DE10310650A1 - Compressor in internal combustion engine induction tract has shut-off element axially movable in compressor inlet channel, electric motor for driving compressor wheel shaft - Google Patents

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Abstract

The compressor has a wheel (4) in an inlet channel (5) of a housing for compressing combustion air and a shut-off element (8) in the inlet channel variable between a shut-off position and a release position. The shut-off element is axially movable in the compressor inlet channel. An electric motor for driving the compressor wheel shaft has a stator (22) and rotor (21) that adopt their operating position when the shut-off element is in a position near compressor wheel. Independent claims are also included for the following: (a) an exhaust gas turbocharger (b) and a method of operating a compressor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf ein Verfahren hierzu.The invention relates to a Compressor in the intake of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a method for this purpose.

Die Druckschrift DE 199 55 508 C1 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasturbine im Abgasstrang sowie einen Verdichter im Ansaugtrakt, über den angesaugte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck zu verdichten ist. Dem Verdichter ist eine zusätzliche Luftturbine zugeordnet, welche im niedrigen Last-/Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeschaltet werden kann. Die Luftturbine wird über den Differenzdruck von höherem Umgebungsdruck und niedrigerem Ansaugdruck bei den niedrigen Lastdrehzahlbereichen angetrieben. Die Luftturbine und der Abgasturbolader mit Verdichter und Abgasturbine weisen die gleiche Drehwelle auf, so dass bei einem Betrieb der Luftturbine im niedrigen Last-/Drehzahlbereich Rotationsenergie in den Abgasturbolader eingespeist wird.The publication DE 199 55 508 C1 discloses a supercharged internal combustion engine with an exhaust gas turbine in the exhaust line and a compressor in the intake, is to compress the sucked combustion air to an increased boost pressure. The compressor is associated with an additional air turbine, which can be switched on in the low load / speed range of the internal combustion engine. The air turbine is driven by the differential pressure of higher ambient pressure and lower intake pressure at the low load speed ranges. The air turbine and the exhaust gas turbocharger with compressor and exhaust gas turbine have the same rotary shaft, so that during operation of the air turbine in the low load / speed range rotational energy is fed into the exhaust gas turbocharger.

Mit dieser Ausführung soll die während des Betriebs der Brennkraftmaschine vom Abgasturbolader zu durchlaufende Drehzahlspanne verringert und das Drehzahlniveau des Abgasturboladers zumindest annähernd konstant gehalten werden. Ein wirksamer Eingriff in die Laderdrehzahl mittels des Antriebs über die Luftturbine ist im Wesentlichen auf den niederen Last- und Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine beschränkt. Aufgrund der mechanischen Kopplung der Luftturbine und Abgasturbolader bestehen nur eingeschränkte Eingriffsmöglichkeiten in die Regelung der Luftturbine. Da die Luftturbine koaxial zum Verdichter und der Abgasturbine angeordnet werden muss, muss ein entsprechender Bauraum für die Luftturbine vorgesehen werden.With this design, the during operation the internal combustion engine from the exhaust gas turbocharger to continuous speed range reduces and the speed level of the exhaust gas turbocharger at least nearly kept constant. An effective intervention in the supercharger speed by means of the drive over The air turbine is essentially on the low load and speed range the internal combustion engine limited. Due to the mechanical coupling of the air turbine and turbocharger exist only limited Intervention possibilities in the regulation of the air turbine. Because the air turbine is coaxial with the compressor and the exhaust gas turbine must be arranged, a corresponding Space for the air turbine can be provided.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in der DE 199 55 508 C1 beschrieben ist, verläuft parallel zum Verdichtereinlasskanal ein von diesem separat ausgeführter Zusatzkanal, welcher in den das Verdichterrad aufnehmenden Verdichtereinlasskanal im Bereich der Verdichterradschaufeln radial von außen einmündet. Der Zusatzkanal ermöglicht einen Kaltluft-Turbinenbetrieb des Verdichters, bei dem bei niedrigen Last- und Drehzahlen der Brennkraftmaschine die Drosselklappe im Verdichtereinlasskanal geschlossen wird, woraufhin die gesamte Luftzufuhr ausschließlich über den Zusatzkanal erfolgt. Aufgrund des bei niedrigen Last- und Drehzahlen herrschenden Druckabfalls über dem Verdichterrad beaufschlagt die über den Zusatzkanal einströmende Luft die Schaufeln des Verdichterrades mit einem antreibenden Drehimpuls.In a further embodiment, which in the DE 199 55 508 C1 is described, runs parallel to the compressor inlet channel of this separately executed additional channel, which opens into the compressor wheel receiving compressor inlet passage in the region of the compressor wheel blades radially from the outside. The additional channel allows cold air turbine operation of the compressor, in which at low load and speeds of the internal combustion engine, the throttle valve is closed in the compressor inlet passage, whereupon the entire air supply takes place exclusively via the additional channel. Due to the prevailing at low load and speeds pressure drop across the compressor, the air flowing in through the additional channel acts on the blades of the compressor wheel with a driving angular momentum.

Bei tiefen Motorlasten und niedrigen Motordrehzahlen – insbesondere im Leerlaufpunkt der Brennkraftmaschine – kann aber aufgrund des geringen, nutzbaren Energieanteils im Abgasstrang stromauf der Abgasturbine die Turboladerdrehzahl unter ein gewünschtes Drehzahlniveau abfallen.At low engine loads and low Engine speeds - in particular at the idling point of the internal combustion engine - but due to the low, usable energy share in the exhaust line upstream of the exhaust gas turbine the turbocharger speed falls below a desired speed level.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Drehzahl eines Verdichters im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine auch bei geringen Motordrehzahlen und Motorlasten auf einem hohen Niveau zu stabilisieren.The invention is based on the problem that Speed of a compressor in the intake tract of an internal combustion engine even at low engine speeds and engine loads on a high Level to stabilize.

Dieses Problem wird bei einem Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bei einem Verfahren zum Betreiben eines Verdichters mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This problem is with a compressor in the intake of an internal combustion engine having the features of the claim 1 and in a method for operating a compressor with the Characteristics of claim 11 solved. The dependent claims give expedient further education on.

In den Verdichter ist ein kleinbauender Elektromotor integriert, über den das Verdichterrad antreibbar ist. Der Elektromotor umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei eines dieser beiden Bauteile drehfest mit dem Verdichterrad bzw. der Verdichterradwelle und das jeweils andere Bauteil fest mit dem axial im Verdichtereinlasskanal verschiebbaren Sperrorgan verbunden ist, derart, dass Stator und Rotor ihre Betriebsposition einnehmen, in der der Elektromotor funktionsfähig ist, wenn das Sperrorgan in eine dem Verdichterrad angenäherte Position verschoben ist. In dieser Position befindet sich das Sperrorgan zweckmäßig zugleich in seiner Sperrstellung, in welcher der freie Strömungsquerschnitt durch den Verdichtereinlasskanal abgesperrt oder zumindest erheblich reduziert ist. Diese Sperrposition entspricht dem Leerlauf oder dem untere Last-/Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, in welchem bei Einsatz des Verdichters als Teil eines Abgasturboladers die für den Antrieb der Abgasturbine zur Verfügung stehende Abgasenergie üblicherweise nicht ausreicht, um ein gewünschtes Drehzahlniveau des Laders aufrecht zu erhalten. In diesem Betriebspunkt wird über den Elektromotor zusätzliche Drehenergie in die Verdichterradwelle eingespeist und das Verdichterrad – im Falle eines Abgasturboladers die gesamte Laderwelle – auf ein gewünschtes Drehzahlniveau angehoben.In the compressor is a small-scale Electric motor integrated, over the compressor wheel is drivable. The electric motor includes a Rotor and a stator, wherein one of these two components rotatably with the compressor wheel or the compressor wheel shaft and the respective other component fixed to the axially displaceable in the compressor inlet passage Locking member is connected, such that stator and rotor are in their operating position occupy, in which the electric motor is functional when the locking member in an approximated to the compressor wheel Position is shifted. In this position, the locking member is appropriate at the same time in its blocking position, in which the free flow cross-section shut off by the compressor inlet passage or at least considerably is reduced. This blocking position corresponds to the idling or the lower load / speed range of the internal combustion engine, in which when using the compressor as part of an exhaust gas turbocharger for the Drive the exhaust gas turbine available exhaust gas energy usually is not enough to a desired To maintain the speed level of the supercharger. At this operating point will be over the Electric motor additional Rotary energy fed into the compressor wheel shaft and the compressor wheel - in the case an exhaust gas turbocharger the entire loader shaft - to a desired Speed level raised.

Wird das Sperrorgan aus seiner dem Verdichterrad angenäherten Position axial weggeschoben, geraten Stator und Rotor des Elektromotors in Außereingriff, der Elektromotor befindet sich in Außerbetriebsstellung. Mit zunehmender Entfernung des Sperrorgans vom Verdichterrad wird das Sperrorgan üblicherweise in Richtung seiner Öffnungs- bzw. Freigabeposition verstellt, in welcher der freie Strömungsquerschnitt durch den Verdichtereinlasskanal zunimmt; diese Position nimmt das Sperrorgan mit Anwachsen der Last- und Drehzahl der Brennkraftmaschine ein. Stator und Rotor befinden sich in Freigabeposition des Sperrorgans in Außereingriffsstellung, so dass über den Elektromotor keine zusätzliche Rotationsenergie auf die Verdichterradwelle übertragbar ist. Da bei mittleren und hohen Lasten bzw. Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein ausreichendes Maß an Abgasenergie für den Antrieb einer Abgasturbine zur Verfügung steht, ist auch keine weitere Einspeisung von Rotationsenergie für die Aufrechterhaltung einer Mindestdrehzahl erforderlich.If the blocking member is pushed axially away from its position approximating the compressor wheel, the stator and rotor of the electric motor are disengaged, and the electric motor is in the inoperative position. With increasing distance of the blocking member from the compressor wheel, the blocking member is usually adjusted in the direction of its opening or release position, in which the free flow cross section through the compressor inlet channel increases; this position assumes the blocking member with increase in the load and speed of the internal combustion engine. Stator and rotor are in the release position of the locking member in disengaged position, so that via the electric motor no additional rotational energy to the compressor wheel shaft is transferable. Since at medium and high loads or speeds of the internal combustion engine, a sufficient amount of exhaust gas energy for driving an exhaust gas turbine is available, no further supply of rotational energy for maintaining a minimum speed is required.

Zweckmäßig befindet sich der Stator an der dem Verdichterrad zugewandten Stirnseite des Sperrorgans, der Rotor dagegen an der benachbarten Stirnseite der Verdichterradwelle. Der Stator ist topfförmig ausgebildet und nimmt in Betriebsposition den Rotor auf, der zur Wirkungsgradverbesserung als Permanentmagnet ausgebildet sein kann. Die Stromversorgung des Stators wird über Leitungen im Sperrorgan sichergestellt.Appropriately, there is the stator on the end face of the blocking member facing the compressor wheel, the rotor, however, on the adjacent end of the Verdichterradwelle. The stator is cup-shaped trained and takes in operating position on the rotor, the Efficiency improvement can be designed as a permanent magnet. The power supply of the stator is via lines in the blocking device ensured.

Mit dem erfindungsgemäßen Verdichter ist ein drehzahlstationärer Verdichterbetrieb im Leerlaufpunkt der Brennkraftmaschine, gegebenenfalls auch bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine, mit sehr geringen Leistungseinspeisungen über den Elektromotor realisierbar. Der Elektromotor besitzt praktisch keine Reibungsverluste, so dass auch nur ein geringer elektrischer Aufwand erforderlich ist und die Baugröße des Elektromotors klein gehalten werden kann.With the compressor according to the invention is a speed stationary Compressor operation at the idling point of the internal combustion engine, possibly also at low loads and speeds of the internal combustion engine, with very low power feeds on the electric motor feasible. The electric motor has virtually no friction losses, so that even a small electrical effort is required and the size of the electric motor can be kept small.

Zweckmäßig ist in das Verdichtergehäuse ein Zusatzkanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft eingebracht, welcher insbesondere etwa parallel zum Verdichtereinlasskanal verläuft und in Höhe der Verdichterradbeschaufelung in den Einlasskanal einmündet. Der Zusatzkanal erlaubt zusätzliche Einstellmöglichkeiten im Verdichter, insbesondere für den Fall, dass der Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals in den Verdichtereinlasskanal verstellbar ausgebildet ist, was beispielsweise durch ein verstellbares Leitgitter realisierbar ist. Die Verstellung des Leitgitters im Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals eröffnet zusätzliche Regelungsmöglichkeiten. So ist es insbesondere möglich, im unteren Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine das Leitgitter in eine den Querschnitt reduzierende Position zu verstellen, wodurch ein erhöhter Druck stromauf des Querschnittes im Zusatzkanal im Niveau des Umgebungsdrucks vorhanden ist und Strömungsimpulse mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Schaufeln des Leitgitters hindurchtreten und auf die Beschaufelung des Verdichterrades auftreffen und dieses antreiben. Diese Einstellung eignet sich bevorzugt für einen Last- und Drehzahlbereich oberhalb des Leerlaufes der Brennkraftmaschine, jedoch deutlich unterhalb des Volllastbereiches. Im Leerlauf ist der freie Strömungsquerschnitt des Zusatzkanals zweckmäßig auf ein Minimum reduziert, über das die dem Leerlauf entsprechende Luftmenge zuführbar ist.It is useful in the compressor housing a Additional channel for introduced the supply of combustion air, which in particular approximately parallel to the compressor inlet passage and at the level of Verdichterradbeschaufelung enters the inlet channel. The additional channel allows additional settings in the compressor, especially for the case that the mouth section the additional channel formed adjustable in the compressor inlet passage is what can be realized, for example, by an adjustable guide grid is. The adjustment of the guide grid in the mouth section of the additional channel open additional Control options. So it is possible in particular in the lower load or speed range of the internal combustion engine the To adjust the guide grid in a cross-section reducing position, causing an increased Pressure upstream of the cross section in the additional channel in the level of the ambient pressure is present and flow pulses with high speed pass between the blades of the guide grid and impinge on the blading of the compressor wheel and this drive. This setting is preferred for one Load and speed range above the idling of the internal combustion engine, but well below the full load range. Idle the free flow cross section of the additional channel appropriate a minimum, over that the amount of air corresponding to the idling is supplied.

Da im Leerlauf im Lufteinlass der Brennkraftmaschine ein Unterdruck herrscht, wird in diesem Betriebszustand ein Druckabfall über dem Verdichterrad erzeugt, der dazu führt, dass die über den Leerlauf-Luftkanal zugeführte Zusatzluft das Verdichterrad antreibt, so dass dieses im Turbinenbetrieb gefahren wird; diese Betriebsweise kann auch als Kaltluft-Turbinenbetrieb bezeichnet werden.Because idle in the air intake of the Internal combustion engine, a negative pressure prevails, is in this operating condition a pressure drop over generated the compressor wheel, which causes the over the Idle air duct supplied Additional air drives the compressor wheel, so this in turbine mode is driven; This mode of operation can also be referred to as cold air turbine operation become.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Verdichters im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine wird mithilfe eines regelbaren, einen Stator und einen Rotor umfassenden Elektromotors die Verdichterradwelle angetrieben, wobei der Stator oder der Rotor axial verschieblich angeordnet ist und Stator und Rotor zwischen einer dem niederen Last- bzw. Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeordneten, zusammenwirkenden Betriebsposition und einer dem oberen Last- bzw. Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeordneten, getrennten Außerbetriebsposition verstellt werden können.In the method according to the invention for operating a compressor in the intake tract of an internal combustion engine is made using a controllable, a stator and a rotor comprehensive Electric motor driven the compressor wheel shaft, the stator or the rotor is arranged axially displaceable and stator and Rotor between a low load or speed range of the Internal combustion engine associated, cooperative operating position and one of the upper load or speed range of the internal combustion engine assigned, separate inoperative position can be adjusted.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die einen Verdichter eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine im Schnitt zeigt.Further advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawing, the one Compressor of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine in Section shows.

Der dargestellte Verdichter 1 ist Teil eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine, bei dem eine im Abgasstrang angeordnete Abgasturbine über eine Welle 4 das Verdichterrad 2 im Verdichtergehäuse 3 antreibt. Das Verdichterrad ist um eine Verdichter- bzw. Laderachse 10 drehbar in einem Verdichtereinlasskanal 5 gelagert. In einem vorgelagerten, in das Verdichtergehäuse 3 integrierten Luftsammelraum 6 befindet sich die aus der Umgebung einströmende Verbrennungsluft, die über eine Eintrittsöffnung 7 in den axial verlaufenden Verdichtereinlasskanal 5 einströmt und auf die Verdichterradschaufeln des Verdichterrades 2 auftrifft und von den Verdichterradschaufeln radial in einen Diffusor 12 verdrängt wird, der in einen Spiralkanal 13 im Verdichtergehäuse 3 übergeht, aus dem die verdichtete Verbrennungsluft den Zylindereinlässen der Brennkraftmaschine unter Ladedruck zugeführt wird.The illustrated compressor 1 is part of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, wherein an exhaust gas turbine arranged in the exhaust system via a shaft 4 the compressor wheel 2 in the compressor housing 3 drives. The compressor wheel is around a compressor or loader axle 10 rotatable in a compressor inlet channel 5 stored. In an upstream, in the compressor housing 3 integrated air collection room 6 is the incoming from the environment combustion air, via an inlet opening 7 in the axially extending compressor inlet channel 5 flows in and on the Verdichterradschaufeln the compressor wheel 2 impinges and radially from the compressor impeller blades into a diffuser 12 which is displaced into a spiral channel 13 in the compressor housing 3 goes over, from which the compressed combustion air is supplied to the cylinder inlets of the internal combustion engine under boost pressure.

Im Verdichtereinlasskanal 5 ist ein Sperrorgan 8 axial in Pfeilrichtung 9 verschieblich angeordnet, über das die Eintrittsöffnung 7 zwischen dem ringförmigen Luftsammelraum 6 und dem Verdichtereinlasskanal 5 zwischen einer maximalen Öffnungs- bzw. Freigabestellung und einer abriegelnden Sperrstellung zu verstellen ist. Die Verschiebung des Sperrorgans 8 in Pfeilrichtung 9 erfolgt mit Hilfe eines Stellgliedes 11.In the compressor inlet channel 5 is a barrier organ 8th axially in the direction of the arrow 9 slidably disposed over the entrance opening 7 between the annular air collecting space 6 and the compressor inlet channel 5 is to be adjusted between a maximum opening or release position and a locking blocking position. The displacement of the obturator 8th in the direction of the arrow 9 done with the help of an actuator 11 ,

Parallel zum Verdichtereinlasskanal 5 ist in das Verdichtergehäuse 3 ein ringförmiger, den Verdichtereinlasskanal radial umgreifender Zusatzkanal 15 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Luftsammelraum 6 kommuniziert. Der Zusatzkanal 15 mündet über einen Mündungsbereich 16 axial in Höhe der Verdichterradschaufeln in den Verdichtereinlasskanal 5 ein. Der Zusatzkanal 15 ist gegenüber dem Verdichtereinlasskanal 5 radial nach innen von einem ringförmigen Axialschieber 14 getrennt, der axial in Pfeilrichtung 18 verschieblich gehalten ist. Bei einer Axialverschiebung des Axialschiebers 14 wird der Mündungsbereich 16 zwischen einer verschließenden Sperrposition und einer Öffnungsposition verstellt. Im Mündungsbereich 16 befindet sich ein Drallgitter 17, welches bei Axialverschiebung des Axialschiebers 14 in eine ringförmige, stirnseitige Aufnahmeöffnung im Axialschieber ein- bzw. ausfahrbar ist. Des weiteren ist der Axialschieber 14 von einer am Verdichtergehäuse 3 abgestützten Druckfeder 19 in Richtung einer den Mündungsbereich 16 freigebenden Öffnungsposition kraftbeaufschlagt.Parallel to the compressor inlet channel 5 is in the compressor housing 3 an annular, the compressor inlet passage radially encompassing additional channel 15 provided, which also with the air collection room 6 communicated. The additional channel 15 flows over a mouth area 16 axially in the amount of the compressor wheel blades in the compressor inlet passage 5 on. The additional channel 15 is opposite to the compressor inlet duct 5 radially inwardly from an annular axial slide 14 separated, the axially in arrow 18 is held displaceable. At an axial displacement of the axial slide 14 becomes the mouth area 16 adjusted between an occlusive locking position and an open position. In the mouth area 16 there is a vortex grid 17 , which in axial displacement of the axial slide 14 can be moved in or out in an annular, front-side receiving opening in the axial slide. Furthermore, the axial slide 14 from one to the compressor housing 3 supported compression spring 19 towards the mouth area 16 kraftbeaufschlagt releasing opening position.

Das Sperrorgan 8 beaufschlagt den Axialschieber 14 entgegen der Kraft des Federelementes 19 in Richtung Sperrposition des Mündungsbereiches 16. Je nach axialer Position des Sperrorgans 8 sind verschiedene Öffnungs- bzw. Schließpositionen für den Verdichtereinlasskanal 5 und den Zusatzkanal 15 zu realisieren. In der in der Figur dargestellten Lage ist das Sperr organ 8 in seine äußerste, in Richtung auf das Verdichterrad verschobene Sperrposition verstellt, in der die Eintrittsöffnung 7 zwischen Luftsammelraum 6 und Verdichtereinlasskanal 5 abgesperrt ist und der Mündungsbereich 16 zwischen Zusatzkanal 15 und Verdichtereinlasskanal 5 auf ein Minimum reduziert ist, das die Zuströmung der dem Leerlauf der Brennkraftmaschine entsprechenden Verbrennungsluftmenge erlaubt.The barrier organ 8th acts on the axial slide 14 against the force of the spring element 19 in the direction of the blocking position of the mouth region 16 , Depending on the axial position of the locking member 8th are different opening and closing positions for the compressor inlet channel 5 and the additional channel 15 to realize. In the position shown in the figure, the lock is organ 8th adjusted in its outermost, shifted in the direction of the compressor wheel lock position in which the inlet opening 7 between air collection room 6 and compressor inlet duct 5 is closed off and the mouth area 16 between additional channel 15 and compressor inlet duct 5 is reduced to a minimum, which allows the inflow of the idling of the engine corresponding combustion air amount.

Bei einer Axialverschiebung des Sperrorgans 8, bei der das Sperrorgan sich vom Verdichterrad entfernt, bewegt sich auch der Axialschieber 14 unter der Kraftwirkung des Federelementes 19 in die gleiche Achsrichtung, wodurch der Mündungsbereich 16 geöffnet und Luft aus dem Luftsammelraum 6 unmittelbar auf die Verdichterradschaufeln strömen kann. Die Eintrittsöffnung 7 zwischen Luftsammelraum 6 und Verdichtereinlasskanal 5 bleibt zunächst noch geschlossen.In an axial displacement of the locking member 8th , in which the locking member moves away from the compressor, the axial slide moves 14 under the force effect of the spring element 19 in the same axial direction, reducing the mouth area 16 opened and air from the air collection room 6 can flow directly on the compressor blades. The entrance opening 7 between air collection room 6 and compressor inlet duct 5 initially remains closed.

Bei einer weiteren Verschiebung des Sperrorgans 8 weg vom Verdichterrad 2 wird schließlich auch die Eintrittsöffnung 7 geöffnet, so dass Luft aus dem Luftsammelraum 6 unmittelbar in den Verdichtereinlasskanal 5 einströmen kann und auf das Verdichterrad 2 auftritt.In a further shift of the locking member 8th away from the compressor wheel 2 eventually becomes the entrance opening 7 open, leaving air from the air collection room 6 directly into the compressor inlet duct 5 can flow in and onto the compressor wheel 2 occurs.

Im Bereich der dem Verdichterrad 2 zugewandten Stirnseite des Sperrorganes 8 befindet sich ein Elektromotor 20, bestehend aus einem Rotor 21 und einem Stator 22, über den die Verdichterradwelle 4 sowie das Verdichterrad 2 im Leerlauf sowie gegebenenfalls auch bei niederen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine zusätzlich antreibbar ist. Der Elektromotor 20 umfasst einen Rotor 21 sowie einen Stator 22, die an separaten Bauteilen angeordnet sind und zwischen der in der Figur gezeigten Betriebsposition, in der Rotor und Stator ineinander greifen und der Elektromotor funktionsfähig ist, und einer Außerbetriebsposition, in der Rotor und Stator getrennt sind und der Elektromotor nicht funktionsfähig ist, zu verstellen sind. Der Rotor 21, der vorteilhaft als zylindrischer Permanentmagnet ausgebildet ist, sitzt drehfest auf der Stirnseite der Verdichterradwelle 4 auf. Der Stator 22 ist topfförmig ausgebildet und ist fest in die Stirnseite des Sperrorgans 8 integriert und nimmt in Betriebsposition den Rotor 21 auf. Die Betriebsposition entspricht der Sperrstellung des Sperrorganes, in der die Eintrittsöffnung 7 zwischen Luftsammelraum 6 und Verdichtereinlasskanal abgesperrt ist. Bei einem axialen Verschieben des Sperrorgans 8 in Richtung Öffnungsstellung gelangen Rotor 21 und Stator in ihre Außereingriffsstellung und mithin in die Außerbetriebsstellung.In the area of the compressor wheel 2 facing end face of the obturator 8th there is an electric motor 20 consisting of a rotor 21 and a stator 22 over which the compressor wheel shaft 4 and the compressor wheel 2 idle and possibly also at low loads and speeds of the internal combustion engine is additionally driven. The electric motor 20 includes a rotor 21 as well as a stator 22 which are arranged on separate components and between the operating position shown in the figure, in the rotor and stator mesh and the electric motor is operational, and a non-operating position in which the rotor and stator are separated and the electric motor is not functional to adjust , The rotor 21 , Which is advantageously designed as a cylindrical permanent magnet, is non-rotatably mounted on the end face of the compressor wheel shaft 4 on. The stator 22 is cup-shaped and is firmly in the front side of the locking member 8th integrated and takes in the operating position of the rotor 21 on. The operating position corresponds to the blocking position of the blocking member, in which the inlet opening 7 between air collection room 6 and compressor inlet channel is shut off. In an axial displacement of the locking member 8th towards the open position rotor 21 and Stator in their disengaged position and thus in the inoperative position.

Claims (11)

Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Verdichtereinlasskanal (5) des Verdichtergehäuses (3) drehbar gelagerten, auf einer Verdichterradwelle (4) sitzenden Verdichterrad (2), über das zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem einstellbaren Sperrorgan (8) im Verdichtereinlasskanal (5), das zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrorgan (8) axial im Verdichtereinlasskanal (5) verschiebbar ist und dass ein Elektromotor (20) mit den Bauteilen Rotor (21) und Stator (22) zum Antrieb der Verdichterradwelle (4) vorgesehen ist, wobei eines der Bauteile Rotor (21) bzw. Stator (22) des Elektromotors (20) drehfest mit der Verdichterradwelle (4) und das jeweils andere Bauteil des Elektromotors (20) fest mit dem axial verschiebbaren Sperrorgan (8) verbunden ist, derart, dass Stator (22) und Rotor (21) bei einer dem Verdichterrad (2) angenäherten Position des Sperrorgans (8) ihre Betriebsposition einnehmen.Compressor in the intake tract of an internal combustion engine, with one in a compressor inlet duct ( 5 ) of the compressor housing ( 3 ) rotatably mounted, on a Verdichterradwelle ( 4 ) seated compressor wheel ( 2 ), via the supplied combustion air to an increased boost pressure is compressible, and with an adjustable blocking member ( 8th ) in the compressor inlet duct ( 5 ) which is adjustable between a blocking position and a release position, characterized in that the blocking member ( 8th ) axially in the compressor inlet channel ( 5 ) is displaceable and that an electric motor ( 20 ) with the components rotor ( 21 ) and stator ( 22 ) for driving the compressor wheel shaft ( 4 ) is provided, wherein one of the components rotor ( 21 ) or stator ( 22 ) of the electric motor ( 20 ) rotatably with the compressor wheel shaft ( 4 ) and the respective other component of the electric motor ( 20 ) fixed to the axially displaceable locking member ( 8th ), such that stator ( 22 ) and rotor ( 21 ) at a compressor wheel ( 2 ) approximated position of the locking member ( 8th ) occupy their operating position. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrorgan (8) in der dem Verdichterrad (2) angenäherten Position in Sperrposition steht.Compressor according to claim 1, characterized in that the blocking member ( 8th ) in the compressor wheel ( 2 ) approximated position is in the locked position. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (21) als Permanentmagnet ausgebildet ist.Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 21 ) is designed as a permanent magnet. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (21) drehfest mit der Verdichterradwelle (4) und der Stator (22) fest mit einer Stirnseite des axial verschieblichen Sperrorgans (8) verbunden ist.Compressor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor ( 21 ) rotatably with the compressor wheel shaft ( 4 ) and the stator ( 22 ) fixed to one end face of the axially displaceable locking member ( 8th ) connected is. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzkanal (15) für die Zufuhr von Verbrennungsluft in das Verdichtergehäuse (3) eingebracht ist, der separat vom Verdichtereinlasskanal (5) ausgebildet ist und benachbart zum Verdichterrad (2) in den Verdichtereinlasskanal (5) einmündet.Compressor according to one of claims 1 to 4, characterized in that an additional channel ( 15 ) for the supply of combustion air into the compressor housing ( 3 ), which is separate from the compressor inlet channel ( 5 ) is formed and adjacent to the compressor wheel ( 2 ) into the compressor inlet duct ( 5 ). Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals (15) in den Verdichtereinlasskanal (5) zwischen einer Minimalstellung und einer Maximalstellung veränderbar ist.Compressor according to claim 5, characterized gekenn characterized in that the orifice cross-section of the additional channel ( 15 ) into the compressor inlet duct ( 5 ) is variable between a minimum position and a maximum position. Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals (15) absperrbar ist.Compressor according to claim 6, characterized in that the mouth cross-section of the additional channel ( 15 ) can be shut off. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals (15) in den Verdichtereinlasskanal (5) eine verstellbare Dralleinrichtung angeordnet ist.Compressor according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the mouth cross-section of the additional channel ( 15 ) into the compressor inlet duct ( 5 ) An adjustable swirl device is arranged. Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verschiebliche Drosselorgan die Dralleinrichtung betätigt.Compressor according to claim 8, characterized in that that the axially displaceable throttle body, the swirl device actuated. Abgasturbolader mit einem Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer den Verdichter (1) antreibenden Abgasturbine im Abgasstrang der Brennkraftmaschine.Exhaust gas turbocharger with a compressor according to one of claims 1 to 9, with a compressor ( 1 ) driving exhaust gas turbine in the exhaust line of the internal combustion engine. Verfahren zum Betreiben eines Verdichters im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Betrieb des Verdichters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem mithilfe eines regelbaren, einen Stator (22) und einen Rotor (21) umfassenden Elektromotors (20) die Verdichterradwelle (4) antreibbar ist, wobei der Stator (22) oder der Rotor (21) axial verschieblich angeordnet ist und Stator (22) und Rotor (21) zwischen einer dem niederen Last- bzw. Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeordneten, zusammenwirkenden Betriebsposition und einer dem oberen Last- bzw. Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zugeordneten, getrennten Außerbetriebsposition verstellt werden können.Method for operating a compressor in the intake tract of an internal combustion engine, in particular for operating the compressor ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein by means of a controllable, a stator ( 22 ) and a rotor ( 21 ) comprehensive electric motor ( 20 ) the compressor wheel shaft ( 4 ) is drivable, wherein the stator ( 22 ) or the rotor ( 21 ) is axially displaceable and stator ( 22 ) and rotor ( 21 ) between a the lower load or speed range of the internal combustion engine associated cooperative operating position and the upper load or speed range of the internal combustion engine associated, separate inoperative position can be adjusted.
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