DE102012015325A1 - Venturi nozzle for generating negative pressure in motor vehicle using turbocharger, is arranged in housing of compressor of internal combustion engine, where compressor is made of compressor impeller having vanes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Venturidüse zur Erzeugung eines Unterdrucks.The invention relates to a Venturi nozzle for generating a negative pressure.
Es ist an sich bekannt, dass mit einer Venturidüse ein Unterdruck erzeugt werden kann. Die Venturidüse beschleunigt an einer Verengung einen durch sie strömenden Gasstrom, beispielsweise Luft. An der Verengung entsteht ein Unterdruck, der in einer Abzweigung genutzt werden kann.It is known that with a Venturi nozzle, a negative pressure can be generated. The venturi accelerates at a constriction a gas stream flowing through it, for example air. At the constriction creates a negative pressure, which can be used in a diversion.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Venturidüse vorzusehen, welche platzsparend in einem Motorraum untergebracht werden kann.An object underlying the invention is to provide a Venturi nozzle, which can be accommodated in an engine compartment to save space.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.This object is solved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are each the subject of the dependent claims. These can be combined in a technologically meaningful way. The description, in particular in conjunction with the drawing, additionally characterizes and specifies the invention.
Vorgesehen ist demgemäß eine Venturidüse zur Erzeugung eines Unterdrucks, wobei die Venturidüse in einem Gehäuse eines Verdichters für einen Verbrennungsmotor angeordnet ist.Accordingly, a Venturi nozzle for generating a negative pressure is provided, wherein the Venturi nozzle is arranged in a housing of a compressor for an internal combustion engine.
Bei dem Verdichter kann es sich um den Verdichter eines Kompressors, eines G-Laders oder eines Turboladers für einen Verbrennungsmotor handeln. Die Venturidüse kann in dem Gehäuse so angeordnet werden, dass sie von einem Gasstrom, der am Strömungseingang eintritt und die Venturidüse am Strömungsausgang verlässt, durchströmt wird. An einer in der Venturidüse angeordneten, durchströmten Verengung wird der Gasstrom beschleunigt. Der schneller strömende Gasstrom bewirkt einen Unterdruck in der darin mündenden Abzweigung. Der Gasstrom kann aufgebaut werden, indem die Venturidüse mit verschiedenen Bereichen, zwischen denen ein Druckgefälle herrscht, fluidleitend verbunden wird. Bei dem Verdichter kann es sich um den Verdichter eines Turboladers, eines Kompressors oder dergleichen handeln. Es kann mit der Gasströmung an der Verengung ein Unterdruck in der Abzweigung erzeugt werden, also ein Druck, der niedriger ist als ein Umgebungsdruck. Der von der Venturidüse erzeugte Unterdruck kann beispielsweise in einem Bremskraftverstärker oder in unterdruckbeaufschlagten Aktuatoren wie beisielsweise der Unterdruckdose für das Bypassventil des Turboladers (Wastegate) genutzt werden. Die Abzweigung kann an einer geeigneten Stelle aus dem Gehäuse geführt sein und das Gehäuse kann hierfür einen Anschluss für eine Unterdruckleitung aufweisen. Durch die Anordnung der Venturidüse innerhalb des Gehäuses können zusätzliche, insbesondere außerhalb des Verdichters angeordnete Bauteile zur Bereitstellung des Unterdrucks entfallen, wodurch Bauraum eingespart wird. Ggf. kann auch eine zusätzliche, elektromotorisch oder mechanisch angetriebene Vakuumpumpe entfallen.The compressor may be the compressor of a compressor, a G-charger or a turbocharger for an internal combustion engine. The venturi may be positioned within the housing to be flowed through by a flow of gas entering the flow inlet and exiting the venturi at the flow exit. At a arranged in the Venturi nozzle, flowed through constriction, the gas flow is accelerated. The faster flowing gas flow causes a negative pressure in the branch opening therein. The gas flow can be established by the Venturi nozzle fluidly connected to various areas between which there is a pressure gradient. The compressor may be the compressor of a turbocharger, a compressor or the like. It can be generated with the gas flow at the constriction, a negative pressure in the branch, so a pressure which is lower than an ambient pressure. The negative pressure generated by the Venturi nozzle can be used for example in a brake booster or in unterdruckbeaufschlagten actuators such as the vacuum box for the bypass valve of the turbocharger (wastegate). The branch can be guided out of the housing at a suitable location, and the housing can have a connection for a vacuum line for this purpose. Due to the arrangement of the Venturi nozzle within the housing, additional components, in particular arranged outside the compressor, can be dispensed with for providing the negative pressure, thereby saving installation space. Possibly. can also be omitted an additional, electric motor or mechanically driven vacuum pump.
Die Venturidüse kann als Einzelteil eingeschraubt sein oder in einem Urformverfahren, welches die Bereitstellung von Hinterschneidungen erlaubt, im Gehäuse vorgesehen werden. Weiterhin kann die Venturidüse durch einen separaten Bearbeitungsschritt in einem bereits bestehenden Gehäuse in geeigneter Weise gefräst, gebohrt oder durch Funkenerosion hergestellt werden.The Venturi nozzle can be screwed in as a single part or be provided in the housing in a primary molding process which allows the provision of undercuts. Furthermore, the Venturi nozzle can be suitably milled, drilled or produced by spark erosion by a separate processing step in an existing housing.
In einer Ausgestaltung kann der Verdichter aus einem Verdichterrad mit daran angeordneten Schaufeln gebildet sein, und die Venturidüse zwischen einem Abschnitt des Verdichters, an welchem die Schaufeln des Verdichterrades im Betrieb vorbeilaufen, und einer Saugseite des Verdichters angeordnet sein.In one embodiment, the compressor may be formed of a compressor wheel with vanes disposed thereon, and the venturi may be disposed between a portion of the compressor where the blades of the compressor wheel pass during operation and a suction side of the compressor.
Das Verdichterrad dreht sich im Betrieb und fördert dabei durch die Gestaltung der Schaufeln Gas bzw. Luft. Das Verdichterrad kann durch eine in einem Abgasstrom angeordnete Turbine, durch einen mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Antrieb oder elektromotorisch angetrieben werden. Eine Rezirkulationsleitung verbindet einen Abschnitt des Gehäuses, an welchem die Schaufeln des Verdichterrades vorbeilaufen, mit der Saugseite des Verdichters. Bei einem Verdichter kann durch die Rezirkulationsleitung die so genannte Pumpgrenze erhöht werden. Indem in zumindest einer Rezirkulationsleitung eine Venturidüse mit einer Abzweigung angeordnet wird, kann mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand ein Unterdruck erzeugt werden.The compressor wheel rotates during operation and promotes gas or air through the design of the blades. The compressor wheel can be driven by a turbine arranged in an exhaust gas stream, by a drive connected to the internal combustion engine or by an electric motor. A recirculation line connects a portion of the housing, past which the vanes of the compressor wheel pass, with the suction side of the compressor. With a compressor, the so-called surge limit can be increased by the recirculation line. By arranging a venturi nozzle with a branch in at least one recirculation line, a negative pressure can be generated with a relatively low outlay.
In einer Ausgestaltung weist der Verdichter einen teilweise umlaufenden Luftauslass auf, wobei die Venturidüse zwischen dem Luftauslass und einer Saugseite des Verdichters angeordnet ist.In one embodiment, the compressor has a partially circulating air outlet, wherein the Venturi nozzle is arranged between the air outlet and a suction side of the compressor.
In dem umlaufenden Luftauslass wird die im Verdichter verdichtete Luft gesammelt. Der Luftauslass ist, ggf. durch eine Drosselklappe trennbar, mit einer Einlassseite des Verbrennungsmotors verbunden. Bei dieser Ausgestaltung wird das im Betrieb entstehende Druckgefälle zwischen dem Luftauslass des Verdichters und der Saugseite zur Erzeugung eines durch die Venturidüse strömenden Gasstroms genutzt.In the circulating air outlet, the compressed air in the compressor is collected. The air outlet is, optionally separated by a throttle, connected to an inlet side of the internal combustion engine. In this embodiment, the pressure gradient arising during operation between the air outlet of the compressor and the suction side is used to generate a gas flow flowing through the venturi nozzle.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist die Venturidüse zwischen einem radialen Austritt aus dem Verdichter und einem Luftauslass angeordnet.In an alternative or additional embodiment, the Venturi nozzle is arranged between a radial outlet from the compressor and an air outlet.
Durch den radialen Austritt wird der Luftauslass mit verdichteter Luft versorgt. Ein Teil der Luft kann dabei durch die Venturidüse geleitet werden, um einen Unterdruck zu erzeugen. Der durch den radialen Austritt austretende Luftstrom weist eine hohe kinetische Energie auf, so dass ein verhältnismäßig großer Unterdruck erzeugt werden kann. Due to the radial outlet, the air outlet is supplied with compressed air. Part of the air can be passed through the venturi to create a vacuum. The air flow emerging through the radial outlet has a high kinetic energy, so that a relatively large negative pressure can be generated.
Entsprechend einer weiteren ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung weist der Verdichter ein Verdichterrad mit einer Saugseite und eine von der Saugseite abgewandte Dichtseite auf, wobei ein Strömungseingang der Venturidüse an der Dichtseite angeordnet ist.According to a further supplementary or alternative embodiment, the compressor has a compressor wheel with a suction side and a sealing side facing away from the suction side, wherein a flow inlet of the Venturi nozzle is arranged on the sealing side.
Das Verdichterrad erstreckt sich in einer axialen Richtung bis zu der Dichtseite. Das Verdichterrad liegt hier an dem Gehäuse flächig an. Die Schaufeln können hin zu der Dichtseite offen sein, damit ein Teil der Gasströmung durch den Strömungseingang entweichen kann. Bei der Rotation des Verdichterrades entsteht zwischen den Schaufeln ein Druck, der in der im vorherigen Absatz beschriebenen Weise auch an der von der Saugseite abgewandten Seite zur Beaufschlagung der Venturidüse mit einem Druckgefälle genutzt werden kann. Der Strömungseingang kann hierbei fluidleitend mit einem weiteren Abschnitt des Gehäuses, in welchem ein geringerer Druck herrscht, verbunden sein.The compressor wheel extends in an axial direction up to the sealing side. The compressor wheel lies flat against the housing here. The vanes may be open to the sealing side to allow part of the gas flow to escape through the flow inlet. During the rotation of the compressor wheel, a pressure arises between the blades which, in the manner described in the previous paragraph, can also be used on the side remote from the suction side to act on the Venturi nozzle with a pressure gradient. The flow inlet can in this case be fluid-conductively connected to a further section of the housing, in which a lower pressure prevails.
Beispielsweise kann der Strömungsausgang fluidleitend mit einer Saugseite des Verdichters verbunden sein.For example, the flow outlet may be fluid-conductively connected to a suction side of the compressor.
Die in den Ansprüchen sowie in der vorangegangenen Beschreibung und der Figurenbeschreibung offenbarte Venturidüse kann zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Bremskraftverstärker genutzt werden.The disclosed in the claims and in the foregoing description and the description of the figures Venturi nozzle can be used to generate a negative pressure in a motor vehicle, in particular for a brake booster.
Zwischen der Dichtseite und dem Strömungseingang herrscht im Betrieb ein Druckgefälle, so dass sich ein Gasstrom einstellt, der die Venturidüse durchströmt.During operation, a pressure gradient prevails between the sealing side and the flow inlet, so that a gas flow is established which flows through the Venturi nozzle.
Bei dem Verdichter kann es sich in einer Ausgestaltung um einen Radialverdichter eines Turboladers handeln.The compressor may in one embodiment be a radial compressor of a turbocharger.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.
Der Verbrennungsmotor
Der Unterdruck kann von einer im Gehäuse
Die Venturidüse
Die
Wie bereits erwähnt können der Strömungseingang
In
In
In
In
In jedem Ausführungsbeispiel können an der Abzweigung
Weiterhin kann an jedem Ausführungsbeispiel ein Schaltventil
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.Although some possible embodiments of the invention have been disclosed in the foregoing description, it is to be understood that numerous other variants of embodiments exist through the possibility of combining all of the cited and further all of the obvious technical features and embodiments. It is further understood that the embodiments are to be understood as examples only, which in no way limit the scope, applicability and configuration. Rather, the foregoing description would suggest a suitable way for the skilled person to realize at least one exemplary embodiment. It should be understood that in an exemplary embodiment, numerous changes in the function and arrangement of the elements may be made without departing from the scope and equivalents disclosed in the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Ansaugtraktintake system
- 33
- Abgastraktexhaust tract
- 44
- Luftfilterair filter
- 55
- Turbineturbine
- 66
- Turboladerturbocharger
- 77
- Verdichtercompressor
- 88th
- BremskraftverstärkerBrake booster
- 99
- erster Druckraumfirst pressure chamber
- 1010
- zweiter Druckraumsecond pressure chamber
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- Venturidüseventuri
- 12'12 '
- Venturidüseventuri
- 12''12 ''
- Venturidüseventuri
- 12'''12 '' '
- Venturidüseventuri
- 12''''12 '' ''
- Venturidüseventuri
- 1313
- Verdichterradcompressor
- 1414
- Saugseitesuction
- 1515
- Luftauslassair outlet
- 1616
- Strömungseingangflow input
- 16'16 '
- Strömungseingangflow input
- 16''16 ''
- Strömungseingangflow input
- 16'''16 '' '
- Strömungseingangflow input
- 16''''16 '' ''
- Strömungseingangflow input
- 1717
- Strömungsausgangflow output
- 17'17 '
- Strömungsausgangflow output
- 17''17 ''
- Strömungsausgangflow output
- 17'''17 '' '
- Strömungsausgangflow output
- 17''''17 '' ''
- Strömungsausgangflow output
- 1818
- Verengungnarrowing
- 18'18 '
- Verengungnarrowing
- 18''18 ''
- Verengungnarrowing
- 18'''18 '
- Verengungnarrowing
- 18''''18 '' ''
- Verengungnarrowing
- 1919
- Abzweigungdiversion
- 19'19 '
- Abzweigungdiversion
- 19''19 ''
- Abzweigungdiversion
- 19'''19 '' '
- Abzweigungdiversion
- 19''''19 '' ''
- Abzweigungdiversion
- 2020
- Schaufelnshovel
- 2121
- Drehachseaxis of rotation
- 2222
- Austrittexit
- 2424
- Verdichterraumcompressor room
- 2525
- Innenkonturinner contour
- 2626
- Abschnittsection
- 2727
- Dichtseitesealing side
- 2828
- Gehäuseabschnitthousing section
- 2929
- Bohrungdrilling
- 3030
- Schaltventilswitching valve
Claims (10)
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DE201210015325 DE102012015325A1 (en) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Venturi nozzle for generating negative pressure in motor vehicle using turbocharger, is arranged in housing of compressor of internal combustion engine, where compressor is made of compressor impeller having vanes |
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