DE102012212738A1 - Diffuser component for supercharger for combustion engine of motor car, has compressor stator comprising inlet region, and air circulation pipe and diffuser forming common flow channel for supplying fresh air - Google Patents

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Abstract

The component has a compressor stator (10) comprising an inlet region (12) for introducing fresh air, and an air circulation pipe (16), and a diffuser (18) made of plastic material. The diffuser is used as separate component into the inlet region of the compressor stator. The air circulation pipe and the diffuser form a common flow channel (20) for supplying fresh air. The diffuser and the air circulation pipe are connected by a screw connection with the inlet region of the compressor stator. Apertures (26) are formed as holes with circular cross-section. An independent claim is also included for a supercharger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader. Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Diffusorbaugruppe.The invention relates to a diffuser assembly for an exhaust gas turbocharger. The invention further relates to an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle with such a diffuser assembly.

Ein Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor saugt Frischluft über einen Verdichter an, der vom Abgasstrom des Motors durch eine Turbine angetrieben wird. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die angesaugte Luft über ein gekrümmtes Luftführungsrohr (Reinluftrohr) in den Verdichter geleitet wird. Das Luftführungsrohr ist hierzu an einen rotationssymmetrischen Diffusor des Verdichters angeflanscht. Aufgrund von eingeschränkten Platzverhältnissen im Motorraum muss der Diffusor oft kürzer ausgeführt werden, als es für eine ideale Strömung erforderlich wäre. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass das Luftführungsrohr im Bereich der Lufteinleitung oft eine sehr enge Strömungsumlenkung aufweist. Diese Umstände haben eine nicht optimale Strömungsführung im Einlassbereich des Verdichters zur Folge.An exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine draws in fresh air via a compressor, which is driven by the exhaust gas flow of the engine through a turbine. In the following, it is assumed that the sucked air is led into the compressor via a curved air duct (clean air pipe). The air duct is flanged to a rotationally symmetric diffuser of the compressor. Due to limited space in the engine compartment, the diffuser often has to be made shorter than would be required for an ideal flow. It should also be noted that the air duct often has a very narrow flow deflection in the area of the air inlet. These circumstances result in a non-optimal flow control in the inlet area of the compressor.

Bei bestimmten Abgasturboladern können zusätzlich zur angesaugten Frischluft auch Rezirkulationsgase in den Verdichter geleitet werden. Diese Technik wird für ein besseres Verständnis der danach beschriebenen Erfindung kurz erläutert.In certain exhaust gas turbochargers, recirculation gases can be conducted into the compressor in addition to the intake fresh air. This technique will be briefly explained for a better understanding of the invention described below.

Bei Turbomotoren führt ein schneller Lastabwurf (insbesondere bei Ottomotoren durch Drosselung, aber auch bei Dieselmotoren aufgrund des meist höheren Luftdurchsatzes) nicht selten zum Effekt des Lastabwurf-Pumpens. Das heißt, dass aufgrund der Trägheit des Verdichters kurzfristig noch ein sehr großer Massenstrom hoch verdichtet wird, vom Motor aber nicht mehr „geschluckt” werden kann. Die Folge ist, dass die hochverdichtete Ansaugluft entgegen der eigentlichen Förderrichtung des sich aufgrund seiner Trägheit noch drehenden Verdichterrads zurückschlägt. Dieses Ereignis ist in der Regel von einem unerwünschten, akustisch auffälligen Geräusch begleitet. Um diesen Rückschlag zu verhindern, kann mit Hilfe eines schaltbaren Bypasses, also einem Schubumluftventil, ein Teil der verdichteten Ladeluft am Verdichter vorbei zurück in die Saugseite abgelassen werden, bevor es zum zuvor beschrieben Rückschlag kommt. Die Einleitung der rückgeführten Ladeluft erfolgt idealerweise im Bereich des Verdichter-Einlass-Diffusors.In turbocharged engines, a fast load shedding (especially in gasoline engines by throttling, but also in diesel engines due to the usually higher air flow) often leads to the effect of the load shedding pump. This means that due to the inertia of the compressor in the short term still a very large mass flow is highly compressed, but the engine can no longer be "swallowed". The result is that the highly compressed intake air strikes back against the actual conveying direction of the compressor wheel which is still rotating due to its inertia. This event is usually accompanied by an unwanted, acoustically noticeable noise. In order to prevent this backlash, with the help of a switchable bypass, so a diverter valve, a portion of the compressed charge air at the compressor over back to the suction side to be discharged before it comes to the previously described setback. The introduction of the recirculated charge air is ideally carried out in the area of the compressor inlet diffuser.

Auch Abgas kann auf der Saugseite des Verdichters eingeleitet werden, um mittels Einsatz der Abgasrückführung die Emission von Schadstoffen zu mindern. Im Rahmen einer Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) wird das rückzuführende Abgas – im Gegensatz zu einer Hochdruck-Abgasrückführung – hinter der Turbine des Abgasturboladers und hinter dem Dieselpartikelfilter entnommen. Das entsprechend entspannte Abgas kann daher nur mehr auf der Saugseite vor dem Verdichter wieder zugeführt werden. Das rückgeführte Abgases wird ebenfalls idealerweise im Bereich des Verdichter-Einlass-Diffusors eingeleitet und passiert danach den Verdichter.Also exhaust gas can be introduced on the suction side of the compressor to reduce the emission of pollutants by using the exhaust gas recirculation. As part of a low-pressure exhaust gas recirculation (LP EGR), the recirculating exhaust gas - in contrast to a high-pressure exhaust gas recirculation - taken behind the turbine of the exhaust gas turbocharger and behind the diesel particulate filter. The correspondingly relaxed exhaust gas can therefore only be fed back to the compressor upstream of the compressor. The recirculated exhaust gas is also ideally introduced in the area of the compressor inlet diffuser and then passes through the compressor.

Bei den Rezirkulationsgasen kann es sich also um einen Überschuss bereits verdichteter Ladeluft und/oder um rückgeführtes Abgas handeln.The recirculation gases may therefore be an excess of already compressed charge air and / or recirculated exhaust gas.

Speziell für die Niederdruck-Abgasrückführung ist bei bekannten Turboladern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, am Verdichter im Bereich um den Diffusor ein eigener Ringkanal vorgesehen, in den das Abgas eingeleitet wird. Durch Schlitze auf der Innenseite des Ringkanals wird das Abgas dem Strom der angesaugten Frischluft direkt im Diffusor zugemischt. Das Verdichtergehäuse mit dem Diffusor wird in der Regel aus Sandguss gefertigt. Für die Ausbildung des Ringkanals ist deshalb ein zusätzlicher Kern im Gusswerkzeug erforderlich, was erhebliche Mehrkosten bei der Herstellung des Verdichtergehäuses bedeutet. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion sind die störenden Abblasgeräusche, die bei der Einleitung der Rezirkulationsgase entstehen, insbesondere beim schlagartigen Ablassen von Schubumluft. Diese Geräusche sind v. a. der Form der Einlassfenster geschuldet, deren Gestaltungsmöglichkeiten aufgrund des Sandguss-Fertigungsverfahrens stark eingeschränkt sind. Außerdem bringt die geometrische Gestaltung der Rezirkulationsgaszuführung, insbesondere der in den Diffusor führenden Schlitze im Ringkanal, Strömungsverluste und damit Performanceverluste mit sich, welche wiederum die Leistungsfähigkeit (Wirkungsgrad) und die CO2-Emissionen der Motors negativ beeinflussen.Especially for the low-pressure exhaust gas recirculation is in known turbochargers, as are known from the prior art, provided on the compressor in the area around the diffuser a separate annular channel into which the exhaust gas is introduced. Through slots on the inside of the annular channel, the exhaust gas is added to the stream of fresh air sucked in directly in the diffuser. The compressor housing with the diffuser is usually made of sand casting. Therefore, an additional core in the casting tool is required for the formation of the annular channel, which means significant additional costs in the production of the compressor housing. Another disadvantage of this design is the annoying blow-off noise that occurs during the introduction of the recirculation gases, especially when suddenly discharging the recirculating air. These noises are mainly due to the shape of the inlet windows, whose design options are severely limited due to the sand casting manufacturing process. In addition, the geometric design of the Rezirkulationsgaszuführung, in particular the leading in the diffuser slots in the annular channel, flow losses and thus performance losses with it, which in turn negatively affect the performance (efficiency) and the CO 2 emissions of the engine.

Aufgrund der weiter oben angesprochenen Zwänge bei der Auslegung ist die sich aus der Umlenkung im Luftführungsrohr vor dem Verdichter und im Bereich des Diffusors vor dem Verdichterrad ergebende Luftführung im Abgasturbolader meist nicht optimal. Neben Druckverlusten durch Verwirbelungen und Strömungsreibung ergeben sich vor allem negative Auswirkungen auf das Verhalten des Abgasturboladers nahe der Pumpgrenze, also im kritischen Bereich vor einem Pumpbetrieb des Verdichters. Dies äußert sich in erster Linie in einem eingeschränkten Betriebsbereich des Verdichters (die Pumpgrenze wird schneller erreicht), was wiederum zum früheren Strömungsabriss sowie zu unerwünschten akustischen Effekten im pumpkritischen Grenzbereich führt. Gerade die Betriebsstrategie moderner Motoren mit Forderungen nach hoher Dynamik, hoher Effizienz bei gleichzeitiger Einhaltung strenger Emissionsgrenzwerte, hohem Anteil von rückgeführtem Abgas, etc. verlangt jedoch immer mehr den Motorbetrieb in diesem Grenzbereich.Due to the above-mentioned constraints in the interpretation resulting from the deflection in the air duct in front of the compressor and in the region of the diffuser in front of the compressor wheel resulting air duct in the exhaust gas turbocharger is usually not optimal. In addition to pressure losses due to turbulence and flow friction, there are above all negative effects on the behavior of the exhaust gas turbocharger near the pumping limit, ie in the critical region before a pumping operation of the compressor. This manifests itself primarily in a limited operating range of the compressor (the surge limit is reached more quickly), which in turn leads to earlier stall and unwanted acoustic effects in the pump critical boundary area. Especially the operating strategy of modern engines with demands for high dynamics, high efficiency with simultaneous compliance with strict emission limits, high proportion of recirculated exhaust gas, etc., however, requires more and more engine operation in this boundary area.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Strömungsverhältnisse im Bereich des Diffusors vor dem Verdichter eines Abgasturboladers zu verbessern.The object of the invention is therefore to improve the flow conditions in the region of the diffuser in front of the compressor of an exhaust gas turbocharger.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Diffusorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Diffusorbaugruppe sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a diffuser assembly having the features of claim 1. Advantageous and expedient embodiments of the diffuser assembly according to the invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Diffusorbaugruppe umfasst ein Verdichtergehäuse, das einen Einlassbereich für die Einleitung von Frischluft aufweist, ein Luftführungsrohr und einen Diffusor. Gemäß der Erfindung ist der Diffusor als separates Bauteil in den Einlassbereich des Verdichtergehäuses eingesetzt. Das Luftführungsrohr und der Diffusor bilden gemeinsam einen ersten Strömungskanal für die Zufuhr der Frischluft.The diffuser assembly according to the invention comprises a compressor housing having an inlet region for the introduction of fresh air, an air guide tube and a diffuser. According to the invention, the diffuser is used as a separate component in the inlet region of the compressor housing. The air guide tube and the diffuser together form a first flow channel for the supply of fresh air.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der einlassseitige Diffusor des Abgasturboladers nicht notwendigerweise Teil des Verdichtergehäuses sein muss. Die erfindungsgemäße Lösung, wonach der Diffusor ein separates Bauteil ist, das nicht mehr vom restlichen Verdichtergehäuse vorsteht, sondern in dessen Einlassbereich eingesetzt ist, führt zu einer vorteilhaften Verkürzung des erforderlichen Bauraums. Außerdem erlaubt die Erfindung eine viel größere Gestaltungsfreiheit, da der Diffusor nicht mehr den Einschränkungen des Sandguss-Herstellungsverfahrens des Verdichtergehäuses unterworfen ist.The invention is based on the recognition that the inlet-side diffuser of the exhaust gas turbocharger does not necessarily have to be part of the compressor housing. The solution according to the invention, according to which the diffuser is a separate component which no longer protrudes from the remaining compressor housing but is inserted in its inlet region, leads to an advantageous shortening of the required installation space. In addition, the invention allows much greater design freedom, since the diffuser is no longer subject to the limitations of the sand casting manufacturing process of the compressor housing.

Diese Freiheiten und der Wegfall der durch Bauteilgrenzen bedingten Übergangsbereiche können dazu genutzt werden, eine harmonische Strömugsführung vom Luftführungsrohr in den Verdichter hinein, also bis direkt vor das Verdichterrad, zu verwirklichen. Insbesondere kann der Diffusor länger bauen, was vorteilhaft für die Strömungsbeschleunigung im Diffusor ist. Dadurch ergeben sich Leistungsvorteile für den Abgasturbolader, insbesondere im Bereich nahe der Pumpgrenze, was wiederum zu einem besseren Drehmomentverlauf, geringeren Emissionen und Akustikvorteilen (weniger Störgeräusche) führt.These freedoms and the elimination of the transition areas caused by component boundaries can be used to realize a harmonious flow guidance from the air guide tube into the compressor, ie, right up to the compressor wheel. In particular, the diffuser can build longer, which is advantageous for the flow acceleration in the diffuser. This results in performance advantages for the exhaust gas turbocharger, especially in the area close to the surge line, which in turn leads to a better torque curve, lower emissions and acoustic benefits (less noise).

Auch die Wahl des Materials für den Diffusor ist dank der Erfindung von der bisherigen Vorgabe des Verdichtergehäuses losgelöst. Insbesondere kann der Diffusor als Einsatzteil in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt werden. Abgesehen von den geringeren Herstellungskosten für das Verdichtergehäuse sind Änderungen oder Anpassungen im Design des Diffusors mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich.The choice of material for the diffuser is detached thanks to the invention of the previous specification of the compressor housing. In particular, the diffuser can be produced as an insert in an injection molding process from plastic. Apart from the lower manufacturing costs for the compressor housing changes or adjustments in the design of the diffuser with relatively little effort are possible.

Vorzugsweise schließt der Diffusor, bezogen auf die Strömungsrichtung der Frischluft, unmittelbar an das Luftführungsrohr an und bildet mit diesem eine Einheit. Das bedeutet, dass die Strömungsführung des Luftführungsrohres, einschließlich der Strömungsumlenkung vor dem Eintritt in den Verdichter, und des Diffusors als Package-Lösung praktisch ”aus einem Guss” sind, sodass eine koordinierte, gleichmäßige Strömung der Frischluft in den Verdichter hinein erreicht werden kann.Preferably, the diffuser, based on the flow direction of the fresh air, directly adjoins the air guide tube and forms a unit with this. This means that the flow guidance of the air guide tube, including the flow deflection before entering the compressor, and the diffuser as a package solution are practically "in one piece", so that a coordinated, uniform flow of fresh air into the compressor can be achieved.

Die größtmögliche Gestaltungsfreiheit und Flexibilität bei der Herstellung des Diffusors ergibt sich bei einer Ausbildung des Diffusors als Kunststoffteil, das in das Verdichtergehäuse eingesetzt werden kann.The greatest possible freedom of design and flexibility in the production of the diffuser results in a design of the diffuser as a plastic part that can be used in the compressor housing.

Der Diffusor und das Luftführungsrohr können vorteilhaft durch eine Schraubverbindung oder durch eine Clipverbindung mit dem Einlassbereich des Verdichtergehäuses verbunden sein. Eine zweiteilige Ausführung, d. h. eine Ausführung bei der das Luftführungsrohr lösbar mit dem Diffusor verbunden ist, bietet Vorteile im Hinblick auf die Wartung oder den Austausch dieser Bauteile.The diffuser and the air guide tube can advantageously be connected by a screw connection or by a clip connection with the inlet region of the compressor housing. A two-part design, d. H. an embodiment in which the air guide tube is detachably connected to the diffuser offers advantages in terms of maintenance or replacement of these components.

Es ist aber auch eine Gestaltung möglich, gemäß der der Diffusor einstückig an das Luftführungsrohr angeformt ist. Diese Gestaltung vereinfacht die Montage, da die Anbindung des Diffusors an das Luftführungsrohr entfällt. Das Luftführungsrohr und der Diffusor können gemeinsam in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden.But it is also a design possible, according to which the diffuser is integrally formed on the air duct. This design simplifies assembly, since the connection of the diffuser is omitted to the air duct. The air guide tube and the diffuser can be manufactured together in an injection molding process.

Für die Einleitung von Rezirkulationsgasen ist im Einlassbereich des Verdichtergehäuses ein Ringkanal vorzusehen, für dessen Herstellung nach bisheriger Bauweise ein zusätzlicher Kern im Sandgusswerkzeug erforderlich war. Die Erfindung ermöglicht hier eine deutliche Konstruktionsvereinfachung: Der Ringkanal, in den ein zweiter Strömungskanal zur Zufuhr von Rezirkulationsgasen mündet, kann zwischen einer Innenwand des Einlassbereichs des Verdichtergehäuses und der Außenwand des Diffusors um den Diffusor herum gebildet werden. Hierfür sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich, da bei der erfindungsgemäßen Konstruktion der Ringkanal automatisch durch das Einsetzen des Diffusors als Spalt zwischen Diffusor und Verdichtergehäuse entsteht. Somit kann das Verdichtergehäuse als Gussteil ohne Ringkanal deutlich einfacher ausgelegt werden. Im Sandgusswerkzeug wird kein zusätzlicher Kern mehr benötigt, was sich positiv auf die Herstellungskosten des Verdichtergehäuses auswirkt.For the introduction of recirculation gases, an annular channel is to be provided in the inlet region of the compressor housing, for the production of which according to the previous design an additional core in the sand casting tool was required. The invention enables a clear design simplification here: The annular channel, into which a second flow channel for supplying recirculation gases flows, can be formed between an inner wall of the inlet region of the compressor housing and the outer wall of the diffuser around the diffuser. For this purpose, no special measures are required because in the construction according to the invention, the annular channel is formed automatically by the onset of the diffuser as a gap between the diffuser and the compressor housing. Thus, the compressor housing can be designed much easier as a casting without an annular channel. In Sandgusswerkzeug no additional core is no longer needed, which has a positive effect on the manufacturing cost of the compressor housing.

Für die Herstellung der Strömungsverbindung zwischen dem Ringkanal und dem ersten Strömungskanal, die für die Beimischung der Rezirkulationsgase zur angesaugten Frischluft erforderlich ist, weist der Diffusor eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Öffnungen auf. Die Öffnungen können im Hinblick auf ein optimales Strömungsverhalten und im Hinblick auf eine gewünschte Akustik frei gestaltet werden, da die durch das Sandgussherstellungsverfahren bedingten Einschränkungen bei der Formgebung und Anordnung entfallen.For the preparation of the flow connection between the annular channel and the first flow channel, which is required for the admixture of the recirculation gases to the intake fresh air, the diffuser has a plurality of over the circumference distributed openings. The orifices may be made free in view of optimum flow behavior and acoustics, as the design and assembly constraints imposed by the sand casting process are eliminated.

Es hat sich gezeigt, dass nicht die bisher verwendeten länglichen Schlitze, die im Sandguss relativ einfach herstellbar sind, sondern über den Umfang verteilte Öffnungen, die als Löcher mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, optimal sind. Diese geometrische Gestaltung macht es möglich, ohne Verschlechterung der Wirkung des Diffusors, insbesondere im Bereich nahe der Pumpgrenze, und damit auch ohne signifikante Leistungseinbuße des Abgasturboladers, Rezirkulationsgase zuzuführen.It has been shown that not the previously used elongated slots, which are relatively easy to produce in sand casting, but over the circumference distributed openings, which are formed as holes with a substantially circular cross-section, are optimal. This geometric design makes it possible, without deterioration of the effect of the diffuser, in particular in the region near the surge line, and thus also without significant power loss of the exhaust gas turbocharger to supply recirculation gases.

Zusätzlich kann der Ringkanal bei geeigneter geometrischer Auslegung der Öffnungen als schallabsorbierender Helmholtzresonator fungieren. Dadurch können störende Strömungsgeräusche noch weiter gedämpft werden.In addition, the ring channel can act as a sound-absorbing Helmholtz resonator with a suitable geometric design of the openings. This disturbing flow noises can be further attenuated.

Die Erfindung schafft auch einen Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit einem Verdichterrad und einer erfindungsgemäßen Diffusorbaugruppe. Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung umgibt der Diffusor die Außenkontur des Verdichterrads beabstandet durch einen minimalen Spalt. Bei dieser Ausgestaltung ist also der Diffusor bis über die Außenkontur des Verdichterrads vorgezogen. Ein sehr enger Spalt zwischen den äußeren Enden der Verdichterschaufeln und der Innenwand des Diffusors ist ausreichend, da sich das Verdichterrad im Betrieb des Abgasturboladers selbst ”freischleift”. Somit bildet sich automatisch der kleinstmögliche Spalt aus, was aufgrund der so erreichten Minimierung der Spaltverluste zu thermodynamischen Vorteilen bei der Verdichtung führt.The invention also provides an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle with a compressor wheel and a diffuser assembly according to the invention. According to a particular aspect of the invention, the diffuser surrounds the outer contour of the compressor wheel spaced by a minimum gap. In this embodiment, therefore, the diffuser is preferred to over the outer contour of the compressor wheel. A very narrow gap between the outer ends of the compressor blades and the inner wall of the diffuser is sufficient because the compressor wheel itself "freeways" during operation of the exhaust gas turbocharger. Thus, the smallest possible gap is formed automatically, which leads to thermodynamic advantages in the compression due to the minimization of the gap losses achieved in this way.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader nach einer ersten Ausführungsform; 1 a sectional view of a diffuser assembly according to the invention for an exhaust gas turbocharger according to a first embodiment;

2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader nach einer zweiten Ausführungsform; und 2 a sectional view of a diffuser assembly according to the invention for an exhaust gas turbocharger according to a second embodiment; and

3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader nach einer dritten Ausführungsform. 3 a sectional view of a diffuser assembly according to the invention for an exhaust gas turbocharger according to a third embodiment.

In den 1 bis 3 ist jeweils eine Diffusorbaugruppe dargestellt, die Teil eines Abgasturboladers für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ist. Die Diffusorbaugruppe umfasst ein Verdichtergehäuse 10 mit einem Einlassbereich 12 und einem Auslassbereich 14 sowie ein Luftführungsrohr 16 (Reinluftrohr) und einen rotationssymmetrischen Diffusor 18. Während das Verdichtergehäuse 10 ein Aluminium-Sandgussteil ist, sind sowohl das Luftführungsrohr 16 als auch der Diffusor 18 aus Kunststoff gebildet.In the 1 to 3 in each case a diffuser assembly is shown, which is part of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle. The diffuser assembly includes a compressor housing 10 with an inlet area 12 and an outlet area 14 as well as an air duct 16 (Clean air tube) and a rotationally symmetrical diffuser 18 , While the compressor housing 10 An aluminum sand casting is both the air duct 16 as well as the diffuser 18 made of plastic.

Der im Wesentlichen trichterförmige Diffusor 18 ist als separates Bauteil in den Einlassbereich 12 des Verdichtergehäuses 10 eingesetzt. An den Einlassbereich 12 des Verdichtergehäuses 10 ist ein Ende des Luftführungsrohrs 16 zusammen mit dem Diffusor 18 angeflanscht. Der Diffusor 18 ist dabei so angeordnet, dass er in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar an das Luftführungsrohr 16 anschließt. Form und Durchmesser des Diffusors 18 und des Luftführungsrohrs 16 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein glatter, praktisch nahtloser erster Strömungskanal 20 für die angesaugte Frischluft bis zum Verdichterrad gebildet ist.The essentially funnel-shaped diffuser 18 is as a separate component in the inlet area 12 of the compressor housing 10 used. To the inlet area 12 of the compressor housing 10 is one end of the air duct 16 together with the diffuser 18 flanged. The diffuser 18 is arranged so that it is seen in the flow direction directly to the air duct 16 followed. Shape and diameter of the diffuser 18 and the air duct 16 are coordinated so that a smooth, virtually seamless first flow channel 20 is formed for the sucked fresh air to the compressor wheel.

Ein weiterer, im Verdichtergehäuse 10 gebildeter zweiter Strömungskanal 22 für das rückgeführte Abgas mündet in einen Ringkanal 24, der zwischen einer Innenwand des Einlassbereichs 12 des Verdichtergehäuses 10 und der Außenwand des Diffusors 18 um diesen herum gebildet ist. Der Diffusor 18 weist eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Öffnungen 26 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Ringkanal 24 und dem ersten Strömungskanal 20 herstellen. Die Öffnungen 26 sind Löcher mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Sie können bei der Herstellung des Diffusors 18 im Spritzgussverfahren mithilfe von Schiebern gebildet werden.Another, in the compressor housing 10 formed second flow channel 22 for the recirculated exhaust gas flows into an annular channel 24 that is between an inner wall of the inlet area 12 of the compressor housing 10 and the outer wall of the diffuser 18 is formed around this. The diffuser 18 has a plurality of circumferentially distributed openings 26 on which a flow connection between the annular channel 24 and the first flow channel 20 produce. The openings 26 are holes with a substantially circular cross-section. You can in the manufacture of the diffuser 18 be formed by injection molding using slides.

Der durch die Innenwand des Verdichtergehäuses 10 und die Außenwand des Diffusors 18 begrenzte Ringkanal 24 bildet in Verbindung mit einer geeignet ausgelegten Gestaltung der Öffnungen 26 einen Helmholtzresonator, der als Schallabsorber störende Strömungsgeräusche reduziert.The through the inner wall of the compressor housing 10 and the outer wall of the diffuser 18 limited ring channel 24 forms in conjunction with a suitably designed design of the openings 26 a Helmholtz resonator that reduces disturbing flow noise as a sound absorber.

Der Diffusor 18 kann so bis über die Außenkontur des Verdichterrads bzw. dessen Schaufelenden vorgezogen sein, dass ein sehr enger Spalt um das Verdichterrad gebildet ist. Im Betrieb des Abgasturboladers wird dieser Spalt selbsttätig „freigeschliffen”, sodass entsprechend der maximalen elastischen Ausdehnung der Verdichterschaufeln (bedingt durch die Fliehkraft) der kleinstmögliche Spalt realisiert wird.The diffuser 18 Thus, it may be preferable to have over the outer contour of the compressor wheel or its blade ends, that a very narrow gap is formed around the compressor wheel. During operation of the exhaust gas turbocharger, this gap is automatically "cut free", so that the smallest possible gap is realized in accordance with the maximum elastic extent of the compressor blades (due to the centrifugal force).

Die in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen der Diffusorbaugruppe unterscheiden sich lediglich in der Art der Anbindung des Luftführungsrohrs 16 und des Diffusors 18 an den Einlassbereich 12 des Verdichtergehäuses 10. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß 1 bzw. 2 sind das Luftführungsrohr 16 und der Diffusor 18 als separate Bauteile ausgeführt. Im einen Fall sind diese beiden Bauteile durch eine Verschraubung mit dem Verdichtergehäuse 10 verbunden (1), im anderen Fall sind sie aufgesteckt (2) und mittels einer besonderen Cliptechnik fixiert (z. B. mit einer Henn-Kupplung). 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der das Luftführungsrohr 16 und der Diffusor 18 einstückig ausgeführt sind, d. h. der Diffusor 18 bildet ein Ende des Luftführungsrohrs 16. Das Luftführungsrohr 16 ist wiederum an einem Flansch auf das Verdichtergehäuse 10 aufgesteckt.The in the 1 to 3 shown embodiments of the diffuser assembly differ only in the type of connection of the air duct 16 and the diffuser 18 to the inlet area 12 of the compressor housing 10 , In the first and second embodiments according to 1 respectively. 2 are the air guide tube 16 and the diffuser 18 designed as separate components. In one case, these two components by a screw with the compressor housing 10 connected ( 1 in the other case they are attached ( 2 ) and fixed by means of a special clip technique (eg with a Henn coupling). 3 shows a third embodiment in which the air duct 16 and the diffuser 18 are made in one piece, ie the diffuser 18 forms an end of the air duct tube 16 , The air duct 16 is again on a flange on the compressor housing 10 attached.

Bei allen Ausführungsformen der der Diffusorbaugruppe kann der den Diffusor 18 bildende Kunststoffeinsatz praktisch als Teil des Luftführungsrohrs 16 angesehen werden.In all embodiments of the diffuser assembly, the diffuser 18 forming plastic insert practically as part of the air duct 16 be considered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Verdichtergehäusecompressor housing
1212
Einlassbereichinlet area
1414
Auslassbereichoutlet
1616
LuftführungsrohrAir guide tube
1818
Diffusordiffuser
2020
erster Strömungskanalfirst flow channel
2222
zweiter Strömungskanalsecond flow channel
2424
Ringkanalannular channel
2626
Öffnungenopenings

Claims (11)

Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader, mit einem Verdichtergehäuse (10), das einen Einlassbereich (12) für die Einleitung von Frischluft aufweist, einem Luftführungsrohr (16), und einem Diffusor (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) als separates Bauteil in den Einlassbereich des Verdichtergehäuses (10) eingesetzt ist, wobei das Luftführungsrohr (16) und der Diffusor (18) gemeinsam einen ersten Strömungskanal (20) für die Zufuhr der Frischluft bilden.Diffuser assembly for an exhaust gas turbocharger, with a compressor housing ( 10 ) having an inlet area ( 12 ) for the introduction of fresh air, an air duct ( 16 ), and a diffuser ( 18 ), characterized in that the diffuser ( 18 ) as a separate component in the inlet region of the compressor housing ( 10 ) is inserted, wherein the air duct ( 16 ) and the diffuser ( 18 ) together a first flow channel ( 20 ) for the supply of fresh air. Diffusorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18), bezogen auf die Strömungsrichtung der Frischluft, unmittelbar an das Luftführungsrohr (16) anschließt.Diffuser assembly according to claim 1, characterized in that the diffuser ( 18 ), based on the flow direction of the fresh air, directly to the air duct ( 16 ). Diffusorbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) ein Kunststoffteil ist.Diffuser assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the diffuser ( 18 ) is a plastic part. Diffusorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) und das Luftführungsrohr (16) durch eine Schraubverbindung mit dem Einlassbereich (12) des Verdichtergehäuses (10) verbunden sind.Diffuser assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the diffuser ( 18 ) and the air duct ( 16 ) by a screw connection with the inlet area ( 12 ) of the compressor housing ( 10 ) are connected. Diffusorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) und das Luftführungsrohr (16) durch eine Clipverbindung mit dem Einlassbereich (12) des Verdichtergehäuses (10) verbunden sind.Diffuser assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diffuser ( 18 ) and the air duct ( 16 ) by a clip connection with the inlet area ( 12 ) of the compressor housing ( 10 ) are connected. Diffusorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) einstückig an das Luftführungsrohr (16) angeformt ist.Diffuser assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the diffuser ( 18 ) in one piece to the air duct tube ( 16 ) is formed. Diffusorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Innenwand des Einlassbereichs (12) des Verdichtergehäuses (10) und der Außenwand des Diffusors (18) ein Ringkanal (24) um den Diffusor (18) herum gebildet ist, in den ein zweiter Strömungskanal (22) zur Zufuhr von Rezirkulationsgasen mündet.Diffuser assembly according to one of the preceding claims, characterized in that between an inner wall of the inlet region ( 12 ) of the compressor housing ( 10 ) and the outer wall of the diffuser ( 18 ) an annular channel ( 24 ) around the diffuser ( 18 ) is formed around, in which a second flow channel ( 22 ) opens for the supply of recirculation gases. Diffusorbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Öffnungen (26) aufweist, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Ringkanal (24) und dem ersten Strömungskanal (20) herstellen.Diffuser assembly according to claim 7, characterized in that the diffuser ( 18 ) a plurality of circumferentially distributed openings ( 26 ) having a flow connection between the annular channel ( 24 ) and the first flow channel ( 20 ) produce. Diffusorbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (26) als Löcher mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind.Diffuser assembly according to claim 8, characterized in that the openings ( 26 ) are formed as holes with a substantially circular cross-section. Diffusorbaugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (24) als schallabsorbierender Helmholtzresonator ausgelegt ist.Diffuser assembly according to claim 8 or 9, characterized in that the annular channel ( 24 ) is designed as a sound-absorbing Helmholtz resonator. Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichterrad und einer Diffusorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (18) die Außenkontur des Verdichterrads beabstandet durch einen minimalen Spalt umgibt.Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, with a compressor wheel and a diffuser assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the diffuser ( 18 ) surrounds the outer contour of the compressor wheel spaced by a minimum gap.
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