DE112011101494T5

DE112011101494T5 - Verdichter eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE112011101494T5
Application number: DE112011101494T
Authority: DE
Inventors: Udo Dellmann
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2013-02-07
Also published as: WO2011139561A2; US20130045082A1; WO2011139561A3; KR20130058689A; JP2013525685A; CN102859143A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (8) eines Abgasturboladers (1), mit einem Verdichterrad (11), das in eine Verdichterrad-Drehrichtung (VR) antreibbar ist; mit einem Verdichtergehäuse (10), in dem das Verdichterrad (11), in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen, zwischen einem vorzugsweise rohrförmigen Verdichtereintritt (12) um einen Verdichteraustritt (13) angeordnet ist, und mit einem Schubumluftventil-Zuströmkanal (14, 15), der im Verdichtergehäuse (10) vom Verdichteraustritt (13) zum Verdichtereintritt (12) verläuft, wobei der Zuströmkanal (14, 15) im Wesentlichen in Umfangsrichtung zum Innendurchmesser (Di) des Verdichtereintritts (12) in diesen mündet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim gattungsgemäßen Verdichter, der mit einem Schubumluftventil versehen ist, weist das Verdichtergehäuse einen Zuströmkanal auf, der vom Verdichteraustritt zum Verdichtereintritt verläuft. Dieser Zuströmkanal wird vom Schubumluftventil gesteuert, um im Betrieb des Abgasturboladers einen Pumpeffekt zu verhindern, der beispielsweise dann auftreten kann, wenn aufgrund eines Abbremsvorganges des Kraftfahrzeuges die Drosselklappe geschlossen wird, der Abgasturbolader jedoch noch mit hoher Drehzahl laufen würde. In diesem Fall wird zur Vermeidung des genannten Effektes das Schubumluftventil geöffnet und vom Verdichteraustritt bzw. der Druckseite Luft zum Verdichtereintritt gefördert, so dass eine kontinuierliche Durchströmung des Verdichterrads ohne nennenswerten Druckaufbau gewährleistet ist.
Bei der bisher bekannten Bauart erfolgt der Kanalverlauf des Zuströmkanals radial in den Verdichtereintritt, was bedeutet, dass die Zuströmung auf das Zentrum der Welle des Abgasturboladers gerichtet ist.
Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben bei dieser Konstruktion eines bekannten Abgasturboladers ergeben, dass aufgrund der genannten Einmündung des Zuströmkanals radial zur Welle infolge der Zuströmrichtung zum Verdichterrad ein Strömungsrauschen verursacht wird, was zu einer unerwünschten Geräuschbelästigung im Betrieb eines mit einem derartigen Abgasturbolader versehenen Fahrzeuges führen kann.
Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der es ermöglicht, das erläuterte Strömungsrauschen zu vermeiden bzw. erheblich herabzusetzen und auch eventuell auftretende Resonanzerscheinungen zu dämpfen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Demgemäß ist der Zuströmkanal derart im Verdichtergehäuse angeordnet, dass er zumindest in Umfangsrichtung zu einem Rohrinnendurchmesser des rohrförmigen Verdichtereintrittes in diesen mündet. Diese Einmündung kann auch als eine zumindest im Wesentlichen tangentiale Einmündung bezeichnet werden, die zu einer tangentialen bzw. in Umfangsrichtung gerichteten Zuströmung der von der Druckseite zurückgeführten Luft in die angesaugte Luft führt, die zumindest im Wesentlichen keine störenden Einflüsse auf das Verdichterrad bewirkt und damit das eingangs erläuterte Strömungsrauschen zumindestens soweit herabsetzt, dass es praktisch nicht mehr zu hörbaren Geräuschen führt.
Die im Wesentlichen in Umfangsrichtung gerichtete Zuströmung kann auch eine axiale, in Strömungsrichtung gerichtete Komponente haben, um die Zuströmverluste zu verringern.
Der Verdichtereintritt kann hierfür mit einem zylindrischen oder auch kegelstumpfförmigen Einströmabschnitt versehen werden, in den der Zuströmkanal in der zuvor erläuterten Weise einmündet.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mündet der Zuströmkanal derart in den Verdichtereintritt ein, dass die Zuströmung der zurückgeführten Luft in Drehrichtung des Verdichterrades führt. Jedoch ist auch eine Zuströmung entgegen der Drehrichtung des Verdichterrades vom Prinzip her möglich.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung eines Abgasturboladers, der mit einem erfindungsgemäßen Verdichter versehen werden kann,
2, 3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters, und
4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 dargestellt, der ein Turbinengehäuse 2 aufweist, das eine Abgaseintrittsöffnung 3 und eine Abgasaustrittsöffnung 4 umfasst.
Ferner ist im Turbinengehäuse 2 ein Turbinenrad 5 angeordnet, das auf einer Welle 6 befestigt ist.
Eine Mehrzahl von Schaufeln, von denen in 1 nur die Schaufel 7 zu sehen, ist im Turbinengehäuse 2 zwischen der Abgaseintrittsöffnung 3 und dem Turbinenrad 5 angeordnet.
Ferner weist der Abgasturbolader 1 einen Verdichter 8 auf, dessen Verdichtergehäuse 10 über ein Lagergehäuse 9 mit dem Turbinengehäuse 2 in üblicher Art und Weise verbunden ist. Im Verdichtergehäuse 10 ist ein Verdichterrad 11 auf dem zweiten Ende der Welle 6 befestigt. Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verdichters 8 werden nachfolgend anhand der 2 bis 4 beschrieben, die zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters 8 darstellen, die bei dem in 1 dargestellten Abgasturbolader 1 zum Einsatz kommen können.
Die Ausführungsform gemäß den 2 und 3 verdeutlicht in 2 das Verdichterrad durch die drei eingezeichneten Pfeile VR zusammen mit der Bezeichnung ”Drehrichtung VR”, was das Verdichterrad 11 mit seiner zugeordneten Drehrichtung symbolisiert. Das Verdichterrad 11 ist in 3 zu sehen und ist auf der Welle 6 angeordnet.
In 2 ist der Zuströmkanal des in den Figuren nicht sichtbaren Schubumluftventils mit der Bezugsziffer 14 gekennzeichnet, wobei dieser Zuströmkanal 14 entlang der beiden strichlierten Richtungen in etwa in Umfangsrichtung bzw. tangential zum Innendurchmesser (siehe 4 D_i) mündet. Hierbei verdeutlicht 3 eine Zuströmkanalöffnung 16, die in einen rohrförmigen oder trichterähnlichen bzw. kegelstumpfförmigen Trichtereintritt 12 derart einmündet, dass eine tangentiale Zuströmung der vom Verdichteraustritt 13 zurückgeförderten Luft ermöglicht wird. Wie die 2 und 3 verdeutlichen, erfolgt hierbei die Zuströmung entgegen der Drehrichtung VR.
Die in 2 zusätzlich eingezeichneten strichpunktierten parallelen Linien, die mit der Bezugsziffer ZK identifiziert sind, dienen ausschließlich zur Verdeutlichung der Anordnung des Zuströmkanals gemäß dem Stand der Technik. Aus dieser Darstellung der strichlierten Linien ZK wird eine Anordnung des Zuströmkanals radial zur Welle 6 verdeutlicht, was die eingangs erläuterten Probleme mit sich bringt. Es ist hierbei nochmals zu betonen, dass diese zusätzliche Einzeichnung des bekannten Zuströmkanals ZK in 2 nur zur Verdeutlichung der Unterschiede zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung vorgenommen wurde, ein derartiger Zuströmkanal ZK bei dem erfindungsgemäßen Verdichter weder bei der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 noch bei der Ausführungsform gemäß 4 vorhanden ist.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters 8, der ebenso wie die Ausführungsform gemäß der 2 und 3 natürlich ein Verdichtergehäuse 10 mit einem gemäß dieser gewählten Darstellung nicht sichtbaren Verdichtereintritt 12 und einem Verdichteraustritt 13 zeigt. Der in 4 ebenfalls mit strichlierten Linien symbolisierte Zuströmkanal 15 weist einen ersten geradlinig verlaufenden Kanalabschnitt 15a und einen sich daran anschließenden abknickenden Kanalabschnitt 15b auf, der die zuvor erläuterte tangentiale bzw. im Wesentlichen in Umfangsrichtung zum Innendurchmesser D_i des Verdichtereintritts 12 gerichtete Einmündung ergibt. Hierbei erfolgt die Einmündung derart, dass die Zuströmung der zurückgeleiteten Luft in Drehrichtung VR des Verdichterrades 11 erfolgt, die in 4 ebenfalls durch den Pfeil VR symbolisiert ist.
Neben der schriftlichen Offenbarung der Erfindung kann ergänzend auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 4, insbesondere in den 2 bis 4, verwiesen werden.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Abgaseintrittsöffnung
4: Abgasaustrittsöffnung
5: Turbinenrad
6: Welle
7: Schaufel
8: Verdichter
9: Lagergehäuse
10: Verdichtergehäuse
11: Verdichterrad
12: Verdichtereintritt
13: Verdichteraustritt
14: Schubumluftventil(SUV)-Zuströmkanal
15: SUV-Zuströmkanal
15a, b: Kanalabschnitte
16: Kanalöffnung
ZK: Zuströmkanal des Standes der Technik
VR: Drehrichtung des Verdichterrades 11
D_i: Innendurchmesser des Verdichtereintritts 12

Claims

Verdichter (8) eines Abgasturboladers (1), – mit einem Verdichterrad (11), das in eine Verdichterrad-Drehrichtung (VR) antreibbar ist; – mit einem Verdichtergehäuse (10), in dem das Verdichterrad (11), in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen, zwischen einem vorzugsweise rohrförmigen Verdichtereintritt (12) um einen Verdichteraustritt (13) angeordnet ist, und – mit einem Schubumluftventil-Zuströmkanal (14, 15), der im Verdichtergehäuse (10) vom Verdichteraustritt (13) zum Verdichtereintritt (12) verläuft, dadurch gekennzeichnet, – dass der Zuströmkanal (14, 15) im Wesentlichen in Umfangsrichtung zum Innendurchmesser (D_i) des Verdichtereintritts (12) in diesen mündet.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal (15) derart im Verdichtereintritt (12) mündet, dass die Luftzuströmung in Drehrichtung (VR) des Verdichterrades (11) erfolgt.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal (14) derart im Verdichtereintritt (12) mündet, dass die Luftzuströmung entgegen der Drehrichtung (VR) des Verdichterrades (11) erfolgt.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal (14) derart im Verdichtereintritt (12) mündet, dass die Luftzuströmung eine axiale Komponente in Strömungsrichtung aufweist.