Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Verdichters
einer Brennkraftmaschine dahingehend zu verbessern, dass bei niedrigen
Lasten und niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein verbesserter
Turbinenbetrieb des Verdichters erreicht wird. Dabei soll ein herkömmlicher
Betrieb des Verdichters bei hohen Lasten und hohen Drehzahlen der
Brennkraftmaschine aufrechterhalten bleiben.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 9 gelöst. Die
Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
Der
erfindungsgemäße Verdichter
einer Brennkraftmaschine weist zur Wirkungsgradsteigerung des Verdichters
in einem Gehäuse
einen Sekundärkanal
auf. In einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bei niedrigen
Lasten, insbesondere in einem sogenannten Kaltluft-Turbinenbetrieb,
wird die Ladeluft über
ein radial angeordnetes Leitgitter dem Verdichterrad zugeführt, wobei
zwischen Schaufeln des Verdichterrades und der Ladeluft ein Impulsaustausch
stattfindet. Auf diese Weise wird bei niedrigen Lasten und niedrigen
Drehzahlen der Brennkraftmaschine der Unterdruck stromab des Verdichters
und der damit einhergehende Druckabfall über dem Verdichter für einen
Antrieb des Verdichterrades ausgenutzt. Dadurch kann die Drehzahl
des Verdichterrades auf einem erhöhten Niveau gehalten werden.
Die Ladeluft trifft mit hoher Umfangsgeschwindigkeitskomponente
auf die Schaufeln des Verdichterrades, wobei der Impulsaustausch
stattfindet. Der Impulsaustausch zwischen den Schaufeln und der
Ladeluft ist im Kaltluft-Turbinenbetrieb in einem Schaufeleintrittsbereich
nahe dem Zusatzkanal am größten und weist
in Strömungsrichtung
einen großen
negativen Gradienten auf. In einem Schaufelbereich stromab des Schaufeleintrittsbereiches,
in welchem kein Impulsaustausch stattfindet, unterliegt die Strömung einem
Zentrifugalfeld, so dass hier, im Gegensatz zum Schaufeleintrittsbereich,
Leistung aufgenommen wird. Um die Leistungsaufnahme in diesem Schaufelbereich
zu verringern und dadurch eine Wirkungsgradsteigerung zu erzielen,
ist erfindungsgemäß der Sekundärkanal stromauf
des Diffusorkanals vorgesehen. Der Sekundärkanal mündet zur Weiterleitung der
Ladeluft in den Spiralkanal.
In
einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist der Sekundärkanal im
Gehäuse
in einem Schaufelbereich A der Schaufeln des Verdichterrads vorgesehen.
Im Kaltluft-Turbinenbetrieb liegt im Schaufelbereich A der größte Impulsaustausch
vor, so dass bei einer Weiterleitung der Ladeluft aus dem Schaufelbereich
A durch den Sekundärkanal
in den Spiralkanal die Leistungsaufnahme im dem Schaufelbereich stromab
des Schaufelbereichs A vermindert ist und daher eine Wirkungsgradsteigerung
des Verdichters im Kaltluftturbinenbetrieb erzielbar ist.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist im Sekundärkanal eine
Sperrvorrichtung vorgesehen, über
die die Strömung
der Ladeluft steuerbar ist.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Sperrvorrichtung
vorzugsweise in Form eines axial verschiebbaren Schiebers ausgebildet.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 5 weist die Sperrvorrichtung
zur teilweisen oder vollständigen
Freigabe des Sekundärkanals eine
erste Ausnehmung auf. Eine teilweise oder vollständige Freigabe des Diffusorkanals
erfolgt über eine
zweite Ausnehmung der Sperrvorrichtung. Durch die Ausnehmungen ist
eine betriebspunktabhängige
Steuerung möglich,
derart, dass zu jedem Betriebpunkt ein maximaler Wirkungsgrad erzielbar ist.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist zur Vermeidung
von Strömungsverlusten im
Gehäuse
im Bereich der Sperrvorrichtung mindestens ein Dichtelement vorgesehen.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist die Sperrvorrichtung
mit einer axial verschiebbaren Matrize der Leitvorrichtung verbunden. Vorteilhafterweise
ist eine Positionierung der Sperrvorrichtung mittels der Matrize
durchführbar,
so dass ein einziges Stellglied zur Positionierung der Matrize und
der Sperrvorrichtung genügt.
In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist der Leitgitterring
axial verschiebbar im Gehäuse
angeordnet und die Sperrvorrichtung ist mit dem axial verschiebbaren
Leitgitterring verbunden. Da im Kaltluft-Turbinenbetrieb der Leitgitterring
und die Sperrvorrichtung gemeinsam vorteilhaft wirksam sind, ist
ihre Positionierung gemeinsam einstellbar. Somit ist eine Verstellvorrichtung
zur Positionierung des Leitgitterrings und der Sperrvorrichtung
ausreichend.
Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen
Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdichter gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
mit einer Sperrvorrichtung in einer Stellung, die in einem Kaltluft-Turbinenbetrieb
im unaufgeladenen Betriebsbereich bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine
vorgesehen ist,
2 einen
Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verdichter
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
mit der Sperrvorrichtung in einer Stellung, die in einem Kaltluft-Turbinenbetrieb
im unaufgeladenen Betriebsbereich bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine
vorgesehen ist,
3 einen
Schnitt durch den Verdichter gemäß 2,
bei der die Sperrvorrichtung sich in einer Stellung befindet, welche
in einem Übergangsbereich
von einem unaufgeladenen in einen aufgeladenen Betriebsbereich bei
niedrigen bis mittleren Lasten der Brennkraftmaschine vorgesehen
ist und
4 einen
Schnitt durch den Verdichter gemäß 2,
bei der die Sperrvorrichtung sich in einer Stellung befindet, welche
in einem aufgeladenen Betriebsbereich bei mittleren und hohen Lasten
der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
In
den Figuren sind alle gleichen oder gleich wirkenden Bauteile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Eine
Brennkraftmaschine weist einen Ansaugtrakt und einen Abgasstrang
auf. Die Brennkraftmaschine ist zum Beispiel als Ottomotor ausgeführt. Der
Brennkraftmaschine ist in ihrem Ansaugtrakt ein in 1 dargestellter
Verdichter 1 zugeordnet. Der Verdichter 1 weist
ein Verdichterrad 2 auf, welches in einem Gehäuse 3 drehbar
gelagert ist. Das Verdichterrad 2 ist mit einer Welle 5 verbunden
und umfasst eine mit der Welle 5 drehfest verbundenen Nabe 4 und
auf der Nabe 4 vorgesehene Schaufeln 6. Im Verdichter 1 wird
im aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine angesaugte Ladeluft
auf einen höheren
Ladedruck verdichtet.
Das
Gehäuse 3 weist
stromauf des Verdichterrades 2 einen Ansaugkanal 7 auf.
In den Ansaugkanal 7 ist eine Leitvorrichtung 8 eingebracht.
Mittels der Leitvorrichtung 8 ist der Ansaugkanal 7 in
einen axialen Anströmkanal 9 und
einen Zusatzkanal 10 aufgeteilt, so dass die Strömung sowohl über den
axialen Anströmkanal 9 als
auch über
den Zusatzkanal 10 leitbar ist. Über den axialen Anströmkanal 9 erfolgt eine
axiale Anströmung
des Verdichterrades 2. Über den
Zusatzkanal 10 trifft die Strömung mit hoher Umfangsgeschwindigkeitskomponente
auf das Verdichterrad 2.
Stromab
des Verdichterrades 2 ist im Gehäuse 3 ein Diffusorkanal 11 ausgebildet,
welcher in einen Spiralkanal 12 mündet.
Die
Leitvorrichtung 8 ist zweiteilig ausgeführt, wobei ein erster Teil
als Stempel 13 und ein zweiter Teil als Matrize 14 ausgebildet
sind. Sowohl der Stempel 13 als auch die Matrize 14 sind
im ersten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verdichters 1 axial
verschiebbar im Gehäuse 3 gelagert. Die
axiale Verschiebung des Stempels 13 erfolgt über ein
nicht näher
dargestelltes Stellglied, das am Stempel 13 zur axialen
Verschiebung angreift. Der Stempel 13 stellt ein Sperrorgan
dar, dessen konisch zulaufendes Ende in seiner Schließstellung,
wie in 1 angedeutet, an einem entsprechend aufgeweitet
ausgebildeten Ende der hülsenförmigen Matrize 14 anliegt,
so dass die Ansaugluft nur im parallel zum Ansaugkanal 9 verlaufenden
Zusatzkanal 10 strömt.
Für Betriebspunkte,
bei denen unmittelbar am Zylindereingang der Brennkraftmaschine
ein Unterdruck herrscht, so dass über dem Verdichter 1 ein Druckabfall
entsteht, kann dieser Druckabfall für einen sogenannten Kaltluft-Turbinenbetrieb
ausgenutzt werden. Dies sind im Allgemeinen Betriebspunkte bei niedriger
Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine. In diesen Betriebspunkten reicht
die Exergie des Abgases nicht aus, um ein hohes Drehzahlniveau des
Abgasturboladers aufrecht zu erhalten.
Der
sogenannte Kaltluft-Turbinenbetrieb des Verdichterrades 2 wird
durch eine Anströmung
des Verdichterrades 2 über
den Zusatzkanal 10 bewirkt, wobei die dem Verdichterrad 2 zugeführte Ladeluft Drall
behaftet ist. Die Matrize 14 ist so positioniert, dass
ein dem Betriebspunkt entsprechend ausreichend großer Strömungsübergangsquerschnitt 15 vom
Zusatzkanal 10 auf das Verdichterrad 2 vorliegt.
Zusätzlich ist
zur Drallerzeugung im Zusatzkanal 10 an seinem dem Verdichterrad 2 zugewandten
radialen Endabschnitt ein Leitgitterring 16 mit Leitgitterschaufeln 17 eingebracht.
Die im Strömungsübergangsquerschnitt 15 liegenden
Leitgitterschaufeln 17 können betriebspunktabhängig in
eine dem Verdichterrad 2 zugewandte Aussparung 18 der Matrize 14 eingeführt werden.
Im
ersten Ausführungsbeispiel
erfolgt die Positionierung der Matrize 14 über den
axial verschiebbaren Stempel 13 sowie ein in 1 angedeutetes Federelement 35.
Die Matrize 14 stützt sich über das im
Gehäuse 3 untergebrachte
Federelement 35 am Gehäuse 3 ab,
wobei das Federelement 35 auf die Matrize 14 in
Richtung auf den Stempel 13 kraftbeaufschlagend wirkt.
Die Matrize 14 kann axial in den beiden Richtungen des
Doppelpfeils 27 verschoben werden.
Bei
niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine
ist der Stempel 13 so positioniert, dass der Stempel 13 an
der Matrize 14 anliegt. In dem Kontaktbereich ist zweckmäßig eine Dichtvorrichtung 20 vorgesehen,
welche in einer im Stempel 13 vorgesehenen Nut 20a untergebracht
ist. Die Dichtvorrichtung 20 könnte auch in einer in der Matrize 14 vorgesehenen
Nut untergebracht sein.
Bei
mittleren und hohen Lasten und mittleren und hohen Drehzahlen der
Brennkraftmaschine ist die Luftzufuhr über den Zusatzkanal 10 überwiegend unterbunden.
Der Stempel 13 ist dabei soweit vom Verdichterrad 2 entfernt
angeordnet, dass ein Kontakt zwischen dem Stempel 13 und
der Matrize 14 aufgehoben ist. Die Matrize 14 ist
dabei soweit vom Verdichterrad 2 entfernt verschoben, dass
die Ladeluft nahezu vollständig
nur axial über
den axialen Anströmkanal 9 strömt, um dann
auf das Verdichterrad 2 zu treffen.
In 1 ist
eine Position der Leitvorrichtung 8 für den Kaltluft-Turbinenbetrieb
im unaufgeladenen Betriebsbereich bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine
dargestellt, in der Ladeluft dem Verdichterrad 2 ausschließlich über den
Zusatzkanal 10 zugeführt
ist. Der Stempel 13 ist dabei so positioniert, dass ein
Kontakt des Stempels 13 mit der Matrize 14 vorliegt.
Zusätzlich
sind die Leitgitterschaufeln 17 nahezu vollständig von
der vom Stempel 13 beaufschlagten Matrize 14 in
deren Aussparung 18 aufgenommen.
Der
gestrichelt dargestellte Pfeil X kennzeichnet den Strömungsverlauf
im Kaltluft-Turbinenbetrieb eines entsprechend dem Stand der Technik ausgebildeten
Verdichters. Der Zusatzkanal 10 ist bis auf seinen minimalen
Strömungsübergangsquerschnitt 15 geschlossen.
Die Ladeluft trifft unter Drall in einem Schaufelbereich A auf die
Schaufeln 6 auf, wobei der Schaufelbereich A einen Schaufelbereich kennzeichnet,
in dem im Kaltluft-Turbinenbetrieb
der größte Teil
des Impulsaustausches zwischen den Schaufeln 6 und der
Ladeluft erfolgt. Aus dem Schaufelbereich A strömt die Ladeluft größtenteils
zurück
in den axialen Anströmkanal 9.
Von dort trifft sie wieder auf die Schaufeln 6, allerdings
dann in einen anderen Schaufelbereich B, der stromab des Schaufelbereiches
A liegt. Der Schaufelbereich B kennzeichnet einen Schaufelbereich,
in dem im Kaltluft-Turbinenbetrieb ein im Vergleich zum Schaufelbereich
A wesentlich geringerer Impulsaustausch zwischen den Schaufeln 6 und
der Ladeluft erfolgt. Ausgehend vom Schaufelbereich B strömt die Ladeluft über einen
weiteren Schaufelbereich C, der stromab der Schaufelbereiche A und
B liegt, in den Diffusorkanal 11. Im Schaufelbereich C
unterliegt die durchströmende Luft
einem Zentrifugalfeld, wodurch zwangsläufig eine unerwünschte Leistungsaufnahme
des Verdichterrades erfolgt.
Strömungstechnisch
betrachtet, liegt eine Hintereinanderschaltung einer Kaltluft-Turbine (Schaufelbereich
A) mit einem Verdichter (Schaufelbereich B und C) vor, wobei die
vom Verdichter aufgenommene Leistung den Wirkungsgrad des Verdichters
im Kaltluft-Turbinenbetrieb reduziert.
Zur
Wirkungsgradsteigerung des Verdichters 1 im Kaltluft-Turbinenbetrieb ist
erfindungsgemäß zur Verhinderung
der Strömung
in die Schaufelbereiche B und C im Gehäuse 3 ein Sekundärkanal 21 stromauf
des Diffusorkanals 11 im Bereich des Schaufelbereichs A
ausgebildet. Der Sekundärkanal 21 mündet in
den Spiralkanal 12. Durch die Ausbildung des Sekundärkanals 21 im
Schaufelbereich A der Schaufeln 6 ergibt sich eine Strömung entsprechend
dem durchgezogen dargestellten Pfeil Y. Die unter Drall auf die
Schaufeln 6 im Schaufelbereich A auftreffende Ladeluft
wird nach dem Impulsaustausch mit dem Verdichterrad 2 nicht
in den Schaufelbereich C weitergeleitet, sondern über den
Sekundärkanal 21 aus dem
Schaufelbereich A abgeführt.
Die Ladeluft wird somit dem Zentrifugalfeld des Verdichterrades 2 entzogen.
Zur Maximierung des Impulsaustausches ist zwischen dem Verdichterrad 2 und
dem Leitgitterring 16 ein Minimalspalt 31 anzustreben.
Um
ein Rückströmen der
Ladeluft aus dem Spiralkanal 12 in den Diffusorkanal 11 und
von dort weiter in den Schaufelbereich C zu vermeiden, ist eine
Sperrvorrichtung 22 vorgesehen. Die Sperrvorrichtung 22 ist
zum Beispiel als axial verschiebbarer Schieber ausgeführt, der
eine Strömung
im Diffusorkanal 11 und im Sekundärkanal 21 unterbinden
kann.
Die
Sperrvorrichtung 22 weist zur Steuerung der Durchströmung zwei
Ausnehmungen auf, eine erste Ausnehmung 23, welche dem
Sekundärkanal 21 zugeordnet
ist und eine zweite Ausnehmung 24, welche dem Diffusorkanal 11 zugeordnet
ist.
In
einer in 1 dargestellten Schließstellung
der Sperrvorrichtung 22 ist der Sekundärkanal 21 von der
ersten Ausnehmung 23 freigegeben, derart, dass die Strömung vom
Sekundärkanal 21 in
den Spiralkanal 12 strömt.
Der Diffusorkanal 11 wird hingegen von der Sperrvorrichtung 22 verschlossen.
In
einer nicht näher
dargestellten Offenstellung der Sperrvorrichtung 22 ist
der Diffusorkanal 11 von der zweiten Ausnehmung 24 freigegeben,
derart, dass die Strömung
in den Diffusorkanal 11 strömt. In der Offenstellung ist
der Sekundärkanal 21 von
der Sperrvorrichtung 22 verschlossen. Diese Stellung der
Sperrvorrichtung 22 entspricht dem Betriebszustand hoher
Motorlasten beziehungsweise Motordrehzahlen, bei dem die Ladeluft
dem Verdichterrad 2 größtenteils über den
axialen Anströmkanal 9 zugeführt wird.
In
einer nicht näher
dargestellten Zwischenstellung der Sperrvorrichtung 22 ist
der Sekundärkanal 21 über die
erste Ausnehmung 23 teilweise freigegeben. Ebenso ist der
Diffusorkanal 11 über
die zweite Ausnehmung 24 teilweise freigegeben. Ein Teil
der Strömung
strömt über den
Diffusorkanal 11 in den Spiralkanal 12, während der
andere Teil der Strömung über den
Sekundärkanal 21 in
den Spiralkanal 12 strömt.
Je nach Freigabe der Kanäle 11, 21 über die
Ausnehmungen 23, 24 ist ein Mischbetrieb zwischen
Kaltluftturbinenbetrieb und Verdichterbetrieb realisierbar.
Der
Sperrvorrichtung 22 sind zur Abdichtung des Sekundärkanals 21 Dichtelemente 25 im
Gehäuse 3 zugeordnet.
Die Sperrvorrichtung 22 ist im Gehäuse 3 axial verschiebbar
gelagert. Über
zumindest zwei Dichtelemente 25, die beidseitig des Sekundärkanals 21 in
einer Nut 25a im Gehäuse 3 untergebracht
sind, erfolgt eine Abdichtung des Sekundärluftkanals 21 beziehungsweise
des Diffusorkanals 11 im Gehäuse 3.
Die
Sperrvorrichtung 22 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel über ein
Verbindungselement 26 mit der Matrize 14 fest
verbunden, derart, dass die Sperrvorrichtung 22 über die
Matrize 14 vom Stempel 13 verschiebbar ist. Vorteilhafterweise
entfällt
dadurch eine Verstelleinrichtung zur Positionierung der Sperrvorrichtung 22.
Es
ergeben sich für
das erste Ausführungsbeispiel
die nachfolgend beschriebenen Positionen der Leitvorrichtung 8 und
der Sperrvorrichtung 22 im Betrieb der Brennkraftmaschine.
Wie
die 1 zeigt, versperrt der Stempel 13 im
Kaltluft-Turbinenbetrieb
im unaufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine den axialen Anströmkanal 9,
wobei die Matrize 14 so positioniert ist, dass über die
weitgehend eingeschobenen Leitgitterschaufeln 17 ein Strömungsübergangsquerschnitt 15 freigegeben
ist. Der Diffusorkanal 11 ist von der Sperrvorrichtung 22 vollständig geschlossen. Zugleich
gibt die Sperrvorrichtung 22 über die erste Ausnehmung 23 den
Sekundärkanal 21 frei.
Nicht
näher dargestellt
ist eine Stellung des Stempels 13 in einem Übergangsbereich
vom unaufgeladenen in den aufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine,
in der kein Kontakt zwischen der Matrize 14 und dem Stempel 13 vorliegt.
Die erste Ausnehmung 23 gibt den Sekundärkanal 21 frei, wobei
der Diffusorkanal 11 teilweise von der zweiten Ausnehmung 24 freigegeben
ist.
In
einer nicht näher
dargestellten, weiteren Stellung des Stempels 13 im aufgeladenen
Betriebsbereich bei mittlerer und hoher Last der Brennkraftmaschine
ist entsprechend dem Motorbetriebspunkt der axiale Anströmkanal 9 freigegeben.
Der Sekundärkanal 21 ist
von der Sperrvorrichtung 22 geschlossen. Die zweite Ausnehmung 24 der
Sperrvorrichtung 22 gibt den Diffusorkanal 11 vollständig frei.
In
den 2, 3 und 4 ist ein
zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verdichters 1 dargestellt.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel 13 feststehend im axialen Anströmkanal 9 angeordnet.
Die Sperrvorrichtung 22 ist mit dem Leitgitterring 16 fest
verbunden und gemeinsam mit dem Leitgitterring 16 axial verschiebbar.
Der Leitgitterring 16 bildet einen Teil der Wandung des
Sekundärkanals 21,
der bei betätigter
Sperrvorrichtung 22 den Sekundärkanal 21 schließt. Der
Leitgitterring 16 ist ein Teil der Sperrvorrichtung 22 und
bildet auch eine Wandung des Zusatzkanals 10.
Die
Verschiebung der Sperrvorrichtung 22 und des Leitgitterrings 16 erfolgt über ein
schematisch dargestelltes Stellelement 22a. Das Stellelement 22a ist
axial verstellbar. Zur Begrenzung eines maximalen Stellweges weist
das Stellelement einen ersten Begrenzungsanschlag 22b und
einen zweiten Begrenzungsanschlag 22c auf, wobei zur Dämpfung ein
stoßdämpfendes
Element 22d, beispielsweise eine Feder, dem ersten Begrenzungsanschlag 22b vorgeschaltet
ist. Die Matrize 14 ist unabhängig von der Sperrvorrichtung 22 beziehungsweise
vom Leitgitterring 16 über
ein nicht näher
dargestelltes Stellglied axial verschiebbar. Zur Abdichtung des
Sekundärkanals 21 gegen
den Zusatzkanal 10 ist dem Leitgitterring 16 an
einer dem Gehäuse 3 zugewandten, den
Leitschaufeln 17 gleichgerichteten Fläche 28 ein Dichtelement 25 in
einer Nut 25a zugeordnet.
Es
ergeben sich für
das zweite Ausführungsbeispiel
des Verdichters 1 die nachfolgend beschriebenen Positionen
der Leitvorrichtung 8 und der Sperrvorrichtung 22 im
Motorbetrieb der Brennkraftmaschine.
Wie
die 2 zeigt, ist im Kaltluft-Turbinenbetrieb im unaufgeladenen
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die Matrize 14 so
positioniert, dass der axiale Anströmkanal 9 aufgrund
des Kontaktes von Matrize 14 und Stempel 13 geschlossen ist.
Der betriebspunktabhängige
Strömungsübergangsquerschnitt 15 ist über eine
axiale Verschiebung des Leitgitterrings 16 steuerbar. Der
Diffusorkanal 11 ist von der Sperrvorrichtung 22 verschlossen, wobei
der Sekundärkanal 21 von
der ersten Ausnehmung 23 freigegeben ist.
Wie
die 3 zeigt, ist in einem Übergangsbereich vom unaufgeladenen
in den aufgeladenen Betriebsbereich die Matrize 14 so positioniert,
dass der axiale Anströmkanal 9 aufgrund
des Kontaktes von Matrize 14 und Stempel 13 geschlossen
ist. Der Leitgitterring 16 ist derart axial verschoben,
dass die zweite Ausnehmung 24 den Diffusorkanal 11 freigibt. Der
Sekundärkanal 21 ist
vom Leitgitterring 16 hingegen vollständig geschlossen.
Wie
die 4 zeigt, ist im aufgeladenen Betriebsbereich bei
mittlerer und hoher Last der Brennkraftmaschine die Matrize 14 derart
angeordnet, dass die Leitgitterschaufeln 17 vollständig in
der Aussparung 18 der Matrize 14 aufgenommen sind.
Der axiale Anströmkanal 9 ist
freigegeben, während
der Zusatzkanal 10 vollständig geschlossen ist. Die zweite
Ausnehmung 24 der Sperrvorrichtung 22 gibt den Diffusorkanal 11 frei,
während
der Sekundärkanal 21 von
der Sperrvorrichtung 22 verschlossen ist.
Vorteilhafterweise
ist die Matrize 14 mit ihrer Aussparung 18 so
ausgebildet, dass wie im zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 gezeigt
ist, die Leitgitterschaufeln 17 vollständig in der Matrize 14 aufnehmbar
sind, so dass kein Mitdrall der Ladeluft erzeugt werden kann. Dies
ist insbesondere im Nennleistungsbereich der Brennkraftmaschine
von großer Bedeutung,
da in diesem Bereich eine hohe Mitdrallintensität stark einschränkend auf
das erzielbare Verdichterdruckverhältnis bei vorgegebener maximaler
Abgasturboladerdrehzahl wirken würde.
Der
erfindungsgemäße Verdichter 1 im
ersten Ausführungsbeispiel
oder im zweiten Ausführungsbeispiel,
ist einem Abgasturbolader der Brennkraftmaschine zugeordnet, wobei
ein Turbinenrad einer Abgasturbine 30 des Abgasturboladers über die Welle 5 drehfest
mit dem Verdichterrad 2 verbunden ist. Die Abgasturbine 30 ist
in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Abgasturbine 30 weist
eine variable Turbinengeometrie zur veränderlichen Einstellung des
wirksamen Turbinenquerschnitts auf.