DE102009053463A1

DE102009053463A1 - Gehäuse für einen Verdichter eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE102009053463A1
Application number: DE102009053463A
Authority: DE
Inventors: Arnd Schmidt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (10) für einen Verdichter eines Abgasturboladers mit einem Kanal (12) für Verbrennungsluft, welcher in einen Verdichterradeintritt (14) mündet, und einem Stutzen (16) für die Zuführung von rückgeführtem Abgas (AGR) mit einem Druck, welcher niedriger ist als ein Druck des Abgases stromauf einer Turbine des Abgasturboladers (Niederdruck-AGR), wobei der Stutzen (16) stromauf des Verdichterradeintritts (14) angeordnet ist. Hierbei weist ein Verhältnis eines Innendurchmessers (20) des Verdichterradeintritts (14) zu einem Innendurchmesser (22) des Stutzens (16) D/Deinen Wert von 0,625 bis 1,4 auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Verdichter eines Abgasturboladers mit einem Kanal für Verbrennungsluft, welcher in einen Verdichterradeintritt mündet, und einem Stutzen für die Zuführung von rückgeführtem Abgas (AGR) mit einem Druck, welcher niedriger ist als ein Druck des Abgases stromauf einer Turbine des Abgasturboladers (Niederdruck-AGR), wobei der Stutzen stromauf des Verdichterradeintritts angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der gattungsgemäßen DE 102 44 535 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Verdichter im Ansaugtrakt bekannt. Der Verdichter weist einen Zusatzkanal auf, der in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Über eine Abgasrückführeinrichtung wird ein Abgasmassenstrom vom Abgasstrang in den Ansaugtrakt geführt. Eine Rückführleitung der Abgasrückführeinrichtung ist mit dem Zusatzkanal im Verdichter verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse der o. g. Art hinsichtlich der Abgasrückführung in einen Verbrennungsluftstrom zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäuse der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dazu ist es bei einem Gehäuse der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Verhältnis eines Innendurchmessers des Verdichterradeintritts zu einem Innendurchmesser des Stutzens D_VD-Eintritt/D_Stutzen einen Wert von 0,625 bis 1,4 aufweist.
Dies hat den Vorteil, dass auch bei niedrigen Abgasdrücken besonders hohe Abgasraten mit hoher Funktionssicherheit einem Verbrennungsluftstrom in dem Kanal für Verbrennungsluft zugeführt werden können.
Eine besonders funktionssichere Zuführung von hohen Abgasrückführraten in den Kanal für Verbrennungsluft erzielt man dadurch, dass der Innendurchmessers des Verdichterradeintritts D_VD-Eintritt einen Wert von 25 mm bis 45 mm, insbesondere 34 mm, aufweist, dass der Innendurchmesser des Stutzens D_Stutzen einen Wert von 30 mm bis 40 mm, insbesondere 35 mm, aufweist und/oder dass D_VD-Eintritt/D_Stutzen einen Wert von 0,71; 0,83; 0,85; 0,97; 1,0; 1,125; 1,13; 1,29, 1,3 oder 1,5 aufweist.
Eine weitere Verbesserung der Einleitung des Abgases in den Kanal für die Verbrennungsluft erzielt man dadurch, dass der Kanal für die Verbrennungsluft und der Stutzen derart ausgebildet sind, dass eine Hauptströmungsrichtung der Verbrennungsluft und eine Hauptströmungsrichtung des zugeführten Abgases eine Winkel von 40° bis 50°, insbesondere 45°, einschließen.
Eine zusätzliche Ansaugung von Abgas aus dem Stutzen in den Kanal für Verbrennungsluft mittels eines Venturi-Effektes erzielt man dadurch, dass der Kanal für Verbrennungsluft stromauf der Einmündung des Stutzens einen Innendurchmesser D_Kanal aufweist, welcher gleich oder größer als der Innendurchmesser D_VD-Eintritt des Verdichterradeintritts ist, und im Bereich der Einmündung des Stutzens einen Innendurchmesser D_{Kanal-Einmündung} aufweist, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser D_VD-Eintritt des Verdichterradeintritts ist. Der Innendurchmesser D_Kanal weist hierbei beispielsweise einen Wert von 30 mm bis 45 mm, insbesondere 41,4 mm, auf. Der Innendurchmesser D_{Kanal-Einmündung} weist hierbei beispielsweise einen Wert von 30 mm bis 44 mm, insbesondere 32 mm, auf.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
Die in der einzigen Fig. dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses 10 für einen Verdichter eines ansonsten nicht näher dargestellten Abgasturboladers umfasst einen Kanal 12 für Verbrennungsluft, welcher in einen Verdichterradeintritt 14 mündet. Dieser Verdichter ist in einer Verbrennungsluftanlage beispielsweise einer Brennkraftmaschine angeordnet. Der Abgasturbolader weist ferner eine Turbine auf, welche den Verdichter antreibt und welche in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass die Turbine vom Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlagt angetrieben wird.
Zusätzlich weist das Gehäuse 10 stromauf des Verdichterradeintritts 14 einen Stutzen 16 zum Zuführen von rückgeführtem Abgas (AGR) an den Kanal 12 für Verbrennungsluft auf. Dieses rückgeführte Abgas wird aus der Abgasanlage stromab der Turbine entnommen und weist dementsprechend einen niedrigeren Druck auf als das Abgas stromauf der Turbine des Abgasturboladers. Dementsprechend wird diese Abgasrückrückführung als Niederdruck Abgasrückführung (ND-AGR) bezeichnet.
Der Kanal 12 für Verbrennungsluft weist einen Innendurchmesser D_Kanal 18 von beispielsweise 41,5 mm auf. Der Verdichterradeintritt 14 weist einen Innendurchmesser D_VD-Eintritt 20 von beispielsweise 34 mm auf. Der Stutzen 16 weist einen Innendurchmesser D_Stutzen 22 von beispielsweise 35 mm auf. Auf diese Weise beträgt ein Verhältnis vom Innendurchmesser des Verdichterradeintritts 14 D_VD-Eintritt 20 zum Innendurchmesser des Stutzen 16 D_Stutzen 22 D_VD-Eintritt/D_Stutzen = 0,97 also nahezu gleich 1. Hierdurch kann dem Kanal 12 und damit der in dem Kanal 12 strömenden Verbrennungsluft eine hohe AGR-Rückführrate vor dem Verdichter zugeführt werden. Im Bereich der Einmündung des Stutzens 16 weist der Kanal 12 für Verbrennungsluft einen Innendurchmesser D_{Kanal-Einmündung} 24 auf, welcher bezüglich des Innendurchmessers D_Kanal 18 des Kanals 12 stromauf der Einmündung des Stutzens 16 verkleinert ist und welcher auch kleiner als der Innendurchmesser D_VD-Eintritt 20 des Verdichterradeintritts 14 ist. Dieser Innendurchmesser D_{Kanal-Einmündung} 24 beträgt beispielsweise 32 mm. Dies erzeugt einen Venturieffekt im Kanal 12, welcher zusätzlich die Einleitung von rückgeführtem Abgas mit niedrigem Druck (ND-AGR) aus dem Stutzen 16 in den Kanal 12 unterstützt.
Der Kanal 12 und der Stutzen 16 sind derart ausgebildet, dass eine Hauptströmungsrichtung 26 der Verbrennungsluft in dem Kanal 12, welche mit einer Mittellängsachse 28 des Kanals 12 im Bereich der Einmündung des Stutzens 16 fluchtet, und eine Hauptströmungsrichtung 30 des Abgases im Bereich der Einmündung des Stutzens 16, welche mit einer Mittellängsachse 32 des Stutzens im Bereich der Einmündung in den Kanal 12 fluchtet, einen Winkel 34 von etwa 45° einschließt.
Im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine sind die Massenströme von Abgas und Verbrennungsluft im Vergleich zur Volllast gering. Ein Ansaugdruck in der Verbrennungsluft ist dementsprechend geringer. Trotzdem ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses 10 möglich, ausreichend Abgas aus dem Stutzen 16 in den Kanal 12 zu saugen, auch wenn die AGR als ND-AGR erfolgt. Der Gegendruck der Verbrennungsluft im Kanal 12 gegen das aus dem Stutzen 16 kommende Abgas ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses 10 deutlich verringert. Insgesamt wird eine strömungsoptimierte Einleitung von ND-AGR stromauf des Verdichters in einer Verbrennungsluftanlage einer Brennkraftmaschine erzielt. Diese optimierte Einleitung ermöglicht z. B. die Vergrößerung von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in welcher diese mit Abgasrückführung betrieben werden kann bzw. erhöht in diesen Bereichen die Abgasrückführrate.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10244535 A1 [0002]

Claims

Gehäuse (10) für einen Verdichter eines Abgasturboladers mit einem Kanal (12) für Verbrennungsluft, welcher in einen Verdichterradeintritt (14) mündet, und einem Stutzen (16) für die Zuführung von rückgeführtem Abgas (AGR) mit einem Druck, welcher niedriger ist als ein Druck des Abgases stromauf einer Turbine des Abgasturboladers (Niederdruck-AGR), wobei der Stutzen (16) stromauf des Verdichterradeintritts (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Innendurchmessers (20) des Verdichterradeintritts (14) zu einem Innendurchmesser (22) des Stutzens (16) D_VD-Eintritt/D_Stutzen einen Wert von 0,625 bis 1,4 aufweist.
Gehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmessers (20) des Verdichterradeintritts (14) D_VD-Eintritt einen Wert von 25 mm bis 45 mm, insbesondere 34 mm, aufweist.
Gehäuse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (22) des Stutzens (16) D_Stutzen einen Wert von 30 mm bis 40 mm, insbesondere 35 mm, aufweist.
Gehäuse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass D_VD-Eintritt/D_Stutzen einen Wert von 0,71; 0,83; 0,85; 0,97; 1,0; 1,125; 1,13; 1,29, 1,3 oder 1,5 aufweist.
Gehäuse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) für die Verbrennungsluft und der Stutzen (16) derart ausgebildet sind, dass eine Hauptströmungsrichtung (26) der Verbrennungsluft und eine Hauptströmungsrichtung (30) des zugeführten Abgases eine Winkel (34) von 40° bis 50°, insbesondere 45°, einschließen.
Gehäuse (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) für Verbrennungsluft stromauf der Einmündung des Stutzens (16) einen Innendurchmesser (18) D_Kanal aufweist, welcher gleich oder größer als der Innendurchmesser (20) D_VD-Eintritt des Verdichterradeintritts (14) ist, und im Bereich der Einmündung des Stutzens (16) einen Innendurchmesser (24) D_{Kanal-Einmündung} aufweist, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser (20) D_VD-Eintritt des Verdichterradeintritts (14) ist.
Gehäuse (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (18) D_Kanal einen Wert von 30 mm bis 45 mm, insbesondere 41,4 mm, aufweist.
Gehäuse (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (24) D_{Kanal-Einmündung} einen Wert von 30 mm bis 44 mm, insbesondere 32 mm, aufweist.