述主通道(30)由至少两个连结在一起的单独部件组成。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统(100)，其中所述排气供应布置(20)包括至少一个联接区域，所述联接区域被配置为能够将所述压缩机(10)的旁通阀通道联接到所述排气供应布置(20)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的系统(100)，其中所述系统(100)的排气供应布置(20)的至少一部分集成在被配置为用作所述压缩机(10)的盖部件(13)的部件中。
16.一种涡轮增压器和根据权利要求1-15中任一项所述的系统(100)的组件。
17.一种排气供应布置(20)，配置为用于系统(100)中，所述系统配置为将空气和排气的混合物供应到压缩机(10)的压缩机叶轮(11)，其中所述排气供应布置(20)设计为分配器，所述分配器包括至少两个排气供应通道(22、23、24、25)，所述排气供应通道沿其长度的至少大部分彼此分离，并且其中所述排气供应布置(20)包括单个整体件，所述整体件包括至少两个排气供应通道(22、23、24、25)。
18.根据权利要求17所述的排气供应布置(20)，包括中央入口通道(21)，其中所述排气供应通道(22、23、24、25)被布置为从所述中央入口通道(21)延伸。
19.一种向压缩机(10)的压缩机叶轮(11)供应空气和排气的混合物的方法，所述方法包括：
-提供气流并将所述气流朝向所述压缩机叶轮(11)所处的区域(14)引导，以及
-提供排气并在所述气流上的喷射位置处将所述排气喷射到所述气流中，
其中所述排气以至少两个单独的排气流的形式提供，所述排气流被从所述气流的不同侧朝向所述气流上的喷射位置引导。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少两个单独的排气流中的每个被直接地喷射到所述气流中，而不首先与任何其他排气流混合。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述单独的排气流通过分离单个供应排气流获得。
22.一种制造系统(100)的方法，所述系统配置为向压缩机(10)的压缩机叶轮(11)供应空气和排气的混合物，所述方法包括：
-提供主通道(30)并将所述主通道(30)布置为在其出口端(33)处通入所述压缩机叶轮(11)所处的区域(14)中，以及
-提供被设计为分配器的排气供应布置(20)，所述分配器包括至少两个单独的排气供应通道(22、23、24、25)，所述排气供应通道沿其长度的大部分彼此分离，并且将所述排气供应布置(20)连接到所述主通道(30)。
23.根据权利要求22所述的方法，其中将所述排气供应布置(20)连接到所述主通道(30)是在所述排气供应通道(22、23、24、25)的端部处完成的。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少两个排气供应通道(22、23、24、25)在所述主通道(30)上的不同外围位置处连接到所述主通道(30)。
25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中提供所述主通道(30)包括提供至少两个单独的部件并将两个单独的部件连结在一起。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20050558A1 (it) * 2005-08-05 2007-02-06 Fiat Ricerche Motocompressore a piu' stadi per la compressione di fluidi, ad esempio per autoveicoli
WO2015091268A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Trimmsteller für mindestens einen verdichter und brennkraftmaschine
DE102014216163A1 (de) * 2014-08-14 2016-02-18 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
FR3033597B1 (fr) * 2015-03-11 2018-09-07 Renault S.A.S Connecteur d'entree de turbocompresseur avec diffuseur de gaz egr
EP3332105A1 (en) * 2015-08-07 2018-06-13 Borgwarner Inc. A pulse-separated axial turbine stage with radial-axial inlet guide vanes
FR3058185B1 (fr) * 2016-10-28 2018-11-02 Renault S.A.S. Circuit d'admission d'air d'un moteur suralimente

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