DE102004036506A1 - Compressor for internal combustion engine turbocharger has compressor wheel with coaxial turbine wheel and fed radially with combustion air - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter in einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a compressor in an exhaust gas turbocharger for one Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Aus
der Druckschrift
Ein
weiterer Abgasturbolader wird in der Druckschrift
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Ansprechverhalten einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader zu verbessern. Es soll insbesondere ein drosselklappenfreier Betrieb der Brennkraftmaschine möglich und der Abgasturbolader in einem weiten Betriebsbereich einsetzbar sein.Of the Invention is based on the problem, the response of a Internal combustion engine with turbocharger to improve. It should in particular a throttle-free operation of the internal combustion engine possible and the exhaust gas turbocharger can be used in a wide operating range.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This Problem is inventively with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.
Das erfindungsgemäße Verdichterrad zeichnet sich durch zwei besondere Merkmale aus: Zum einen ist dem Verdichterrad eine Dralleinrichtung vorgelagert, über die radial Verbrennungsluft dem Verdichterrad zuzuführen ist. Zum anderen ist ein Vorsatzläuferrad im Verdichtereinlasskanal angeordnet, welcher axial verschoben werden kann, wobei die Radaußenseite des Vorsatzläuferrades in einer der Dralleinrichtung angenäherten Position ein Zuströmkanal begrenzt, über den die Verbrennungsluft zur Dralleinrichtung geführt wird. Über diesen Zuströmkanal wird dem Verdichterrad insbesondere bei niedrigen Lasten und Drehzahlen, also nahe dem Motorleerlaufpunkt, die Verbrennungsluft radial zugeführt, wobei ein Druckgefälle über dem Verdichterrad für den Antrieb des Verdichterrades ausgenutzt werden kann. Das Drallgitter sorgt für einen zusätzlichen Drall der zuströmenden Verbrennungsluft für einen verbesserten Antrieb des Verdichterrades. Die Drehzahl des Laders wird bereits bei einem Betrieb nahe des Motorleerlaufpunktes auf einem erhöhten Niveau gehalten, wodurch insbesondere das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird, da der Lader im Falle einer vom Fahrer erzeugten Leistungsanforderung schneller hochdrehen kann, als dies im Stand der Technik möglich ist.The Compressor wheel according to the invention is characterized by two special features: First, the Compressor wheel upstream of a swirling device, over the Radial combustion air is supplied to the compressor wheel. The other is one Vorsatzläuferrad arranged in the compressor inlet passage, which are axially displaced can, with the outside of the wheel Inducer wheel in an approximated position of the swirl device, an inflow channel is delimited over the the combustion air is passed to the swirl device. About this inflow channel is the compressor wheel especially at low loads and speeds, So near the engine idling point, the combustion air supplied radially, wherein a pressure gradient across the Compressor wheel for the Drive the compressor wheel can be exploited. The vortex grid takes care of an additional twist the inflowing Combustion air for an improved drive of the compressor wheel. The speed of the The loader is already in operation near the engine idling point on an elevated Level, whereby in particular the response of the Internal combustion engine is improved, since the loader in case of a can increase the power demand generated by the driver faster, as this is possible in the prior art is.
Das Vorsatzläuferrad übernimmt eine doppelte Funktion. Zum einen ist das Vorsatzläuferrad gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung in eine Kopplungsposition mit dem Verdichterrad axial zu verstellen, wodurch das Verdichterrad einen zusätzlichen Antrieb über das Vorsatzläuferrad erfährt. Zum anderen begrenzt das Vorsatzläuferrad mit seiner Radaußenseite den Zuströmkanal, der über die Dralleinrichtung radial in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Hierdurch ist zugleich der Strömungsweg axial auf das Verdichterrad versperrt, so dass die gesamte, zuzuführende Verbrennungsluft den Weg über den Zuströmkanal und die Dralleinrichtung nehmen muss und radial auf das Verdichterrad geführt wird.The Vorsatzläuferrad takes over a double function. Firstly, the Vorsattläuferrad according to a particularly advantageous embodiment to move axially into a coupling position with the compressor wheel, whereby the compressor wheel an additional drive over the Vorsatzläuferrad experiences. To the others limited the Vorsatzläuferrad with its wheel outside the inflow channel, the over the swirl device opens radially into the compressor inlet channel. hereby At the same time, the flow path is axial locked on the compressor wheel, so that the entire supply of combustion air the way over the inflow channel and the swirl device must take and radially on the compressor wheel to be led.
Wird dagegen das Vorsatzläuferrad in eine Entkopplungsstellung verschoben, in welcher die drehfeste Verbindung mit dem Verdichterrad gelöst ist, ist zweckmäßigerweise das Vorsatzläuferrad auch so weit von der Dralleinrichtung entfernt, dass die Begrenzung des Zuströmkanals wegfällt, wodurch eine unmittelbare, axiale Anströmung des Verdichterrades ermöglicht wird. Dies entspricht der üblichen Betriebsweise des Verdichters zur Komprimierung zuzuführender Verbrennungsluft bei höheren Motorlasten und -drehzahlen.Becomes but the Vorsatzläuferrad shifted in a decoupling position, in which the non-rotatable Connection is solved with the compressor, is expediently the Vorsaktläuferrad too so far away from the twisting device that the limitation of the inflow channel disappears, whereby a direct, axial flow of the compressor wheel is made possible. This corresponds to the usual Operating mode of the compressor for compression zuzuführender Combustion air at higher engine loads and speeds.
In einer bevorzugten Ausführung ist dem Vorsatzläuferrad ein einstellbares Leitgitter vorangestellt, das zweckmäßig das Vorsatzläuferrad radial umgreift. Die auf das Vorsatzläuferrad auftreffende Verbrennungsluft muss zunächst das Leitgitter passieren. Mit Hilfe des Leitgitters ist der wirksame Anströmquerschnitt zum Vorsatzläuferrad veränderlich einstellbar. Hierdurch kann der auf das Vorsatzläuferrad auftreffende Antriebsdrall signifikant gesteigert werden. Da das Leitgitter die Anströmseite des Vorsatzläuferrades von dessen Abströmseite separiert, kann insbesondere bei einer Stauposition des Leitgitters, in welcher der wirksame Querschnitt minimiert ist, ein hohes Druckgefälle über dem Vorsatzläuferrad eingestellt werden, welches die Luftströmung begünstigt. Aufgrund des Druckgefälles weist die das Leitgitter passierende Verbrennungsluft eine hohe Strömungsgeschwindigkeit auf, unter der die Verbrennungsluft auf die Beschaufelung des Vorsatzläuferrades auftrifft und diesem einen Antriebsdrall versetzt. Im Falle einer Kopplung zwischen dem Vorsatzläuferrad und dem Verdichterrad erfährt daraufhin auch das Verdichterrad eine Beschleunigung und wird auf einem hohen Drehzahlniveau gehalten. Das Vorsatzläuferrad ist zur Verbesserung der Turbinenwirkung vorteilhaft als Turbinenrad ausgeführt, welches radial angeströmt wird.In a preferred embodiment, the Vorsatzläuferrad preceded by an adjustable guide grid, which expediently surrounds the Vorsatzläuferrad radially. The incident on the Vorsatzläuferrad combustion air must first pass through the baffle. With the help of the Leitgitters the effective flow cross section for Vorsatzläuferrad is variably adjustable. As a result, the drive spin impinging on the auxiliary rotor wheel can be significantly increased. Since the guide grid separates the inflow side of the Vorsatzläuferrades from the downstream side, especially at a stowage position of the guide grid, in which the effective cross-section is minimized, a high pressure gradient can be adjusted via the Vorsatzläuferrad, which favors the air flow. Due to the pressure gradient, the combustion air passing through the guide grid has a high flow velocity, below which the combustion air impinges on the blading of the auxiliary rotor wheel and displaces it with a drive swirl. In the case of a coupling between the Vorsattläuferrad and the compressor then thereupon the compressor wheel undergoes acceleration and is maintained at a high speed level. The Vorsatzläuferrad is advantageously designed to improve the turbine effect as a turbine wheel, which is radially impinged.
In der der Dralleinrichtung angenäherten Position des Vorsatzläuferrades strömt die Verbrennungsluft zunächst über das Leitgitter radial auf das Vorsatzläuferrad und treibt dieses an und wird im weiteren Verlauf über den Zuströmkanal, dessen eine Wandseite über einen axialen Teilabschnitt von der Radaußenseite gebildet wird, und die Dralleinrichtung radial auf das Verdichterrad geführt. Man erreicht dadurch den Effekt, dass das Verdichterrad von dem mit ihm gekoppelten Vorsatzläuferrad einen Antrieb erfährt und außerdem einen zusätzlichen Antriebsdrall über die radial über die Dralleinrichtung zugeführte Verbrennungsluft erhält. Dieser Betrieb des Verdichters wird insbesondere im leerlaufnahen Motorbetriebspunkt durchgeführt, in welchem zweckmäßigerweise sowohl die Dralleinrichtung, welche dem Verdichterrad vorgelagert ist, als auch das Leitgitter, welches dem Vorsatzläuferrad vorgelagert ist, jeweils in einer minimierenden Stauposition stehen, wodurch die durchströmende Verbrennungsluft auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird und dem Vorsatzläuferrad bzw. dem Verdichterrad einen entsprechend hohen Impuls versetzt.In which approximated the swirl device Position of the intentional wheel flows the combustion air over the first Guide grid radially on the Vorsatzläuferrad and drives this and will be over in the further course the inflow channel, whose one wall side over an axial section is formed from the outside of the wheel, and the swirl device is guided radially onto the compressor wheel. you achieved by the effect that the compressor wheel of the with coupled to him Vorsachläuferrad experiences a drive and also An additional Drive spin over the radially over the swirl device supplied Combustion air receives. This operation of the compressor is particularly close to idle Engine operating point performed, in which expediently both the swirl device which precedes the compressor wheel is, as well as the guide grid, which the Vorsatzläuferrad is upstream, each in a minimizing stowage position, whereby the flowing through Combustion air is accelerated to high speeds and the Vorsatzläuferrad or the compressor wheel offset a correspondingly high pulse.
Mit zunehmender Motorlast bzw. Motordrehzahl kann das Vorsatzläuferrad von seiner der Dralleinrichtung angenäherten Position axial entfernt werden, wodurch die Wandung des Zuströmkanals zur Dralleinrichtung wegfällt bzw. durchbrochen wird und ein unmittelbarer, direkter Strömungsweg zur Stirnseite des Verdichterrades hin freigegeben ist. Zunächst bleibt das Leitgitter noch in einer Funktionsposition, in welcher die zuzuführende Verbrennungsluft gezwungen ist, das Leitgitter zu passieren, wodurch dem Vorsatzläuferrad ein Drall versetzt wird, das insbesondere noch in Kopplungsstellung mit dem Verdichterrad steht. Das Leitgitter steht zweckmäßig in dieser Betriebsweise in Öffnungsstellung, in der der wirksame Strömungsquerschnitt vergrößert ist.With increasing engine load or engine speed can the Vorsatzläuferrad axially removed from its position approximating the twisting device be, whereby the wall of the inflow channel to the swirl device disappears or is broken through and a direct, direct flow path is released towards the front side of the compressor wheel. At first it stays the guide grid still in a functional position in which forced the combustion air to be supplied is to pass the baffle, causing the Vorsatzläuferrad a twist is offset, especially in the coupling position with the compressor wheel is. The guide grid is appropriate in this Operating mode in open position, in the effective flow cross-section is enlarged.
Bei hohen Motorlasten und Motordrehzahlen wird das Vorsatzläuferrad vorteilhaft axial noch weiter vom Verdichterrad entfernt, bis die Kopplung mit dem Verdichterrad aufgehoben ist. In dieser Situation ist zweckmäßig auch das dem Vorsatzläuferrad vorgelagerte Leitgitter aus dem direkten Strömungsweg der Verbrennungsluft heraus geführt, so dass die Verbrennungsluft das Leitgitter nicht mehr durchströmt, sondern ohne das Leitgitter und das Vorsatzläuferrad zu passieren direkt axial auf das Verdichterrad auftrifft.at high engine loads and engine speeds is the Vorsatzläuferrad advantageously axially further away from the compressor wheel until the Coupling with the compressor wheel is canceled. In this situation is appropriate too that the Vorsatzläuferrad upstream guide grille from the direct flow path of the combustion air led out, so that the combustion air no longer flows through the guide grid, but without passing the baffle and the Vorsatzläuferrad directly impinges axially on the compressor wheel.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are the same components with the same reference numerals.
Die
in
Stromab
des Verdichters
Des
Weiteren ist eine Abgasrückführeinrichtung
Sämtliche
Aggregate der Brennkraftmaschine
Wie
der Schnittdarstellung nach
Die
Kopplung zwischen dem Vorsatzläuferrad
Das
Vorsatzläuferrad
Der
Anströmseite
vorgelagert ist ein radial umgreifendes Leitgitter
Befindet
sich das Vorsatzläuferrad
In
der gezeigten Kopplungsposition des Vorsatzläuferrades
Zwischen
dem Radrücken
des Vorsatzläuferrades
Dem
Verdichterrad
In
der gezeigten Kopplungsstellung des Vorsatzläuferrades
In
der angenäherten
Position begrenzt der Radkörper
des Vorsatzläuferrades
Bewegt
sich das Vorsatzläuferrad
Unabhängig von
der axialen Stellbewegung des Vorsatzläuferrades
Bewegt
sich das Vorsatzläuferrad
Der
Grundaufbau des in
Der
Verdichter
Der
Stempel
Die
in Pfeilrichtung
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004036506A DE102004036506A1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Compressor for internal combustion engine turbocharger has compressor wheel with coaxial turbine wheel and fed radially with combustion air |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004036506A DE102004036506A1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Compressor for internal combustion engine turbocharger has compressor wheel with coaxial turbine wheel and fed radially with combustion air |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004036506A1 true DE102004036506A1 (en) | 2006-04-06 |
Family
ID=36061767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004036506A Withdrawn DE102004036506A1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Compressor for internal combustion engine turbocharger has compressor wheel with coaxial turbine wheel and fed radially with combustion air |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004036506A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7444814B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-11-04 | Daimler Ag | Internal combustion engine having a compressor in the induction system and method for this |
-
2004
- 2004-07-28 DE DE102004036506A patent/DE102004036506A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7444814B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-11-04 | Daimler Ag | Internal combustion engine having a compressor in the induction system and method for this |
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