DE102012200866A1 - Compressor for charging internal combustion engine, has exhaust gas recirculation channel that is fluidically connected to annular channel, where compressor housing has cavity for passage of cooling medium, which is radially extended - Google Patents

Compressor for charging internal combustion engine, has exhaust gas recirculation channel that is fluidically connected to annular channel, where compressor housing has cavity for passage of cooling medium, which is radially extended Download PDF

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Abstract

The compressor (1) has an exhaust gas recirculation channel (3) that fluidically connected to an annular channel (9). A compressor housing (2) has a diffuser channel (10) and a diffuser (11), where a compressor wheel (8) is mounted in an inlet channel (5) of the compressor housing in a rotatable manner. The compressor housing has a cavity (12) for the passage of a cooling medium, where the cavity is extended along a portion of the exhaust gas recirculation channel, particularly in a radial direction. The outlet area of the inlet channel to the diffuser is partially surrounded by the cavity.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter für die Aufladung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a compressor for charging an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Verdichter für Brennkraftmaschinen sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt geworden. Sie besitzen eine große Bedeutung, beispielsweise bei der Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen mit kleinen Hubräumen, die im Zuge des so genannten Downsizing und der damit verbundenen Kraftstoffersparnis eingesetzt werden. Die Benutzer von Fahrzeugen mit solchen Motoren erwarten nämlich trotz der kleinen zur Verfügung stehenden Hubräume eine hohe Leistungsabgabe, was dazu führt, dass die Verdichter von Abgasturboladern über den gesamten Bereich ihres jeweiligen Kennfelds betrieben werden müssen.Compressors for internal combustion engines have already become known in a variety of embodiments. They have a great importance, for example, in the performance of internal combustion engines with small displacements, which are used in the course of so-called downsizing and the associated fuel economy. The users of vehicles with such engines, despite the small available displacement expect a high power output, which means that the compressor must be operated by exhaust gas turbochargers over the entire range of their respective map.

Das Kennfeld eines solchen Verdichters wird am linken Kennfeldrand von der Pumpgrenze begrenzt. Wird die Pumpgrenze im Betrieb des Verdichters erreicht, löst sich bei hohen Druckverhältnissen und kleinen Volumenströmen die Strömung von den Verdichterschaufeln ab, und es kommt zu einer rückwärts gerichteten Strömung durch den Verdichter, bis sich wieder ein stabiles Druckverhältnis mit positivem Volumenstrom einstellt. Bei diesem Vorgang kommt es zur Geräuschbildung, das einem Pumpen gleicht. Ursächlich für dieses Phänomen ist ein für den gewünschten Betriebspunkt des Motors zu schmales Verdichterkennfeld.The map of such a compressor is limited on the left map edge of the surge line. If the surge limit is reached during operation of the compressor, at high pressure conditions and small volume flows, the flow separates from the compressor blades, and there is a backward flow through the compressor until a stable pressure ratio with positive flow rate again sets. In this process, it comes to noise, which is similar to a pump. The reason for this phenomenon is a too narrow compressor map for the desired operating point of the engine.

Um diesem Problem zu begegnen, ist anhand der DE 196 47 605 C2 bereits ein Abgas-Turbolader für Brennkraftmaschinen bekannt geworden, der strömungstechnisch parallel zum Einlasskanal eine das Kennfeld des Verdichters stabilisierende Einrichtung in der Form eines Ringkanals besitzt, durch den ein Bypassvolumen entgegen der Hauptströmungsrichtung strömen kann und im Pumpgrenzbereich auftretenden Druckspannungen dämpfend begegnen kann.To address this problem is based on the DE 196 47 605 C2 an exhaust gas turbocharger for internal combustion engines has already become known, which in terms of flow parallel to the inlet channel has a characteristic of the compressor stabilizing device in the form of an annular channel through which a bypass volume can flow counter to the main flow direction and counteract compressive stresses occurring in the surge limit range.

Aus der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung 10 2010 063 197.3 ist ein Verdichter für die Aufladung einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, mit einem einen Diffusorkanal und einen Diffusor aufweisenden Verdichtergehäuse, einem in einem Einlasskanal des Verdichtergehäuses drehbar gelagerten Verdichterrad, einer das Kennfeld des Verdichters stabilisierenden Einrichtung in der Form eines Ringkanals, der strömungstechnisch parallel zum Einlasskanal angeordnet ist, sowie mit einem Raum zum Durchtritt von Kühlmedium. Mit dem den Raum durchströmenden Kühlmedium wird die Temperatur des Verdichtergehäuses abgesenkt, so dass kein Cracking von beispielsweise aufgrund von Blow-by in der Luft im Verdichter vorhandenem Öl eintritt, was über die Laufzeit den Diffusorspalt verkleben würde, was wiederum einen weiteren Temperaturanstieg am Austritt des Verdichters begünstigen würde.From patent applicant 10 2010 063 197.3, a compressor for charging an internal combustion engine has become known, with a compressor housing having a diffuser channel and a diffuser, a compressor wheel rotatably mounted in an inlet channel of the compressor housing, a device stabilizing the characteristics of the compressor the shape of an annular channel, which is arranged fluidically parallel to the inlet channel, as well as with a space for the passage of cooling medium. With the cooling medium flowing through the space, the temperature of the compressor housing is lowered, so that no cracking occurs, for example, due to blow-by in the air in the compressor existing oil, which would stick over the duration of the diffuser gap, which in turn a further increase in temperature at the outlet of the Compressor would favor.

Der bekannte Verdichter hat sich in der Praxis bereits bestens bewährt. Wird der bekannte Verdichter beispielsweise zur Anwendung als Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung kombiniert, kommt es zu Schwierigkeiten, da das rückgeführte Abgas in einem Bereich vor dem Verdichterauslass eingebracht werden soll, und somit neben der zum Ringraum zugehörigen Öffnung im Einlasskanal eine zusätzliche Öffnung für den Eintritt von rückgeführtem Abgas vorgesehen werden muss. Wird das rückgeführte Abgas vor dem Verdichterradeintritt eingebracht, entstehen Störungen der Strömung des dem Verdichter zugeführten Gases, was zu einem Wirkungsgradverlust des Verdichters führt. Außerdem erhöht eine solche Anordnung den Platzbedarf und führt somit zu einem Packaging-Problem. Daher besteht für den kombinierten Einsatz eines Verdichters und einer Abgasrückführeinrichtung noch Raum für Verbesserung.The well-known compressor has already proven itself in practice. If the known compressor, for example, for use as a turbocharger for an internal combustion engine combined with an exhaust gas recirculation device, there are difficulties because the recirculated exhaust gas is to be introduced in an area in front of the compressor outlet, and thus in addition to the opening associated with the annulus in the inlet channel an additional opening for the entry of recirculated exhaust gas must be provided. If the recirculated exhaust gas is introduced in front of the compressor wheel, disturbances of the flow of the gas supplied to the compressor, resulting in a loss of efficiency of the compressor. In addition, such an arrangement increases the space requirement and thus leads to a packaging problem. Therefore, there is room for improvement for the combined use of a compressor and an exhaust gas recirculation device.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Verdichter zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und sich zudem mit einer Abgasrückführung kombinieren lässt, ohne dass Wirkungsgradverluste beim Verdichten eintreten. Zudem soll der Verdichter platzsparend ausgelegt sein.Proceeding from this, the present invention, the object of providing a compressor which has a high efficiency and can also be combined with an exhaust gas recirculation without loss of efficiency occur during compression. In addition, the compressor should be designed to save space.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.To solve this problem, the invention has the features specified in claim 1. Advantageous embodiments thereof are described in the further claims.

Die Erfindung schafft einen Verdichter zur Aufladung einer Brennkraftmaschine mit einem einen Diffusorkanal und einen Diffusor aufweisenden Verdichtergehäuse, einem in einem Einlasskanal des Verdichtergehäuses drehbar gelagerten Verdichterrad, einer stromaufwärts des Diffusorkanals angeordneten Eintrittsfläche zu einem Ringkanal, der zum Einlasskanal weitgehend konzentrisch angeordnet ist, mit einer stromaufwärts des Ringkanals angeordneten Austrittsfläche, und darüber hinaus mit wenigstens einen mit dem Ringkanal fluidisch verbundenen Abgasrückführkanal.The invention provides a compressor for supercharging an internal combustion engine having a compressor housing having a diffuser channel and a diffuser, a compressor wheel rotatably mounted in an inlet channel of the compressor housing, an inlet surface located upstream of the diffuser channel, and an annular channel disposed substantially concentrically with the inlet channel, with an upstream one the annular channel arranged outlet surface, and moreover with at least one fluidically connected to the annular channel exhaust gas recirculation passage.

Der Ringkanal mitsamt Eintrittsfläche und Austrittsfläche formt dabei eine das Kennfeld des Verdichters verbreiterende Einrichtung. Diese sorgt dafür, dass im Einlasskanal entgegen der Hauptströmungsrichtung rückströmendes Fluid über die Eintrittsfläche in den Ringkanal gelangt, und schließlich über die Austrittsfläche wieder in die Hauptströmungsrichtung des Einlasskanals zurückführt wird. Dadurch wird eine Erhöhung des Verdichterdurchsatzes erreicht und der Neigung der Ablösung der Strömung von den Verdichterschaufeln entgegengewirkt, wodurch einer Neigung zur Geräuschbildung auch bei kleinen Volumenströmen und hohen Druckverhältnissen entgegengewirkt wird.The annular channel together with the inlet surface and the outlet surface forms a device widening the characteristics of the compressor. This ensures that fluid flowing back in the inlet channel against the main flow direction reaches the annular channel via the inlet surface, and is finally returned to the main flow direction of the inlet channel via the outlet surface. This will increase the Compressor throughput achieved and counteracted the tendency of the separation of the flow from the compressor blades, whereby a tendency to noise is counteracted even at low flow rates and high pressure conditions.

Zudem kann infolge der Verbrennung mittels der Brennkraftmaschine entstehendes Abgas durch den Abgasrückführkanal zum Verdichter zurückgeführt werden. Das rückgeführte Abgas gelangt dabei über die fluidische Verbindung zwischen Abgasrückführkanal und Ringkanal in den Ringkanal und wird schließlich über die Austrittfläche in den Einlasskanal des Verdichters geführt.In addition, as a result of combustion by the internal combustion engine resulting exhaust gas can be recycled through the exhaust gas recirculation channel to the compressor. The recirculated exhaust gas passes through the fluidic connection between the exhaust gas recirculation channel and annular channel in the annular channel and is finally guided via the exit surface in the inlet channel of the compressor.

Auf diese Weise wird sowohl von einer Abgasrückführung, als auch von einer das Kennfeld des Verdichters verbreiterenden Einrichtung Gebrauch gemacht, ohne dass hierfür eine – verglichen mit dem bekannten Verdichter – zusätzliche Öffnung im Einlasskanal des Verdichters vorgesehen sein muss. Die Austrittsfläche des Ringkanals genügt, um sowohl rückströmendes Verbrennungsgas im Bereich der Verdichterschaufeln als auch rückgeführtes Abgas in den Einlasskanal zu führen.In this way use is made of both exhaust gas recirculation and of a device widening the characteristics of the compressor without the need for an additional opening in the inlet channel of the compressor compared to the known compressor. The outlet surface of the annular channel is sufficient to guide both backflowing combustion gas in the region of the compressor blades and also recirculated exhaust gas into the inlet channel.

Zudem erfolgt im Ringkanal bereits eine Durchmischung von rückgeführtem Abgas und rückströmenden, im Ringkanal befindlicher Verbrennungsluft, so dass die Durchmischung gegenüber eines Verdichters verbessert ist, bei dem rückgeführtes Abgas und rückströmende Verbrennungsluft dem Einlasskanal über getrennte Einlasskanäle zugeführt werden. Da keine zusätzlich Einleitung vorgesehen ist, werden auch weniger Störungen der Strömung im Einlasskanal verursacht, so dass die Laminarität der Strömung im Einlasskanal begünstigt ist, infolgedessen höhere Verdichtungsverhältnisse im Verdichter erreicht werden können, und somit der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verdichters entsprechend hoch ist.In addition, in the annular channel already a thorough mixing of recycled exhaust gas and flowing back, located in the annular channel combustion air, so that the mixing is improved compared to a compressor, are fed to the recirculated exhaust gas and recirculating combustion air to the inlet channel via separate inlet channels. Since no additional introduction is provided, fewer disturbances of the flow in the inlet channel are caused, so that the laminarity of the flow in the inlet channel is favored, as a result, higher compression ratios can be achieved in the compressor, and thus the efficiency of the compressor according to the invention is correspondingly high.

Da der Abgasrückführkanal direkt mit dem Ringkanal verbunden ist, und keine zusätzliche Einleitung in den Einlasskanal des Verdichters notwendig ist, kann der Einlasskanal und somit der ganze Verdichter, inklusive Abgasrückführkanal, zudem kompakt und platzsparend ausgelegt werden. Damit ist der erfindungsgemäße Verdichter auch hinsichtlich des Packaging vorteilhaft.Since the exhaust gas recirculation channel is directly connected to the annular channel, and no additional introduction into the inlet channel of the compressor is necessary, the inlet channel and thus the entire compressor, including the exhaust gas recirculation channel, can also be made compact and space-saving. Thus, the compressor according to the invention is also advantageous in terms of packaging.

Durch die Anordnung mehrerer Abgasrückführkanäle ist eine bessere Durchmischung von durch den Ringraum zurückströmender Verbrennungsluft und rückgeführtem Abgas gewährleistet. Dabei können auch eine Vielzahl von Abgasrückführkanälen vorgesehen sein, so dass die Durchmischung noch weiter verbessert ist. Bei einer solchen Ausführungsform können die Abgasrückführkanäle am Umfang des Ringkanals verteilt angeordnet werden, so dass das rückgeführte Abgas nicht zentral in den Ringkanal eingespeist wird und durch die verteilte Einspeisung in den Ringkanal an verschiedenen Stellen eine gute Durchmischung von Abgas und Verbrennungsluft erreicht wird.The arrangement of several exhaust gas recirculation channels ensures better mixing of combustion air flowing back through the annular space and recirculated exhaust gas. In this case, a plurality of exhaust gas recirculation channels may be provided, so that the mixing is further improved. In such an embodiment, the exhaust gas recirculation channels can be arranged distributed on the circumference of the annular channel, so that the recirculated exhaust gas is not fed centrally into the annular channel and is achieved by the distributed feed into the annular channel at various points a good mixing of exhaust gas and combustion air.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verdichters weist das Verdichtergehäuse wenigstens einen Raum zum Durchtritt von Kühlmedium auf.According to a development of the compressor according to the invention, the compressor housing has at least one space for the passage of cooling medium.

Bei dem Kühlmedium kann es sich beispielsweise um eine Kühlflüssigkeit wie etwa Kühlfluid einer Brennkraftmaschine handeln. Durch die Kühlung im Verdichtergehäuse kann eine Verringerung der Temperatur im Bereich des Diffusorkanals und des Diffusors erreicht werden, wodurch der Neigung von vorhandenem Öl zum Cracken im Diffusorspalt entgegengewirkt wird und darüber hinaus eine Absenkung der Temperatur der den Verdichter verlassenen Ladeluft erreicht wird.The cooling medium may be, for example, a cooling fluid, such as cooling fluid of an internal combustion engine. By cooling in the compressor housing, a reduction of the temperature in the region of the diffuser channel and the diffuser can be achieved, whereby the tendency of existing oil to crack in the diffuser gap is counteracted and, moreover, a reduction in the temperature of the compressor leaving the charge air is achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Raum zum Durchtritt von Kühlmedium zumindest entlang eines Teilbereichs des Abgasrückführungskanals.According to a preferred embodiment, the space for passage of cooling medium extends at least along a portion of the exhaust gas recirculation passage.

Auf diese Weise dient das Kühlmedium unter anderem dazu, das rückgeführte Abgas zu kühlen. Damit kann eine Absenkung der Temperatur des rückgeführten Abgases vor dem Eintritt in den Ringkanal erreicht werden, und es wird schließlich auch eine Steigerung des Durchsatzes des Verdichters erreicht.In this way, the cooling medium serves inter alia to cool the recirculated exhaust gas. Thus, a reduction in the temperature of the recirculated exhaust gas before entering the annular channel can be achieved, and it is finally achieved an increase in the throughput of the compressor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters ist der Raum zum Durchlass eines Kühlmediums ein den Austrittsbereich des Einlasskanals zum Diffusor zumindest teilweise umgebender Ringraum.According to a preferred embodiment of the compressor according to the invention, the space for the passage of a cooling medium is an annular space at least partially surrounding the outlet region of the inlet channel to the diffuser.

Der Raum kann den Austrittsbereich des Einlasskanals in Richtung zum Diffusor, je nach gewünschter Applikation, vollständig oder auch nur teilweise umgeben. Dabei kann die Geometrie des Raums auf die zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse und/oder die benötigte Kühlleistung ausgelegt werden.The space can completely or even partially surround the exit region of the inlet channel in the direction of the diffuser, depending on the desired application. The geometry of the room can be designed for the space available and / or the required cooling capacity.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich der Raum in radialer Richtung des Verdichtergehäuses zumindest entlang eines Teilbereichs des Diffusorkanals weitgehend parallel zum Diffusorkanal erstreckt.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the space extends in the radial direction of the compressor housing at least along a portion of the diffuser channel substantially parallel to the diffuser channel.

Der Raum kann daher sowohl auf der Verdichterradseite unterhalb des Diffusors angeordnet sein oder an der das Verdichtergehäuse abschließenden Stirnseite, oder der Raum kann sich auch auf beide genannten Positionen erstrecken. Dabei wird der Raum im Einzelfall vorzugsweise wiederum auf die benötigte Kühlleistung und/oder die zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse ausgelegt.The space can therefore be arranged both on the Verdichterradseite below the diffuser or on the compressor housing final end face, or the space may also extend to both said positions. there In some cases, the space is preferably again designed for the required cooling capacity and / or the space available.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Raum zum Durchlass eines Kühlmediums ein Ringraum, der den Ringkanal zumindest entlang eines Teilbereichs seiner in Längsrichtung des Einlasskanals verlaufenden Längserstreckung umgibt. Der Raum ist mit anderen Worten in radialer Richtung des Verdichtergehäuses radial außerhalb des Ringkanals angeordnet und umgibt diesen vollständig oder bereichsweise.According to a further advantageous embodiment of the invention, the space for the passage of a cooling medium is an annular space surrounding the annular channel at least along a portion of its longitudinal extent extending in the longitudinal direction of the inlet channel. In other words, the space is arranged radially outside the annular channel in the radial direction of the compressor housing and surrounds it completely or in regions.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abgasrückführkanal oder sind mehrere Abgasrückführkanäle relativ zu der Längsmittelachse des Eintrittskanals in einem Neigungswinkel im Bereich von 10 bis 170 Grad geneigt ausgebildet.According to a preferred embodiment, the exhaust gas recirculation channel or a plurality of exhaust gas recirculation channels is inclined relative to the longitudinal center axis of the inlet channel at an inclination angle in the range of 10 to 170 degrees.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Abgasrückführkanal jedoch relativ zu der Längsmittelachse des Eintrittskanals in einem Neigungswinkel im Bereich von 90 bis 170 Grad geneigt ausgebildet. Der Neigungswinkel wird dabei so gewählt, dass die Durchmischung von durch den Abgasrückführkanal in den Ringkanal einströmendem Abgas und von durch die Eintrittsfläche zurückströmendem Verbrennungsgas effizient ist. Bei einem Neigungswinkel von 90 Grad oder mehr wird dabei vermieden, dass Abgas durch die Eintrittsfläche des Ringkanals zurück in den Einlasskanal, insbesondere in einen Bereich der Schaufeln des Verdichterrades gelangt, wenn kein Verbrennungsgas durch den Ringkanal zurückströmt. Durch einen Neigungswinkel, der größer ist als 90 Grad wird dabei ebenfalls begünstigt, dass Abgas, auch wenn kein Verbrennungsgas durch den Ringkanal zurückströmt, durch die Austrittsfläche des Ringkanals in den Einlasskanal des Verdichters gelangt.Preferably, however, at least one exhaust gas recirculation passage is inclined relative to the longitudinal center axis of the intake passage at an inclination angle in the range of 90 to 170 degrees. The angle of inclination is chosen so that the mixing of exhaust gas flowing into the annular channel through the exhaust gas recirculation channel and combustion gas flowing back through the inlet surface is efficient. At an angle of inclination of 90 degrees or more, it is avoided that exhaust gas passes through the inlet surface of the annular channel back into the inlet channel, in particular into a region of the blades of the compressor wheel, when no combustion gas flows back through the annular channel. By an angle of inclination which is greater than 90 degrees is also favored that exhaust gas, even if no combustion gas flows back through the annular channel, passes through the exit surface of the annular channel in the inlet channel of the compressor.

Die Erfindung sieht nach einer vorteilhaften Ausführungsform ebenfalls vor, dass die das Kennfeld stabilisierende Einrichtung und das Verdichtergehäuse entkoppelt vorliegen. Zu diesem Zweck ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die das Kennfeld stabilisierende Einrichtung von einem rohrstückförmigen Gehäuse gebildet wird, welches den Einlasskanal und die Eintrittsfläche sowie die Austrittsfläche aufnimmt und in einen Ringraum des Verdichtergehäuses eingeführt werden kann, und zwar so, dass eine Austrittsfläche des Einlasskanals an einer Eintrittsfläche in den Diffusorkanal anliegt und eine Austrittsfläche des Abgasrückführkanals an einer Öffnung des Ringkanals anliegt.According to an advantageous embodiment, the invention also provides that the device stabilizing the map and the compressor housing are decoupled. For this purpose, it is provided according to the invention that the characteristic stabilizing device is formed by a tubular housing which receives the inlet channel and the entrance surface and the exit surface and can be inserted into an annulus of the compressor housing, in such a way that an exit surface the inlet channel abuts an inlet surface in the diffuser channel and abuts an exit surface of the exhaust gas recirculation channel at an opening of the annular channel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Eintrittsfläche des Ringkanals von mindestens einem in dem rohrstückförmigen Gehäuse oder dem Verdichtergehäuse gebildeten Einströmkanal gebildet, der entgegen der Hauptdurchströmungsrichtung des Einlasskanals geneigt ausgebildet ist.According to a further embodiment of the invention, the inlet surface of the annular channel is formed by at least one inlet channel formed in the tubular piece-shaped housing or the compressor housing, which is formed inclined opposite to the main flow direction of the inlet channel.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:

1 eine Schnittansicht eines Radialverdichters nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 a sectional view of a radial compressor according to an embodiment according to the present invention.

1 der Zeichnung zeigt eine Schnittansicht eines Radialverdichters 1 nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Radialverdichter 1 besitzt ein Verdichtergehäuse 2, welches einen Einlasskanal 5 für ein Verdichterrad 8 bereitstellt. Das Verdichtergehäuse 2 besitzt darüber hinaus einen Diffusorkanal 10 und einen sich strömungstechnisch hieran anschließenden Diffusor 11. 1 The drawing shows a sectional view of a centrifugal compressor 1 according to an embodiment according to the present invention. The centrifugal compressor 1 has a compressor housing 2 , which has an inlet channel 5 for a compressor wheel 8th provides. The compressor housing 2 also has a diffuser channel 10 and a fluidically adjoining this diffuser 11 ,

Das Verteilergehäuse weist zudem eine Eintrittsfläche 6, eine Austrittsfläche 7, sowie einen konzentrisch zum Einlasskanal 5 angeordneten Ringkanal 9 auf. Über die Eintrittsfläche 6 kann rückströmendes Verbrennungsgas in den Ringkanal 9 einströmen, den Ringkanal 9 durchströmen und durch die Austrittsfläche 7 wieder in den Einlasskanal 5 zurückströmen. Auf diese Weise wird eine Verschiebung der Pumpgrenze im Kennfeld des Verdichters nach links erreicht und so das Verdichterkennfeld verbreitert.The distributor housing also has an entry surface 6 , an exit surface 7 , as well as concentric with the inlet channel 5 arranged annular channel 9 on. About the entrance area 6 can return combustion gas in the annular channel 9 flow in, the annular channel 9 flow through and through the exit surface 7 again in the inlet channel 5 flow back. In this way, a shift of the surge line in the map of the compressor is reached to the left and widened so the compressor map.

Rückströmendes Gas im Verdichter wird durch den Ringkanal 9 erneut dem Einlasskanal 5 zugeführt. Der Ringkanal 9 mitsamt der Eintrittsfläche 6 und der Austrittsfläche 7 fungiert somit als Kennfeld-erweiternde Einrichtung im Radialverdichter 1.Backflowing gas in the compressor is through the annular channel 9 again the inlet channel 5 fed. The ring channel 9 together with the entrance area 6 and the exit surface 7 thus acts as a map-expanding device in the centrifugal compressor 1 ,

Durch die Kennfelderweiterung wird die Gefahr des Auftretens unerwünschter Geräusche des Verdichters im Bereich der Pumpgrenze verringert. Dies gilt sowohl bei einstufigen Systemen als auch bei mehrstufigen Systemen, die im Übergangsbereich vom mehrstufigen Bereich zum einstufigen Bereich zum Kreischen neigen. Die Neigung zur Geräuschbildung, die üblicherweise mit einem Pumpen unter voller Last verbunden ist, wird verringert.The expansion of the map reduces the risk of unwanted noise from the compressor in the area of the surge line. This applies both to single-stage systems and multi-stage systems that tend to shriek in the transition range from the multi-level range to the single-level range. The tendency for noise, which is usually associated with pumping under full load, is reduced.

Der erfindungsgemäße Radialverdichter 1 weist zudem einen Abgasrückführkanal 3 auf, der mit einer Öffnung des Ringkanals 9 fluidisch verbunden ist. Der Abgasrückführkanal 3 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform eine Neigung von ungefähr 90 Grad zur Hauptdurchströmungsrichtung H im Einlasskanal 5, die in 1 der Zeichnung anhand eines Pfeils dargestellt ist. Durch den Abgasrückführungskanal 3 wird Abgas direkt in den Ringkanal 9 zurückgeführt. Aus dem Ringkanal 9 gelangt das rückgeführte Abgas schließlich durch die Austrittsfläche 7 in den Einlasskanal 5.The radial compressor according to the invention 1 also has an exhaust gas recirculation channel 3 on, with an opening of the ring channel 9 is fluidically connected. The exhaust gas recirculation channel 3 has in the illustrated embodiment, an inclination of approximately 90 degrees to the main flow direction H in the inlet channel 5 , in the 1 the drawing is shown by an arrow. Through the exhaust gas recirculation channel 3 is exhaust gas directly into the annular channel 9 recycled. From the ring channel 9 Finally, the recirculated exhaust gas passes through the exit surface 7 in the inlet channel 5 ,

Da sowohl das Abgas als auch das zurückströmende Verbrennungsgas über die Austrittsöffnung 7 in den Einlasskanal 5 geführt werden, ermöglicht der erfindungsgemäße Verdichter sowohl eine Kennfeldstabilisierung und auch eine Abgasrückführung, ohne dass hierfür eine – gegenüber dem bekannten Verdichter – zusätzliche Öffnung im Einlasskanal 5 vorgesehen sein muss. Daher kommt es im Einlasskanal 5 nicht zu zusätzlichen Störungen, so dass die Strömung von Verbrennungsgas im Einlasskanal 5 weitgehend laminar verläuft. Since both the exhaust gas and the recirculating combustion gas through the outlet opening 7 in the inlet channel 5 be guided, the compressor according to the invention allows both a map stabilization and exhaust gas recirculation, without this one - compared to the known compressor - additional opening in the inlet channel 5 must be provided. Therefore it comes in the inlet channel 5 not to additional interference, so that the flow of combustion gas in the inlet duct 5 largely laminar runs.

Wenn Verbrennungsgas durch den Ringkanal 9 zurückströmt, findet beim erfindungsgemäßen Verdichter in dem Ringkanal 9 außerdem eine Durchmischung des rückströmenden Massenstroms mit durch den Abgasrückführkanal 3 rückgeführtem Abgas statt. Danach tritt das durchmischte Gas in den Einlasskanal 5 ein, was ebenfalls die laminare Strömung im Einlasskanal 5 begünstigt.When combustion gas passes through the annular channel 9 flows back, takes place in the compressor according to the invention in the annular channel 9 In addition, a mixing of the backflowing mass flow with through the exhaust gas recirculation channel 3 recirculated exhaust gas instead. Thereafter, the mixed gas enters the inlet channel 5 what is also the laminar flow in the inlet channel 5 favored.

Das Verdichtergehäuse 2 weist darüber hinaus auch einen Raum 12 auf, der dem Durchtritt von Kühlmedium, beispielsweise in Form von Kühlflüssigkeit, dient, die aus dem Kühlkreislauf des Motors des Fahrzeugs stammen kann. Durch das Kühlmedium wird unter anderem der Diffusorspalt gekühlt und damit die Neigung von im Diffusorspalt vorhandenem Öl zum Cracken verringert. Dadurch wird der Diffusorspalt nicht von verkoktem Öl verklebt und im Zug einer zunehmenden Verklebung sukzessive verkleinert, was wiederum eine weitere Temperaturerhöhung im Diffusorspalt nach sich ziehen würde.The compressor housing 2 also has a room 12 on, which serves for the passage of cooling medium, for example in the form of cooling liquid, which may originate from the cooling circuit of the engine of the vehicle. Among other things, the cooling medium cools the diffuser gap and thus reduces the tendency of cracking oil present in the diffuser gap. As a result, the diffuser gap is not glued by coked oil and successively reduced in the train of increasing adhesion, which in turn would result in a further increase in temperature in the diffuser gap.

Bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialverdichters 1 erstreckt sich ein Teil des Raums 12 – der in der Figurenebene unten liegende Bereich des Raums 12 – entlang eines Teilbereichs 13 des Abgasrückführkanals 3. Mit den Raum 12 durchfließendem Kühlmittel wird somit bereits durch den Abgasrückführkanal 3 rückgeführtes Abgas gekühlt.In the illustrated embodiment of the radial compressor according to the invention 1 extends a part of the room 12 - The area of the room lying in the plane of the figure below 12 - along a partial area 13 the exhaust gas recirculation channel 3 , With the room 12 flowing coolant is thus already through the exhaust gas recirculation channel 3 recirculated exhaust gas cooled.

Benachbart zu einer Rückwand 14 des Radialverdichters 1 befindet sich außerdem ein weiterer, nicht näher dargestellter Raum zum Durchtritt von Kühlmedium. Der weitere Raum wird dabei wie der beschriebene Raum 12 mit einem Kühlmedium durchsetzt, und die Funktion des weiteren Raums ist analog zu der beschriebenen Funktion des Raums 12. Damit wird zusätzlich auch eine Kühlung der Rückwand 14 des Radialverdichters 1 geschaffen.Adjacent to a back wall 14 of the centrifugal compressor 1 is also another, not shown space for the passage of cooling medium. The additional space becomes like the described space 12 interspersed with a cooling medium, and the function of the other room is analogous to the described function of the room 12 , This also provides cooling of the rear wall 14 of the centrifugal compressor 1 created.

Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterte Merkmale der Erfindung mit den übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche an die Zeichnung verwiesen.With regard to the above unspecified in detail features of the invention with the other expressly made to the claims of the drawing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Radialverdichtercentrifugal compressors
22
Verdichtergehäusecompressor housing
33
AbgasrückführkanalExhaust gas recirculation passage
44
Öffnung des RingkanalsOpening of the ring channel
55
Einlasskanalinlet channel
66
Eintrittsflächeentry surface
77
Austrittsflächeexit area
88th
Verdichterradcompressor
99
Ringkanalannular channel
1010
Diffusorkanaldiffuser channel
1111
Diffusordiffuser
1212
Raumroom
1313
Teilbereich des AbgasrückführkanalsPart of the exhaust gas recirculation channel
1414
Rückwandrear wall
HH
HauptdurchströmungsrichtungMain direction of flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19647605 C2 [0004] DE 19647605 C2 [0004]

Claims (9)

Verdichter zur Aufladung einer Brennkraftmaschine mit einem einen Diffusorkanal (10) und einen Diffusor (11) aufweisenden Verdichtergehäuse (2), einem in einem Einlasskanal (5) des Verdichtergehäuses (2) drehbar gelagerten Verdichterrad (8), einer stromaufwärts des Diffusorkanals (10) angeordneten Eintrittsfläche (6) zu einem Ringkanal (9), der zum Einlasskanal (5) weitgehend konzentrisch angeordnet ist, und einer stromaufwärts des Ringkanals (9) angeordneten Austrittsfläche (7), gekennzeichnet durch wenigstens einen mit dem Ringkanal (9) fluidisch verbundenen Abgasrückführkanal (3).Compressor for charging an internal combustion engine with a diffuser channel ( 10 ) and a diffuser ( 11 ) having compressor housing ( 2 ), one in an inlet channel ( 5 ) of the compressor housing ( 2 ) rotatably mounted compressor wheel ( 8th ), one upstream of the diffuser channel ( 10 ) arranged entrance surface ( 6 ) to a ring channel ( 9 ) leading to the inlet channel ( 5 ) is arranged substantially concentrically, and one upstream of the annular channel ( 9 ) arranged exit surface ( 7 ), characterized by at least one with the annular channel ( 9 ) fluidly connected exhaust gas recirculation channel ( 3 ). Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (2) wenigstens einen Raum (12) zum Durchtritt von Kühlmedium aufweist.Compressor according to claim 1, characterized in that the compressor housing ( 2 ) at least one room ( 12 ) for the passage of cooling medium. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Raum (12) zumindest entlang eines Teilbereichs (13) des Abgasrückführungskanals (3) erstreckt.Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the space ( 12 ) at least along a partial area ( 13 ) of the exhaust gas recirculation channel ( 3 ). Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (12) ein den Austrittsbereich des Einlasskanals (5) zum Diffusor (11) zumindest teilweise umgebender Ringraum ist.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the space ( 12 ) a the exit area of the inlet channel ( 5 ) to the diffuser ( 11 ) is at least partially surrounding annular space. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Raum (12) in radialer Richtung des Verdichtergehäuses (2) zumindest entlang eines Teilbereichs des Diffusorkanals (11) weitgehend parallel zum Diffusorkanal (11) erstreckt.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the space ( 12 ) in the radial direction of the compressor housing ( 2 ) at least along a portion of the diffuser channel ( 11 ) substantially parallel to the diffuser channel ( 11 ). Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (12) ein Ringraum ist, der den Ringkanal (9) zumindest entlang eines Teilbereichs seiner in Längsrichtung des Einlasskanals (5) verlaufenden Längserstreckung umgibt.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the space ( 12 ) is an annulus, the annular channel ( 9 ) at least along a portion of its longitudinal direction in the inlet channel ( 5 ) extending longitudinal extent surrounds. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführkanal (3) relativ zu der Längsmittelachse des Einlasskanals (5) in einem Neigungswinkel im Bereich von 10 bis 170 Grad geneigt ausgebildet ist.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas recirculation channel ( 3 ) relative to the longitudinal center axis of the inlet channel (FIG. 5 ) is inclined at an inclination angle in the range of 10 to 170 degrees. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein rohrstückförmiges Gehäuse, welches den Einlasskanal (5) und die Eintrittsfläche (6) sowie die Austrittsfläche (7) aufnimmt und in einen Ringraum des Verdichtergehäuses (2) einführbar ist, so dass eine Austrittsfläche des Einlasskanals (5) an einer Eintrittsfläche in den Diffusorkanal (11) anliegt und eine Austrittsfläche des Abgasrückführkanals (3) an einer Öffnung (4) des Ringkanals (9) anliegt.Compressor according to one of the preceding claims, characterized by a tubular piece-shaped housing, which the inlet channel ( 5 ) and the entrance surface ( 6 ) as well as the exit surface ( 7 ) and in an annular space of the compressor housing ( 2 ) is insertable, so that an exit surface of the inlet channel ( 5 ) at an entrance surface in the diffuser channel ( 11 ) and an exit surface of the exhaust gas recirculation channel ( 3 ) at an opening ( 4 ) of the ring channel ( 9 ) is present. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (6) von mindestens einem in dem rohrstückförmigen Gehäuse oder dem Verdichtergehäuse (2) gebildeten Einströmkanal gebildet ist, der entgegen der Hauptdurchströmungsrichtung (H) des Einlasskanals (5) geneigt ausgebildet ist.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the entry surface ( 6 ) of at least one in the tubular housing or the compressor housing ( 2 ) formed opposite to the Hauptdurchströmungsrichtung (H) of the inlet channel ( 5 ) is inclined.
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