DE102007046204A1 - Gas compressor for internal combustion engine, has gas outlet opening provided at roots-blower and attached to flow distributor with function of pressure pulsation damping, where impact plate is provided in distributor - Google Patents

Gas compressor for internal combustion engine, has gas outlet opening provided at roots-blower and attached to flow distributor with function of pressure pulsation damping, where impact plate is provided in distributor Download PDF

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Abstract

The compressor (1) has a gas outlet opening (4) provided at a roots-blower (3) and attached to a flow distributor. The distributor has the function of a pressure pulsation damping, where an impact plate (6) is provided in the distributor. The plate is arranged above a flexible element (7) at a compressor housing (2), where the flexible element is designed as non-woven fabric or foamy plastic i.e. foamy elastomer. The flexible element is arranged at the impact plate in a material-locking, form-fit or force-fit manner and at the housing, where the impact plate is designed as a splitter.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasverdichter einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a gas compressor of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Die gattungsbildende DE 10 2005 017 970 A1 beschreibt ein Ladermodul für eine Verbrennungskraftmaschine, das einen mechanischen Lader und zwei dem Lader nachgeschaltete Ladeluftkühler zur Kühlung verdichteter Ladeluft aufweist. Der Lader und die beiden Ladeluftkühler sind dabei in ein gemeinsames Gehäuse eingesetzt, das den Lader und die beiden Ladeluftkühler mindestens an der Unterseite und an zwei entgegengesetzten Seiten umgibt. Bei dem mechanischen Lader handelt es sich um einen nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Verdichter mit oder ohne innere Verdichtung, der entweder als Roots-Verdichter oder als Schraubenverdichter vom Typ Lysholm ausgebildet sein kann. Der Lader umfasst typischerweise zwei Drehkolben oder Rotoren mit parallelen Drehachsen, die nebeneinander in einem von dem Gehäuse umschlossenen Hohlraum angeordnet sind. Die Drehkolben oder Rotoren sind über ein Gleichlaufgetriebe mit einer Verdichterantriebswelle verbunden, die über einen Verschlussdeckel an einem vorderen Stirnende des Gehäuses übersteht und mittels eines Treibriemens von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.The generic DE 10 2005 017 970 A1 describes a supercharger module for an internal combustion engine, which has a mechanical supercharger and two charge air cooler downstream of the supercharger for cooling compressed charge air. The loader and the two intercoolers are inserted into a common housing, which surrounds the supercharger and the two intercoolers at least on the underside and on two opposite sides. The mechanical supercharger is a displacement type compressor with or without internal compression, which may be designed either as a Roots compressor or as a Lysholm screw compressor. The loader typically includes two rotary pistons or rotors with parallel axes of rotation disposed side by side in a cavity enclosed by the housing. The rotors or rotors are connected via a constant velocity gear with a compressor drive shaft, which projects beyond a closure cover at a front end face of the housing and is driven by a drive belt from the crankshaft of the internal combustion engine.

Durch den Antrieb des Laders wird Ladeluft durch eine über eine Drosselklappe mit einem Luftfilter und einem Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine verbundene Luftansaugöffnung am hinteren Stirnende des Gehäuses in den Lader angesaugt, aus dem sie nach dem Hindurchtritt zwischen den Drehkolben oder Rotoren und einer Begrenzungswand des Hohlraums durch eine an dessen Oberseite angeordnete Luftausstossöffnung wieder ausgestossen wird. Oberhalb der Luftausstossöffnung befindet sich ein Luftverteiler, der den aus der Luftausstossöffnung austretenden Luftstrom in Teilströme aufteilt und diese innerhalb des Gehäuses gleichmässig nach beiden Seiten zu den Ladeluftkühlern weiterleitet.By The drive of the supercharger is supercharged by one over a Throttle with an air filter and an intake manifold of the internal combustion engine connected air intake opening at the rear end of the Housing sucked into the loader, from which it passes between the rotary pistons or rotors and a boundary wall of the Cavity through an arranged at the top of the air ejection opening is again ejected. Above the air exhaust opening there is an air distributor, the one from the air exhaust port emerging air stream divides into partial streams and these within the housing evenly after both Forward pages to the intercoolers.

Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist jedoch, dass der Roots-Verdichter an der Luftausstossöffnung starke hochfrequente Druckpulsationen erzeugt, die auf Grund der damit verbundenen Anregung angeströmter Bauteile zu einem ungenügenden akustischen Verhalten führen.adversely in the known construction, however, that is the Roots compressor produces strong high-frequency pressure pulsations at the air discharge opening, the on the basis of the associated stimulus flowed Components lead to an insufficient acoustic behavior.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Gasverdichter einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, dessen akustisches Verhalten verbessert ist.Of the Invention is based on the object, a generic To create gas compressor of an internal combustion engine, whose acoustic behavior is improved.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the characterizing features of the main claim. advantageous Embodiments of the invention describe the subclaims.

Die Erfindung nutzt also die Tatsache, dass durch eine gezielte und planmäßige Umlenkung der durch das Roots-Gebläse erzeugten und an der Gasaustrittsöffnung an die Umgebung abgegebenen Druckpulsationen abgedämpft werden. Hierbei weist der Strömungsverteiler die Funktion einer Druckpulsationsdämpfung auf, bei der eine an einem elastischen Element angeordnete Prallplatte vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine gelochte Prallplatte, anhand derer zusätzlich zu der Umlenkung noch eine Unterteilung der Druckpulsationen erzielbar ist. Der Gasaustrittsöffnung gegenüberliegende und damit angeströmte Bauteile, insbesondere das Verdichtergehäuse, neigen bei darauf auftreffenden Druckpulsationen zu Resonanzen, welche das Akustikverhalten des Gasverdichters an sich in einer unerwünschten Weise beeinflussen. Insbesondere das Verdichtergehäuse stellt einen großflächigen, großvolumig und zu Resonanzen neigenden Körper dar. Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung können auch bei einem derartigen Körper die Auswirkungen der Druckpulsationen, also die Bauteil- oder auch Körperschwingungen, vermindert und gedämpft werden, um gegenüber herkömmlichen Konstruktionen ein verbessertes akustisches Verhalten zu erzielen. Wesentlich ist hierbei die der Gasaustrittsöffnung des Roots-Gebläses gegenüber angeordnete und vorgelagerte Prallplatte, die elastisch gelagert ist.The So invention uses the fact that by a purposeful and scheduled diversion by the Roots blower generated and at the gas outlet to the environment discharged pressure pulsations are attenuated. in this connection the flow distributor has the function of a pressure pulsation damping in which a baffle plate disposed on an elastic member is provided. It is particularly advantageous in this context a perforated flapper, by means of which in addition to the Redirection still a subdivision of the pressure pulsations achieved is. The gas outlet opening opposite and thus flown components, in particular the compressor housing, tend to resonate with pressure pulsations impinging thereon, which in itself the acoustic behavior of the gas compressor influence undesirable manner. In particular, the compressor housing provides a large-scale, large-volume and to resonance-prone body. With the present invention Solution can also be found in such a body the effects of pressure pulsations, so the component or Body vibrations, diminished and dampened, in comparison to conventional constructions to achieve improved acoustic behavior. It is essential here the gas outlet of the Roots blower arranged opposite and upstream baffle plate, the is elastically mounted.

Weiterhin können aufwändige Maßnahmen, wie beispielsweise die Anordnung von Resonatoren an dem Gasverdichter zur Reduzierung der Druckpulsationen, vermieden werden. Nachteilig ist bei derartigen Resonatoren ohnehin deren eingeschränkte Fähigkeit, Druckpulsationen zu dämpfen. Vielmehr werden nur bestimmte Frequenzen bedämpft, während der Energieimpuls des aus dem Roots-Gebläse abströmenden Gases dennoch auf angrenzende Bauteile einwirkt und zum Schwingen anregt.Farther can take time-consuming measures, such as the arrangement of resonators on the gas compressor for reduction the pressure pulsations are avoided. The disadvantage of such Resonators anyway their limited ability to To dampen pressure pulsations. Rather, only certain Frequencies damped while the energy pulse of the gas flowing out of the Roots blower nevertheless acting on adjacent components and stimulates the swing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert, die jeweils einen Gasverdichter einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Roots-Gebläse und mit einem dieses umgebende Verdichtergehäuse zeigen.embodiments The invention will be described below with reference to the schematic drawings explains, each a gas compressor of an internal combustion engine with a Roots blower and with a surrounding this Show compressor housing.

In 1 ist ein Gasverdichter 1 einer Verbrennungskraftmaschine – auch als Brennkraftmaschine bezeichnet – mit einem Verdichtergehäuse 2 gezeigt. Das Verdichtergehäuse 2 umfasst dabei ein als Integralmodul ausgebildetes Roots-Gebläse 3. Roots-Gebläse sind Drehkolbengebläse ohne innere Verdichtung, die in der Art von Zahnrad- und Drehschieberpumpen ausgeführt sind. Sie werden bei kleinen bis mittleren Leistungen und meistens kleinen Druckunterschieden verwendet und dienen unter anderem als Aufladegebläse für Verbrennungsmotoren. Der Antrieb erfolgt dabei typischerweise durch eine Kurbelwelle, die über einen Riemen mit dem Roots-Gebläse 3 gekoppelt ist.In 1 is a gas compressor 1 an internal combustion engine - also referred to as internal combustion engine - with a compressor housing 2 shown. The compressor housing 2 in this case comprises a Roots blower embodied as an integral module 3 , Roots blowers are rotary lobe blowers without internal compression, which are in the style of gear and rotary slide pumps are executed. They are used for small to medium power and mostly small pressure differences and serve as a supercharger for internal combustion engines. The drive is typically carried out by a crankshaft, which via a belt with the Roots blower 3 is coupled.

Das Roots-Gebläse 3 weist an seiner Oberseite eine Gasaustrittsöffnung 4 auf, an der ein gefördertes Gas 5, insbesondere Luft, austritt. Da das Roots-Gebläse 3 das zu transportierende Gas 5 an der Gasaustrittsöffnung 4 mit starken hochfrequenten Druckpulsationen in das Verdichtergehäuse 2 fördert, resultieren daraus Schwingungen der benachbarten Bauteile und insbesondere des Verdichtergehäuses 2 selbst. Die Schwingungen wiederum erzeugen Resonanzen und somit ein unerwünschtes akustisches Verhalten des Gasverdichters 1. Um diesen Schwingungen bzw. damit einhergehenden Störgeräuschen entgegenzuwirken ist gegenüber der Gasaustrittsöffnung 4 ein Strömungsverteiler in Form einer elastisch gelagerten Prallplatte 6 an dem Verdichtergehäuse 2 angeordnet.The Roots blower 3 has on its upper side a gas outlet opening 4 on, on which a gas produced 5 , in particular air, exits. Because the Roots blower 3 the gas to be transported 5 at the gas outlet 4 with strong high-frequency pressure pulsations in the compressor housing 2 promotes resulting vibrations from the adjacent components and in particular the compressor housing 2 itself. The vibrations in turn generate resonances and thus an undesirable acoustic behavior of the gas compressor 1 , To counteract these vibrations or associated noise is opposite to the gas outlet opening 4 a flow distributor in the form of an elastically mounted baffle plate 6 on the compressor housing 2 arranged.

Die Prallplatte 6 übernimmt dabei die Funktion einer Druckpulsationsdämpfung. Gemäß 1 ist die Prallplatte 6 eben ausgeführt und mehrfach gelocht, so dass durch die Prallplatte 6 verursachte Druckverluste minimiert werden. Unter diesem Aspekt sind Bohrungen oder auch Durchbrüche in Strömungsrichtung des Gases 5 und damit achsparallel in einer gedachten Verlängerungsachse der Gasauslassöffnung 4 in der Prallplatte 6 eingebracht. Die mechanische Verbindung der Prallplatte 6 an dem feststehenden Verdichtergehäuse 2 ist mit einem elastischen Element 7 gebildet. Das elastische Element 7 kann als Vlies, als schaumartiger Kunststoff, insbesondere schaumartiges Elastomer, oder dergleichen ausgeführt sein. Hinsichtlich der Befestigung ist das elastische Element 7 stoffschlüssig, formschlüssig oder auch kraftschlüssig an der Prallplatte 6 einerseits und an dem Verdichtergehäuse 2 andererseits anordenbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein schichtweiser Aufbau gewählt, bei dem die Prallplatte 6 an dem elastischen Element 7 und dieses wiederum an dem Verdichtergehäuse 2 angeordnet ist. Als Bestandteil der Gesamtanordnung ist die Prallplatte 6 zusammen mit dem elastischen Element 7 in dem Verdichtergehäuse 2 zudem integrierbar.The flapper 6 assumes the function of a pressure pulsation damping. According to 1 is the flapper 6 just executed and punched several times, so that through the baffle plate 6 caused pressure losses are minimized. In this aspect, holes or breakthroughs in the flow direction of the gas 5 and thus axially parallel in an imaginary extension axis of the gas outlet opening 4 in the flapper 6 brought in. The mechanical connection of the baffle plate 6 on the stationary compressor housing 2 is with an elastic element 7 educated. The elastic element 7 may be designed as a nonwoven, as a foam-like plastic, in particular foam-like elastomer, or the like. With regard to the attachment is the elastic element 7 cohesive, positive or non-positive on the baffle plate 6 on the one hand and on the compressor housing 2 on the other hand can be arranged. In the present embodiment, a layered structure is selected, in which the baffle plate 6 on the elastic element 7 and this in turn to the compressor housing 2 is arranged. As part of the overall arrangement is the baffle plate 6 together with the elastic element 7 in the compressor housing 2 also integrable.

Gemäß 2 ist eine weitere Ausführungsform des Gasverdichters 1 gezeigt. Hierbei weist die Prallplatte 6 eine V-Form auf, welche die Funktion eines Strömungsteilers bewirkt. Der Konturenbereich mit der größten Steigung des Strömungsteilers befindet sich dabei oberhalb der Gasauslassöffnung 4. Neben der V-förmigen oder keilförmigen Ausgestaltung der Prallplatte 6 sind auch weitere dreidimensional Ausgestaltungen zur Strömungsteilung möglich. Während ein Strömungsteiler die ankommende Gasströmung im Wesentlichen in zwei Teilströmungen unterteilt, bedingt ein Strömungsverteiler entsprechend der geradlinig ausgeführten Prallplatte 6 nach 1 eine Umlenkung der Gasströmung in mehrere Richtungen bzw. eine Unterteilung in mehrere Teilströmungen.According to 2 is another embodiment of the gas compressor 1 shown. Here, the baffle plate 6 a V-shape, which causes the function of a flow divider. The contour region with the largest slope of the flow divider is located above the gas outlet 4 , In addition to the V-shaped or wedge-shaped configuration of the baffle plate 6 Other three-dimensional designs for flow sharing are possible. While a flow divider subdivides the incoming gas flow essentially into two partial flows, a flow distributor requires the rectilinearly executed impact plate 6 to 1 a deflection of the gas flow in several directions or a subdivision into several partial flows.

Die vorab beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gasverdichters 1 zielen darauf ab, die auf Teile des Verdichtergehäuses 2 wirkenden Druckpulsationen oder auch Druckimpulse soweit abzudämpfen, dass die damit einhergehenden Teileschwingungen so weit vermindert werden, dass keine unakzeptablen akustischen Beeinträchtigungen mehr gegeben sind. Der Gasverdichter 1 oder auch Kompressor profitiert somit von einer nachgeordneten Modifikation der Gesamtanordnung, bei der nicht das Roots-Gebläse 3 an sich abgeändert, sondern dessen Auswirkung auf das Verdichtergehäuse 2 im Zuge einer Sekundärmaßnahme abgedämpft wird. Zusammenfassend erfährt somit der Gasverdichter 1, der zudem als Kompressormodul ausgebildet sein kann, eine Akustikoptimierung.The previously described embodiments of the gas compressor according to the invention 1 aim at the parts of the compressor housing 2 dampen acting pressure pulsations or pressure pulses so far that the associated partial oscillations are reduced so far that no unacceptable acoustic impairments are given more. The gas compressor 1 or compressor thus benefits from a subordinate modification of the overall arrangement, which is not the Roots blower 3 changed in itself, but its effect on the compressor housing 2 is mitigated in the course of a secondary measure. In summary, thus learns the gas compressor 1 , which can also be designed as a compressor module, an acoustic optimization.

11
Gasverdichtergas compressor
22
Verdichtergehäusecompressor housing
33
Roots-GebläseRoots blower
44
GasaustrittsöffnungGas outlet
55
Gasgas
66
Prallplatteflapper
77
Elastisches Elementelastic element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102005017970 A1 [0002] DE 102005017970 A1 [0002]

Claims (7)

Gasverdichter (1) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Roots-Gebläse (3) und einer daran befindlichen Gasaustrittsöffnung (4), welcher ein Strömungsverteiler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsverteiler die Funktion einer Druckpulsationsdämpfung aufweist, bei der eine an einem elastischen Element (7) angeordnete Prallplatte (6) vorgesehen ist.Gas compressor ( 1 ) of an internal combustion engine, with a Roots blower ( 3 ) and a gas outlet opening ( 4 ), to which a flow distributor is assigned, characterized in that the flow distributor has the function of a pressure pulsation damping, in which one on an elastic element ( 7 ) arranged baffle plate ( 6 ) is provided. Gasverdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (6) über das elastische Element (7) an einem Verdichtergehäuse (2) angeordnet ist.Gas compressor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the baffle plate ( 6 ) via the elastic element ( 7 ) on a compressor housing ( 2 ) is arranged. Gasverdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (7) als Vlies oder schaumartiger Kunststoff, insbesondere schaumartiges Elastomer, ausgeführt ist.Gas compressor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element ( 7 ) is designed as a non-woven or foam-like plastic, in particular foam-like elastomer. Gasverdichter (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (7) stoff-, form- oder kraftschlüssig an der Prallplatte (6) einerseits und an dem Verdichtergehäuse (2) andererseits angeordnet ist.Gas compressor ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the elastic element ( 7 ) material, form or non-positively on the baffle plate ( 6 ) on the one hand and on the compressor housing ( 2 ) is arranged on the other hand. Gasverdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (6) als Lochplatte ausgeführt ist.Gas compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the baffle plate ( 6 ) is designed as a perforated plate. Gasverdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (6) als Strömungsteiler ausgeführt ist.Gas compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the baffle plate ( 6 ) is designed as a flow divider. Gasverdichter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsteiler eine V-Form aufweist.Gas compressor ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the flow divider has a V-shape.
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