EP3682116A1 - Radial compressor comprising an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine, charging device, and lamella for the iris diaphragm mechanism - Google Patents

Radial compressor comprising an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine, charging device, and lamella for the iris diaphragm mechanism

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Publication number
EP3682116A1
EP3682116A1 EP18746166.0A EP18746166A EP3682116A1 EP 3682116 A1 EP3682116 A1 EP 3682116A1 EP 18746166 A EP18746166 A EP 18746166A EP 3682116 A1 EP3682116 A1 EP 3682116A1
Authority
EP
European Patent Office
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compressor
inner edge
iris diaphragm
diaphragm mechanism
lamella
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18746166.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mathias BOGNER
Christoph Schäfer
Sasa SLAVIC
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
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    • F16K3/03Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with a closure member in the form of an iris-diaphragm
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    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/51Inlet

Definitions

  • the invention relates to a radial compressor (30) with an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine.
  • the invention further relates to a supercharger with a radial compressor and a blade for the iris diaphragm mechanism of the centrifugal compressor.
  • Charging devices are increasingly being used to increase the performance of internal combustion engines, in particular in motor vehicle internal combustion engines. This happens more and more often with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight and at the same time the consumption and thus the CC ⁇ -E Meeting, im
  • the operating principle is to increase the pressure in the intake tract of the internal combustion engine and thus to effect a better filling of a combustion chamber of the internal combustion engine with air-oxygen.
  • more fuel such as gasoline or diesel, per combustion process can be implemented, so the performance of the engine can be increased.
  • a particular example of such a supercharger is an exhaust gas turbocharger that uses the energy contained in the exhaust stream to create the pressure in the intake tract.
  • the exhaust gas turbocharger to an ordered at ⁇ in the exhaust gas tract of the internal combustion engine exhaust gas turbine, a radial compressor disposed in the intake tract and an interposed rotor bearing.
  • the exhaust gas turbine has a turbine housing and a turbine runner arranged therein, driven by the exhaust gas mass flow.
  • the centrifugal compressor has a compressor housing and a compressor impeller arranged therein, which builds up a boost pressure.
  • the turbine runner and the Verdich ⁇ terallons are on the opposite ends of a common shaft, the so-called rotor shaft, rotatably disposed and thus form the so-called turbocharger rotor.
  • the rotor shaft extends axially between the turbine runner and the compressor runner through the rotor bearing arranged between the exhaust gas turbine and the radial compressor and is in this, with respect to the rotor shaft axis, radially and axially rotatably mounted.
  • driven by the exhaust gas mass flow turbine impeller drives the compressor impeller via the rotor shaft, whereby the pressure in the intake of the engine, based on the air mass flow behind the centrifugal compressor, increased and thereby better filling of the combustion chamber with
  • Air-oxygen is effected.
  • an electric motor drive unit can be used.
  • a charging device for driving the centrifugal compressor instead of an exhaust gas turbine.
  • an electric motor drive unit can be used.
  • Such a charging device is also referred to as a so-called e-booster or e-charger.
  • the radial compressor is characterized in its operating behavior by a so-called compressor map, which describes the pressure build-up on the mass flow rate for different compressor speeds or peripheral speeds.
  • a stable and usable map of the centrifugal compressor is limited by the so-called surge limit to low
  • the compressor impeller should have a minimum moment of inertia.
  • the broadening of the usable working range of the centrifugal compressor achieved by actively shifting the map.
  • the compressor map is shifted "to the left” toward low mass flows, while in engine operation at high speeds and throughputs the compressor map is not shifted or "to the right" toward higher mass flows.
  • the bucket Vorleitapparat moves by the adjustment of blade angles and induction of a Vordralls in or against the Ver Whyronneradsearchraum the entire compressor map to smaller or larger
  • a so-called diverter valve which opens in case of sudden decrease of the charge air mass flow through the engine bypass from the compressor outlet to the compressor inlet and so keeps the radial compressor in the stable map area right of the surge line.
  • a combination of active measures, such as the variable Vorleitapparat and the diverter valve is conceivable, but unusual.
  • a radial compressor for a supercharger of an internal combustion engine has a compressor impeller arranged in a compressor housing, which is arranged rotationally fixed on a rotatably mounted rotor shaft.
  • the centrifugal compressor continues to have one
  • Air supply duct which is designed for conducting an air mass flow to the compressor impeller.
  • an iris diaphragm mechanism is arranged, which is designed to at least partially close or open a diaphragm opening, so that a flow cross-section for the air mass flow, such as a cross section of the air supply duct, for flow of the compressor impeller is variably adjustable over at least a ⁇ part.
  • the iris diaphragm mechanism has a plurality of lamellae, each lamella having a lamellar main body which has an inner edge section for delimiting the diaphragm opening. The inner edge portion of each blade has on an opposite side of the compressor impeller on an inner edge, which is not sharp-edged.
  • a variable iris diaphragm mechanism is provided, which is typically located in the air supply duct directly in front of the compressor inlet
  • the iris diaphragm mechanism can also be referred to as iris diaphragm or iris throttle and has the task of adjusting the inlet mass flow of the radial compressor at least over a partial region.
  • the Iris choke acts as a kind of masking of an outer area of the compressor inlet.
  • the iris throttle assumes the function of a diverting-air valve, since it can prevent a compressor pumping of the radial compressor. This makes it possible to actively influence the operating range of the centrifugal compressor and also to keep the centrifugal compressor at a stable load point of the engine in a stable operating point.
  • the air supply duct is formed on the radial compressor.
  • the air supply duct is at least partially formed by the compressor housing, the iris mechanism, an on ⁇ suction port and / or other components of the centrifugal compressor.
  • the iris diaphragm mechanism has a plurality of lamellae which can be displaced by rotation relative to one another and which are arranged partially overlapping one another over the circumference of the air supply channel, concentric with the central axis of the air supply channel or the compressor inlet.
  • Each blade is disposed about a respective, preferably in an edge region of the lamella, stored fulcrum rotatably on a stationary bearing portion and is engaged with an actuating element which is preferably arranged in a side opposite to the fulcrum edge ⁇ area of the lamella, with a movably mounted adjustment ring operatively connected ,
  • the bearing part is, for example in the area of the air intake guide duct fixed bearing ring, a separate housing of the iris mechanism, part of the compressor housing of the door ⁇ boladers or multi-part design, such as a portion of the compressor housing and a separate additional housing part.
  • the bearing part is annular or has an annular portion.
  • the support member may also be a festste ⁇ Hendes housing element.
  • the adjusting ring is arranged in this embodiment concentric with the bearing part and about the common central axis, which simultaneously forms the central axis of the air supply duct or the compressor inlet, rotatable. The slats are synchronized via the adjusting ring and moved together.
  • the adjusting ring By rotation of the adjusting ring about its central axis, the rotation of the lamellae about their respective pivot point is triggered by means of the actuating element.
  • the actuating element Upon rotation of the slats parallel to the axis of rotation of the compressor wheel, the slats pivot radially inward and thus lead to a desired narrowing of the flow cross-section directly in front of the compaction ⁇ terlaufrad.
  • the adjusting ring itself is driven and moved, for example via an actuator.
  • the actuator may be an electrically or pneumatically operated actuator.
  • Each lamella has a substantially plate-shaped, flat lamella base body, which serves for the shielding of the air mass flow and thus the adjustment of the aperture.
  • the lamellar base body extends, for example, in a main extension plane in the manner of a circular ring segment over a part of a circular arc, at about the circular arc
  • each lamella or each Lamel ⁇ lengrundharmon on an inner edge portion which limits the aperture opening of the iris during operation.
  • the iris mechanism has to have a sufficient Fes ⁇ ACTION and robustness in order to substantially resist in a normal operation of the turbocharger of the incoming air, which is sucked by the compressor without inherent deformation.
  • the lamellae are designed for this purpose so thick, so designed with such a large wall thickness that they can not bend during operation of the turbocharger and thus have sufficient rigidity.
  • With a view to loading Sonders streamlined design is advantageous pre ⁇ see that the slats on their upstream side, ie on the side facing away from the compressor impeller and the compressor inlet side of their respective inner edge portion, an Have inner edge, which is not sharp-edged.
  • a non-sharp-edged embodiment is to be understood as meaning that a respective transition between the boundary surfaces delimiting the inner edge section of a respective lamella and forming the respective inner edge, in each case at an angle greater than 90 ° (measured on the inner side of the lamella).
  • the relevant, inner edge a rounding, in particular a radius; a chamfer; a Fa ⁇ senab tropical, ie a sequence of several chamfers in direct sequence or the like.
  • the map shift by means of the iris diaphragm mechanism based on a throttling of the compressor. Consequently, the map shift increases with a smaller aperture. The farther the aperture is closed, the farther the map can be shifted. Due to the lower effective flow cross-section, the map ⁇ displacement is amplified by the vena contracta effect. According ⁇ would be expected due to an obvious guess is that the elimination of this effect would adversely lead due to the described embodiment the inside edge next to the desired reduction in power losses also reduce the map shift.
  • an improvement in the acoustic behavior of the system for example in terms of audible and / or noticeable vibrations in motor vehicles (short NVH, English: noise, vibration, harshness) is also achieved with advantage, since turbulence and recirculation areas, which are typically caused by the Flow separations develop, induce pressure fluctuations and thus represent a sound source.
  • turbulence and recirculation areas which are typically caused by the Flow separations develop, induce pressure fluctuations and thus represent a sound source.
  • the inner edge arranged on the side of the lamella facing away from the compressor impeller has a rounding or is formed by a rounding. In other words, a continuous transition is provided.
  • Rounding be formed by a radius.
  • a particularly positive effect could be achieved from a radius size of 0.5 mm.
  • the wall thickness of the lamella or the lamellar base body is at least as great as the selected radius of the rounding.
  • radius sizes and corresponding minimum wall thicknesses of the slats of 0.75 mm, 1.0 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 2, 0 mm or even larger are suitable.
  • two or more different radii along the edge course can be provided.
  • the radius can not be formed constant, for example, have a change in curvature.
  • the side facing away from the compressor impeller of the inner edge has a chamfer or is formed by a chamfer.
  • a chamfer is a beveled surface on the edge, which is the transition between two
  • Main boundary surface is inclined. So stand the two main boundary surfaces perpendicular to each other, so include an angle of 90 °, so the chamfer surface of a 45 ° bevel is inclined in each case by 45 ° to each adjacent main boundary surface.
  • the side facing away from the compressor impeller of the inner edge of the fin main body may also be formed by a phase sequence. By this is meant a plurality of mutually angularly arranged chamfering a polygon or a Anei ⁇ nanderreihung.
  • a thickness of the sheet main body that the wall thickness is greater than a mechanical structure necessary for the operation of the turbocharger wall ⁇ strength.
  • the fins are made thicker than necessary for the operation of the turbocharger.
  • the lamellae must have sufficient rigidity and thus thickness or wall thickness so as not to fail during operation of the turbocharger.
  • the wall thickness of the lamella can be selected as a function of a desired radius of a rounding of the inner edge, which is greater than a structural ⁇ mechanically necessary wall thickness. Due to the fact that the wall thickness of the slats is chosen to be greater than a required wall thickness, the rounding, chamfer or chamfer sequence on the inner edge can also be made larger.
  • each lamella is made by punching, nibbling, forging, embossing or a casting process.
  • Such methods are particularly advantageous manufacturing ⁇ method for the slats.
  • herstel ⁇ development technologies in which the slats can be made in one processing step with no subsequent second step.
  • a manufacturing method of a blade for an iris diaphragm mechanism is also disclosed.
  • the method is characterized by the fact that the lamellar base body including the flattening like a radius of a
  • a lamella for an iris diaphragm mechanism of a radial compressor, as described above, of ⁇ fenbart has a sipe main body having an inner edge portion for limiting an aperture of the iris diaphragm mechanism.
  • the inner edge portion has - in an operationally mounted state - on a side facing away from the compressor impeller of the centrifugal compressor side an inner edge, which is not sharp-edged.
  • the lamella can advantageously be used in a radial compressor as described above and essentially allows the aforementioned advantages and functions.
  • the charging device for an internal combustion engine comprises a radial compressor, as previously described.
  • the charging device may be formed either as an exhaust gas turbocharger in which the compressor impeller of the centrifugal compressor is driven by means disposed in the exhaust stream of Ver ⁇ combustion engine exhaust gas turbine, or designed as an electric motor-driven supercharger, in which the compressor impeller of the centrifugal compressor by means of an electromechanical drive, in particular an electric motor, is driven.
  • the charging ⁇ device may alternatively as to the previously mentioned embodiments as a via a mechanical coupling with the internal combustion engine operated loader be formed.
  • Such a coupling between the internal combustion engine and the centrifugal compressor can take place, for example, by means of an intermediate gear which is in operative connection on the one hand with a rotating shaft of the internal combustion engine and on the other hand with the rotor shaft of the centrifugal compressor.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a charging device with a radial compressor according to the invention
  • FIGS. 2A to 2C schematically simplified representations of a
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a blade according to the invention of the iris diaphragm mechanism
  • Figure 4 is a schematically simplified sectional view of a
  • FIG. 5 shows a schematic detail view of the inner edge section of a lamella of the iris diaphragm mechanism of the radial compressor according to FIG. 4, according to the prior art
  • Figure 6 is a more detailed schematic view of the inner edge portion of a blade of the Irisblendenme ⁇ mechanism of the centrifugal compressor according to an off ⁇ exemplary implementation of the invention
  • Figure 7 is a more detailed schematic view of the inner edge portion of a blade of the Irisblendenmecha ⁇ mechanism of the centrifugal compressor according to a further embodiment of the invention.
  • Figure 8 is a schematic partial sectional view of an inventions ⁇ to the invention lamella of the iris diaphragm mechanism according to Figure 6 with punching tool in a manufacturing step in the manufacture of the lamella.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a charging device 1 according to the invention.
  • the charging device 1 has an embodiment of a radial compressor 30 according to the invention, a rotor bearing 40 and a drive unit 20.
  • the radial ⁇ compressor 30 has a in a compressor housing 31 is ⁇ disposed compressor impeller 13 having an impeller blading 131, which is arranged rotationally fixed on a rotatably mounted in a bearing housing 41 of the rotor bearing 40 the rotor shaft 14 and thus forms the so-called loader rotor 10th
  • the loader rotor 10 rotates in operation about a rotor axis of rotation 15 of the rotor shaft 14.
  • the rotor axis 15 simultaneously forms the loader axis 2 and the compressor axis (which together can also be referred to simply as the longitudinal axis of the charging device) is represented by the drawn center line and indicates the axial Alignment of the charging device 1.
  • the charger rotor 10 is mounted with its rotor shaft 14 by means of two radial bearings 42 and a thrust washer 43 in a bearing housing 41, which together form an embodiment of the rotor bearing 40 stored. Both the radial bearing 42 and the thrust washer 43 are supplied here via oil supply channels 44 of an oil port 45 with lubricant. , n
  • a charging ⁇ device 1 as shown in Figure 1, a multi-part structure.
  • a housing of the drive unit 20 a which can be arranged in the intake tract of the engine compressor casing 31 and a valve provided between the housing of the drive unit 20 and compressor housing 31 rotor bearing 401 be ⁇ xx the common charger axis 2 arranged side by side and assembly connected to one another.
  • a further assembly of the charging device 1 illustrates the loader rotor 10, which has at least the rotor shaft 14 and disposed in the Ver ⁇ compressor housing 31 compressor wheel. 13
  • the centrifugal compressor 30 has an adjoining the compressor housing 31, the compressor inlet 36a forming air supply duct 36 for conducting an air mass flow LM on the compressor impeller 13, the suction ⁇ pipe connection piece 37 for connection to the air suction system (not shown) of the internal combustion engine has and in the direction of the loader axis 2 to the axial end of the Verdich ⁇ terlaufrades 13 to.
  • Air intake system sucked and directed to the compressor impeller 13.
  • the air supply duct 36 may also be part of an intake manifold and thus not part of the compressor housing 31 but, for example, connects to the compressor inlet 36a formed on the compressor housing 31.
  • the iris diaphragm mechanism 50 is fixed in the air supply duct 36 and / or forms a partial region of the air supply duct 36 immediately before the compressor inlet 36a of the compressor housing 31.
  • the compressor housing 31 usually has a, annularly arranged around the loader axis 2 and the compressor impeller 13, helically extending away from the compressor impeller 13 spiral channel 32, a so-called compressor flood on.
  • This spiral channel 32 has at least one part the inner circumference extending gap opening with a defined gap width, the so-called diffuser 35, which in the radial direction from the outer periphery of the compressor impeller 13 directed ge ⁇ directed into the spiral channel 32 and through the air mass flow LM from the compressor impeller 13 away under increased pressure in the spiral channel 32 flows.
  • the spiral channel 32 thus serves to receive and discharge the effluent from the compressor impeller 13 and exiting through the diffuser 35 compressed air mass flow LM.
  • the spiral channel 32 further includes a tangentially outwardly directed Lucasabrioskanal 33 with a manifold connecting piece 34 for connection to a
  • the drive unit 20 is not detailed in Figure 1 and can be used both as an exhaust gas turbine and as an electric motor drive unit or as a mechanical coupling with the internal combustion engine, for.
  • a turbine impeller would be opposite the compaction ⁇ terlaufrades 13 provided, for example, which would also arranged rotatably on the rotor shaft 14 and would be driven by an exhaust gas mass flow.
  • the iris diaphragm mechanism 50 is arranged additionally or alternatively to a diverter valve in the air supply duct 36 immediately before a compressor inlet 36a (also compressor inlet) and / or forms at least a portion of the air supply duct 36 immediately before the compressor inlet 36a of the compressor housing 31 and thus in the immediate vicinity of the leading edges 132 of the impeller blading 131st
  • the iris diaphragm mechanism 50 is designed to at least partially close or open an aperture 55, so that a flow cross-section for the air mass flow LM for flowing the compressor impeller 13 is variably adjustable over at least a portion of the flow cross section.
  • the iris diaphragm mechanism 50 thus enables a characteristic ⁇ field shift for the centrifugal compressor 30 in which this acts as a variable intake throttle for the compressor wheel 13.
  • the iris diaphragm mechanism 50 has, for example, a bearing ring 51 which is concentric with the compressor inlet 36a in the air supply duct 36, an adjusting ring 53 arranged concentrically therewith about a common center with an adjusting lever 53a and several louvres 52 rotatably mounted about a respective pivot point in the bearing ring 51.
  • the fins 52 as shown, for example, in an embodiment in Figure 3 comprise, each base body a plate-shaped slat 56 and a pin- or peg-shaped Actuate the ⁇ restriction member 57 (not visible), which is designed for actuation of the respective slat 52, and a For example, also pin-shaped or journal-shaped bearing member 57 a, for pivotally mounting the respective blade 52 on said bearing ring 51 as constituents of the respective blade 52.
  • Figures 2a to 2c show schematically an embodiment of an iris mechanism 50 for an inventive Radi ⁇ alver confuser 30 in three different operating states.
  • the iris mechanism 50 comprises a stationary, festste ⁇ Henden (stationary) bearing ring 51 (here not shown for the visualization of the fins).
  • the bearing ring 51 can, as shown in Figure 1, are represented by a separate component which is fixed in the surrounding housing, for example, the Lucaszu ⁇ guide channel 36.
  • the bearing ring 51 may also be formed directly in the surrounding housing and integrally therewith.
  • the bearing ring 51 also directly on
  • Compressor inlet 36a of the compressor housing 31 may be formed.
  • a separate housing for the iris diaphragm mechanism 50 may be provided, so that the Iris diaphragm mechanism 50 can be mounted as a separate, preassembled radio ⁇ tion unit on the compressor housing 31 or in the air supply duct 36.
  • On the bearing ring 51 in this example, three fins 52 are rotatably mounted about a respective bearing element 57a (designated only in FIG. 2A).
  • the bearing ring 51 for each slat 52 has an associated pivot bearing point on which the respective slat 52 is rotatably mounted with its bearing element 57a.
  • Each lamina 52 has an actuating element 57 (only recognizable in FIGS. 2a, 2b and 3c and designated only in FIG. 2C) for actuation by an adjusting ring 53, the bearing element 57a being in an end region of the respective lamella opposite the actuating element 57 52 is arranged.
  • a bearing element 57a for example, a pin-shaped or peg-shaped element may be provided on the respective lamella 52, with which the respective lamella 52 in one in the bearing ring
  • the bearing point forming hole or recess is mounted.
  • the iris diaphragm mechanism 50 furthermore has an adjusting ring 53, which is arranged concentrically with respect to the bearing ring 51 and is rotatably mounted about the common center, and which in FIG. 2A is provided by the lamellae
  • the adjusting ring 53 has three grooves 54 (only indicated by dashed lines in Figures 2A to 2C, as largely covered by the slats) for the guided operation of the slats 52.
  • groove 54 for each blade 52 is provided, in which the actuating element 57 of each slat is engaged ⁇ admir 52 and guided therein.
  • FIG. 2A shows the aperture 55 with a maximum opening width
  • FIG. 2B shows the aperture 55 with a reduced opening width
  • FIG. 2C shows the aperture 55 with a minimum opening width.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a lamella 52 according to the invention, which is installed, for example, in the iris diaphragm mechanism 50 described with reference to FIGS. 2A to 2C.
  • the lamella 52 is essentially a flat, plate-shaped element.
  • the lamella 52 thus has a plate-shaped lamella base body 56, which is arcuate in accordance with FIG.
  • the lamella main body 56 essentially represents the element which is responsible for the throttling of the compressor impeller 12.
  • counter has the lamella 52 a respective actuator 57, and a bearing member 57a, which are formed on opposite sides of the lamella 52 lying ⁇ for cooperation with the adjusting ring 53 and the bearing ring 51st
  • the lamella 52 has an inner edge portion 58, which in an intended mounted state of the blade 52 in the
  • iris diaphragm mechanism 50 of the centrifugal compressor 30 is given and prevents bending under normal operating conditions. Visible is also formed on the inner edge portion 58 inner edge 60, which is not sharp-edged and in this example has a chamfer 63 for flow guidance.
  • Figure 4 shows in a simplified schematic partial ⁇ sectional view of the centrifugal compressor 30 in the region of the dense Ver ⁇ inlet 36a.
  • the outer contour of the compressor impeller 13 with its wheel hub 13a and the impeller blading 131 is shown.
  • a leading edge 132 of the impeller blades can be seen, which are ⁇ arranged in close proximity to the compressor inlet 36a.
  • Schematically simplified is also the iris diaphragm mechanism 50, here reduced to the lamellar arrangement, shown in section.
  • the iris diaphragm mechanism 50 is here in the air supply duct 36 immediately before, that is arranged upstream of the compressor inlet 36a.
  • the lamellae 52 delimit the aperture 55 with their inner edge portion 58 to a flow cross section SQ.
  • the inner edge 60 of the fins is here, on the side facing away from the compressor impeller 13, ie on the upstream side in the air mass flow, with a rounding 62, in particular a radius.
  • FIG. 5 shows an enlarged detailed view Z of the inner edge 60 of a lamella 52 largely according to FIG. 4, but contrary to the subject invention, with a sharp-edged design of the inner edge 60.
  • Each lamella 52 has an inner edge section 58 which has an inner edge 60 which corresponds to the compressor impeller 13 turned away.
  • the inner edge 60 has a sharp-edged design, which results in disruptive flow separations, recirculation and turbulence formations 61 (indicated by the exemplary flow arrows of the air mass flow LM).
  • Strö ⁇ mung commutations, recirculation and turbulence 61 cause losses and adversely affect the performance of the system.
  • SQ at a given aperture 55, the design flow cross section is reduced to an effective flow cross-section Strö ⁇ SQeff the diaphragm which phenomenon as mentioned above is known as vena contracta effect.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail view Z of the inner edge 60 of a lamella 52 as in FIG. 4, according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the inner edges 60 of the lamellae 52 situated on a side of the lamella 52 facing away from the compressor impeller are not sharp-edged and have a rounding 62 in the form of a radius.
  • Such a radius on the inner edge of the lamella has, for example, a size in the region of the wall thickness 59 of the lamella 52 or smaller than the wall thickness.
  • the wall thickness 59 of the fin 52 is in a range of 0.5 mm to 2 mm.
  • Is the radius of the fillet 62 is equal to or smaller than the respective wall thickness 59 of the slat 52, so a deflection of the air stream LM in parallel to the loader axis 2 in the direction at the Ver ⁇ dense impeller 13 facing inner edge of the blade 52 from ⁇ closed and no further constriction of the flow cross section SQ occurs downstream of the aperture 55, so that the effective flow cross section SQeff corresponds to the flow cross section SQ given by the aperture 55.
  • the advantages and functions mentioned above are achieved in a particularly effective manner.
  • the wall thickness 59 of the slat 52 is greater advantageous to select as this would be structurally necessary for the required stability.
  • FIG. 7 shows a further enlarged detail view Z of the inner edge 60 of a lamella 52, largely as in FIG. 4, according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the inner edges 60 of the lamellae 52 lying on the side of the lamella 52 facing away from the compressor impeller 13 are designed in the form of a chamfer 63 with a chamfer angle FW.
  • the chamfer angle FW refers to the deviation of the chamfer from the main extension plane of the slat 52 or the slat main body 56 which is perpendicular to the loader axis 2.
  • the attachment of a chamfer 63 results in two surface transitions forming one respective chamfer edge 63a.
  • these edge edges 63a should each specify the most gentle change of direction of the air mass flow. If the transition angle of a chamfer edge 63a is reduced, this simultaneously increases the transition angle of the respective other chamfer edge 63a and thereby the tendency for flow separation at this point. This makes it advantageous to select the chamfer angle FW in a range of 45 °, since this achieves a common minimum of the transition angles of the chamfer edges 63a.
  • the bevel 63 should be dimensioned so that it does not extend over the entire wall thickness 59 of the lamella so that at the inner edge portion 58 of the lamella 52 still remains in the direction of the supercharger axis 2 so the main flow direction of the air mass flow LM extending edge at which the air mass flow LM can invest.
  • the wall thickness 59 of the slat 52 may be advantageous here to choose the wall thickness 59 of the slat 52 larger than would be necessary for the structural stability required for the required stability.
  • a chamfer sequence is formed instead of a single chamfer, that is, a polygon. So there are several bevel sections with different different chamfer angles FW lined up. As a result, the transition angle of the individual edge edges can be chosen smaller. What allows a softer change of direction of the air mass flow and so beneficial to avoid premature stalling contributes.
  • FIG. 8 shows a schematic partial sectional view of a blade 52 according to the invention of the iris diaphragm mechanism 50 according to FIG. 6 with punching tool 64 in a production step during the production of the blade.
  • a corresponding inner edge 60 which is not sharp-edged, in ⁇ example, as here in the form of a radius 62, is a
  • Punching tool 64 used with appropriate negative mold for molding.
  • the sheet main body of the blade 52 can thus with the streamlined not be sharp edges formed in ⁇ nenkante 60 particularly cost-effective in a working step without need for further processing step Herge ⁇ represents.
  • the lamella 52 by means of the punching tool ⁇ 64 in a single step from a flat

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Abstract

The invention relates to a radial compressor (30) comprising an iris diaphragm mechanism (50) for a charging device (1) of an internal combustion engine. The invention additionally relates to a charging device (1) comprising a radial compressor (30) and a lamella (52) for the iris diaphragm mechanism (50). The radial compressor (30) has a compressor wheel (13) which is rotationally fixed to a rotatably mounted rotor shaft (14); and a fresh air supply channel (36) for conducting a fresh air mass flow rate (FM) to the compressor wheel (13). An iris diaphragm mechanism (50) is arranged upstream of the compressor wheel (13) such that a flow cross-section for the fresh air mass flow rate (FM) flowing against the compressor wheel (13) can be variably adjusted at least over a sub-region.

Description

Radialverdichter mit einem Irisblendenmechanismus für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors, Aufladevorrich- tung und Lamelle für den Irisblendenmechanismus Radial compressor with an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine, charging device and blade for the iris diaphragm mechanism
Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter (30) mit einem Irisblendenmechanismus für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Aufladevorrichtung mit einem Radialverdichter und eine Lamelle für den Irisblendenmechanismus des Radialverdichters. The invention relates to a radial compressor (30) with an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine. The invention further relates to a supercharger with a radial compressor and a blade for the iris diaphragm mechanism of the centrifugal compressor.
Aufladevorrichtungen werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahr- zeug-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel, den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CC^-Ausstoß, imCharging devices are increasingly being used to increase the performance of internal combustion engines, in particular in motor vehicle internal combustion engines. This happens more and more often with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight and at the same time the consumption and thus the CC ^ -Estoß, im
Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern . Das Wirkprinzip besteht darin, den Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung eines Brennraumes des Verbrennungsmotors mit Luft-Sauerstoff zu bewirken. Somit kann mehr Treibstoff, wie Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umgesetzt werden, also die Leistung des Verbrennungsmotors erhöht werden. In view of ever stricter legal requirements in this regard. The operating principle is to increase the pressure in the intake tract of the internal combustion engine and thus to effect a better filling of a combustion chamber of the internal combustion engine with air-oxygen. Thus, more fuel, such as gasoline or diesel, per combustion process can be implemented, so the performance of the engine can be increased.
Ein spezielles Beispiel einer solchen Aufladevorrichtung ist ein Abgasturbolader, der die im Abgasstrom enthaltene Energie nutzt, um den Druck im Ansaugtrakt zu erzeugen. Dazu weist der Ab- gasturbolader eine im Abgastrakt des Verbrennungsmotors an¬ geordnete Abgasturbine, einen im Ansaugtrakt angeordneten Radialverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbinengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmassenstrom angetriebenes Tur- binenlaufrad auf. Der Radialverdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin angeordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdich¬ terlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerläufer. Die Läuferwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Radi- alverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Läuferwellenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Läuferwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors, bezogen auf den Luftmassenstrom hinter dem Radialverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes mit A particular example of such a supercharger is an exhaust gas turbocharger that uses the energy contained in the exhaust stream to create the pressure in the intake tract. For this purpose, the exhaust gas turbocharger to an ordered at ¬ in the exhaust gas tract of the internal combustion engine exhaust gas turbine, a radial compressor disposed in the intake tract and an interposed rotor bearing. The exhaust gas turbine has a turbine housing and a turbine runner arranged therein, driven by the exhaust gas mass flow. The centrifugal compressor has a compressor housing and a compressor impeller arranged therein, which builds up a boost pressure. The turbine runner and the Verdich ¬ terlaufrad are on the opposite ends of a common shaft, the so-called rotor shaft, rotatably disposed and thus form the so-called turbocharger rotor. The rotor shaft extends axially between the turbine runner and the compressor runner through the rotor bearing arranged between the exhaust gas turbine and the radial compressor and is in this, with respect to the rotor shaft axis, radially and axially rotatably mounted. According to this structure, driven by the exhaust gas mass flow turbine impeller drives the compressor impeller via the rotor shaft, whereby the pressure in the intake of the engine, based on the air mass flow behind the centrifugal compressor, increased and thereby better filling of the combustion chamber with
Luft-Sauerstoff bewirkt wird. Air-oxygen is effected.
Alternativ kann bei einer solchen Aufladevorrichtung zum Antrieb des Radialverdichters statt einer Abgasturbine auch zum Beispiel eine elektromotorische Antriebseinheit eingesetzt werden. Eine solche Aufladevorrichtung wird auch als sogenannter E-Booster oder E-Lader bezeichnet. Der Radialverdichter ist in seinem Betriebsverhalten charakterisiert durch ein sogenanntes Verdichterkennfeld, das den Druckaufbau über den Massendurchsatz für verschiedene Verdichterdrehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten beschreibt. Ein stabiles und nutzbares Kennfeld des Radialverdichters wird begrenzt durch die sogenannte Pumpgrenze hin zu niedrigenAlternatively, in such a charging device for driving the centrifugal compressor instead of an exhaust gas turbine, for example, an electric motor drive unit can be used. Such a charging device is also referred to as a so-called e-booster or e-charger. The radial compressor is characterized in its operating behavior by a so-called compressor map, which describes the pressure build-up on the mass flow rate for different compressor speeds or peripheral speeds. A stable and usable map of the centrifugal compressor is limited by the so-called surge limit to low
Durchsätzen, durch die sogenannte Stopfgrenze hin zu höheren Durchsätzen, und strukturmechanisch durch die maximale Drehzahlgrenze. Beim Anpassen eines Abgasturboladers an einen Verbrennungsmotor wird ein Radialverdichter mit für den Ver- brennungsmotor möglichst günstigem Verdichterkennfeld ausge¬ wählt. Hierbei sollten folgende Voraussetzungen erfüllt sein: Throughputs, through the so-called Stopfgrenze towards higher throughputs, and structurally through the maximum speed limit. When customizing an exhaust gas turbocharger to an internal combustion engine is a centrifugal compressor with a favorable for the engine as possible compressor map is ¬ selected. The following conditions should be fulfilled:
- Eine Motorvolllastlinie soll komplett innerhalb des  - A motor full load line should be completely within the
nutzbaren Verdichterkennfeldes liegen;  usable compressor map lie;
- vom Fahrzeughersteller geforderte Mindestabstände zu den Kennfeldgrenzen sollen eingehalten werden; - maximale Verdichterwirkungsgrade sollen bei Nennlast und in einem Bereich eines unteren Eckdrehmomentes des Ver¬ brennungsmotors vorliegen; und - Minimum distances to the map limits required by the vehicle manufacturer should be maintained; - maximum compressor efficiency should be present at rated load and in a region of a bottom of the Eckdrehmomentes Ver ¬ brennungsmotors; and
- das Verdichterlaufrad soll ein minimales Trägheitsmoment haben.  - The compressor impeller should have a minimum moment of inertia.
Die gleichzeitige Erfüllung aller genannten Voraussetzungen wäre mit einem herkömmlichen Radialverdichter ohne Zusatzmaßnahmen nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise würden sich folgende Zielkonflikte durch gegenläufige Trends ergeben:  The simultaneous fulfillment of all mentioned conditions would be possible with a conventional radial compressor without additional measures only limited. For example, the following trade-offs would result from opposing trends:
- Reduktion des Trägheitsmoments des Radialverdichters und- Reduction of the moment of inertia of the centrifugal compressor and
Maximierung der Kennfeldbreite und des Spitzenwirkungsgrades,Maximizing the map width and the peak efficiency,
- Reduktion des Spülens im Bereich des unteren Eckdrehmoments und Maximierung der spezifischen Nennleistung, - reduction of flushing in the area of the lower corner torque and maximization of the specific rated power,
- Verbesserung des Ansprechverhaltens und Erhöhung der spe- zifischen Nennleistung des Verbrennungsmotors.  - Improvement of the response and increase of the specific rated power of the internal combustion engine.
Die genannten Zielkonflikte könnten durch ein Verdichter-Design gelöst werden, das ein breites Kennfeld bei minimalem Träg¬ heitsmoment sowie maximale Wirkungsgrade auf der Volllastlinie des Motors aufweist. The trade-offs above could be solved by a compressor design, which has a wide map with minimal Träg ¬ moment of inertia and maximum efficiency at the full load curve of the engine.
Neben den genannten stationären Anforderungen muss auch bei transienten Betriebszuständen, zum Beispiel bei einem schnellen Lastabwurf des Verbrennungsmotors, ein stabiles Betriebsver- halten des Verdichters gewährleistet sein. Dies heißt, dass bei einem Radialverdichter auch bei einer plötzlichen Abnahme des geförderten Verdichtermassenstroms das schädliche sogenannte Verdichterpumpen vermieden werden muss. Mit Einschränkung auf den Verdichtereinlass eines Radialver¬ dichters ist die oben genannte Lösung bisher durch Zusatzmaßnahmen, wie einem verstellbaren Schaufel-Vorleitapparat , Maßnahmen zur Reduktion eines Einlassquerschnitts des Radi¬ alverdichters oder einem festen Rezirkulationskanal , auch bekannt als Ported Shroud bzw . kennfeidstabilisierende Maßnahme, erreicht worden. Bei den variablen Lösungen wird die Verbreiterung des nutzbaren Arbeitsbereiches des Radialverdichters durch aktives Verschieben des Kennfeldes erreicht. So wird bei Motorbetrieb mit niedrigen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld„nach links", hin zu niedrigen Massenströmen, verschoben, während im Motorbetrieb bei hohen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld nicht oder „nach rechts", hin zu höheren Masseströmen, verschoben wird. In addition to the above-mentioned stationary requirements, a stable operating behavior of the compressor must be ensured even in transient operating conditions, for example in the case of rapid load shedding of the internal combustion engine. This means that even with a sudden decrease in the delivered compressor mass flow, the harmful so-called compressor pumping must be avoided in a centrifugal compressor. With limitation to the compressor inlet of an Radialver ¬ dichters the above solution has so far by additional measures, such as an adjustable blade Vorleitapparat, measures for reducing an inlet cross section of the Radi ¬ alverdichters or solid recirculation, also known respectively as ported shroud. Kennstidstabilisierende measure, has been achieved. In the variable solutions, the broadening of the usable working range of the centrifugal compressor achieved by actively shifting the map. Thus, during engine operation at low speeds and throughputs, the compressor map is shifted "to the left" toward low mass flows, while in engine operation at high speeds and throughputs the compressor map is not shifted or "to the right" toward higher mass flows.
Der Schaufel-Vorleitapparat verschiebt durch die Einstellung von Schaufelwinkeln und Induktion eines Vordralls in beziehungsweise gegen die Verdichterlaufraddrehrichtung das gesamte Verdichterkennfeld hin zu kleineren beziehungsweise größeren The bucket Vorleitapparat moves by the adjustment of blade angles and induction of a Vordralls in or against the Verdichterlaufraddrehrichtung the entire compressor map to smaller or larger
Durchsätzen. Der erforderliche Verstellmechanismus und der Vorleitapparat selbst stellen jedoch eine filigrane, kompli¬ zierte und teure Lösung dar. Throughputs. However, the required adjustment mechanism and the Vorleitapparat itself represent a filigree, compli ¬ edent and expensive solution.
Die Maßnahmen mit Verengung des Verdichtereinlasses durch Querschnittsreduktion verschieben das Verdichterkennfeld hin zu kleineren Durchsätzen, in dem der Einlassquerschnitt durch Schließen der Konstruktion unmittelbar vor dem Verdichter verkleinert wird. Im geöffneten Zustand geben die Maßnahmen möglichst den gesamten Einlassquerschnitt wieder frei und beeinflussen beziehungsweise verschieben so das Kennfeld nicht oder nur marginal. Mögliche, derartige Lösungen sind bei¬ spielsweise in der US 2016/265424 AI oder der DE 10 2011 121 996 AI beschrieben. The cross-sectional reduction of compressor inlet displacement moves the compressor map to smaller flow rates by reducing the inlet area by closing the structure immediately prior to the compressor. In the open state, the measures release as much as possible the entire inlet cross-section and thus do not influence or displace the map in any way or only marginally. Possible, such solutions are described in ¬ example in US 2016/265424 AI or DE 10 2011 121 996 AI.
Zur Vermeidung des Verdichterpumpens bei einem schnellen Lastabwurf wird gewöhnlich ein sogenanntes Schubumluft-Ventil eingesetzt, das im Falle der plötzlichen Abnahme des Lade- luftmassenstroms durch den Verbrennungsmotor einen Bypass vom Verdichterauslass zum Verdichtereinlass öffnet und so den Radialverdichter im stabilen Kennfeldbereich rechts von der Pumpgrenze hält. Eine Kombination aus aktiven Maßnahmen, wie dem variablen Vorleitapparat und dem Schubumluft-Ventil ist denkbar, aber unüblich. To avoid the compressor pumping in a fast load shedding usually a so-called diverter valve is used, which opens in case of sudden decrease of the charge air mass flow through the engine bypass from the compressor outlet to the compressor inlet and so keeps the radial compressor in the stable map area right of the surge line. A combination of active measures, such as the variable Vorleitapparat and the diverter valve is conceivable, but unusual.
Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Konzept für einen Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches zu einem ver¬ lässlichen Betrieb der Aufladevorrichtung bei gleichzeitig erweitertem Kennfeldbereich beiträgt. Weiterhin soll eine Lamelle für einen Irisblendenmechanismus des Radialverdichters zur Verfügung gestellt werden, die das vorgenannte Konzept für den Radialverdichter ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin eine Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, mit der die Vorteile des Erfindungsgemäßen Radialverdichters im Betrieb des Verbrennungsmotors realisiert werden können. An object of the invention is to provide a concept for a radial compressor for a supercharger indicate an internal combustion engine, which contributes to a ver ¬ venial operation of the supercharger with simultaneously expanded map range. Furthermore, a blade for an iris diaphragm mechanism of the centrifugal compressor is to be made available, which allows the aforementioned concept for the centrifugal compressor. Another object is to provide a charging device for an internal combustion engine, with which the advantages of the inventive radial compressor can be realized during operation of the internal combustion engine.
Es wird ein Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors offenbart. Der Radialverdichter weist ein in einem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterlaufrad auf, welches drehfest auf einer drehbar gelagerten Läuferwelle angeordnet ist. Der Radialverdichter weist weiter einen A radial compressor for a supercharger of an internal combustion engine is disclosed. The radial compressor has a compressor impeller arranged in a compressor housing, which is arranged rotationally fixed on a rotatably mounted rotor shaft. The centrifugal compressor continues to have one
Luftzuführkanal auf, der zum Leiten eines Luftmassenstroms auf das Verdichterlaufrad ausgebildet ist. Stromaufwärts vor dem Verdichterlaufrad ist ein Irisblendenmechanismus angeordnet, der ausgebildet ist, eine Blendenöffnung zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, sodass ein Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom, etwa ein Querschnitt des Luftzuführkanals , zum Anströmen des Verdichterlaufrades zumindest über einen Teil¬ bereich variabel einstellbar ist. Der Irisblendenmechanismus weist mehrere Lamellen auf, wobei jede Lamelle einen Lamel- lengrundkörper aufweist, der einen Innenrandabschnitt zum Begrenzen der Blendenöffnung aufweist. Der Innenrandabschnitt jeder Lamelle weist auf einer dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite eine Innenkante auf, die nicht scharfkantig ausgebildet ist. Air supply duct, which is designed for conducting an air mass flow to the compressor impeller. Upstream of the compressor impeller, an iris diaphragm mechanism is arranged, which is designed to at least partially close or open a diaphragm opening, so that a flow cross-section for the air mass flow, such as a cross section of the air supply duct, for flow of the compressor impeller is variably adjustable over at least a ¬ part. The iris diaphragm mechanism has a plurality of lamellae, each lamella having a lamellar main body which has an inner edge section for delimiting the diaphragm opening. The inner edge portion of each blade has on an opposite side of the compressor impeller on an inner edge, which is not sharp-edged.
In einem Ausführungsbeispiel des Radialverdichters ist ein variabler Irisblendenmechanismus vorgesehen, der typischerweise im Luftzuführkanal direkt vor dem Verdichtereinlass zur In one embodiment of the centrifugal compressor, a variable iris diaphragm mechanism is provided, which is typically located in the air supply duct directly in front of the compressor inlet
Kennfeldverschiebung angeordnet ist . Der Irisblendenmechanismus kann auch als Irisblende oder Irisdrossel bezeichnet werden und hat die Aufgabe, den Einlassmassenstrom des Radialverdichters zumindest über einen Teilbereich hinweg einzustellen. Die Irisdrossel wirkt dabei wie eine Art Maskierung eines äußeren Bereichs des Verdichtereinlasses. Bei zunehmender Drosselung, das heißt Querschnittsverengung, übernimmt die Irisdrossel quasi die Aufgabe eines Schubumluft-Ventils, da sie ein Verdich- terpumpen des Radialverdichters unterbinden kann. Dadurch ist es möglich, den Betriebsbereich des Radialverdichters aktiv zu beeinflussen und zusätzlich den Radialverdichter bei einem plötzlichen Lastabwurf des Motors in einem stabilen Betriebspunkt zu halten. Map shift is arranged. The iris diaphragm mechanism can also be referred to as iris diaphragm or iris throttle and has the task of adjusting the inlet mass flow of the radial compressor at least over a partial region. The Iris choke acts as a kind of masking of an outer area of the compressor inlet. With increasing throttling, that is to say cross-sectional constriction, the iris throttle assumes the function of a diverting-air valve, since it can prevent a compressor pumping of the radial compressor. This makes it possible to actively influence the operating range of the centrifugal compressor and also to keep the centrifugal compressor at a stable load point of the engine in a stable operating point.
Der Luftzuführkanal ist an dem Radialverdichter ausgebildet. Beispielsweise ist der Luftzuführkanal zumindest teilweise durch das Verdichtergehäuse, den Irisblendenmechanismus, einen An¬ saugstutzen und/oder andere Komponenten des Radialverdichters ausgebildet. The air supply duct is formed on the radial compressor. For example, the air supply duct is at least partially formed by the compressor housing, the iris mechanism, an on ¬ suction port and / or other components of the centrifugal compressor.
Der Irisblendenmechanismus weist in einem Ausführungsbeispiel mehrere, durch Drehung zueinander verschiebbare Lamellen auf, die einander teilweise überlappend über den Umfang des Luft- zuführkanals, konzentrisch zur Mittelachse des Luftzuführkanals bzw. des Verdichtereinlasses, angeordnet sind. Jede Lamelle ist um einen jeweiligen, vorzugsweise in einem Randbereich der Lamelle angeordneten, Drehpunkt drehbar an einem feststehenden Lagerteil gelagert und steht mit einem Betätigungselement, das vorzugsweise in einem dem Drehpunkt gegenüberliegenden Rand¬ bereich der Lamelle angeordnet ist, mit einem bewegbar gelagerten Verstellring in Wirkverbindung. In one exemplary embodiment, the iris diaphragm mechanism has a plurality of lamellae which can be displaced by rotation relative to one another and which are arranged partially overlapping one another over the circumference of the air supply channel, concentric with the central axis of the air supply channel or the compressor inlet. Each blade is disposed about a respective, preferably in an edge region of the lamella, stored fulcrum rotatably on a stationary bearing portion and is engaged with an actuating element which is preferably arranged in a side opposite to the fulcrum edge ¬ area of the lamella, with a movably mounted adjustment ring operatively connected ,
Das Lagerteil ist beispielsweise ein im Bereich des Luftzu- führkanals festgelegter Lagerring, ein separates Gehäuse des Irisblendenmechanismus, Teil des Verdichtergehäuses des Tur¬ boladers oder mehrteilig ausgebildet, etwa durch einen Teil des Verdichtergehäuses und ein separates zusätzliches Gehäuseteil. Das Lagerteil ist dabei ringförmig ausgebildet oder hat einen ringförmigen Abschnitt. Das Lagerteil kann auch ein festste¬ hendes Gehäuseelement sein. Der Verstellring ist bei diesem Ausführungsbeispiel konzentrisch zu dem Lagerteil angeordnet und um die gemeinsame Mittelachse, die gleichzeitig die Mittelachse des Luftzuführkanals bzw. des Verdichtereinlasses bildet, drehbar. Die Lamellen werden über den Verstellring synchronisiert und gemeinsam bewegt. Durch Drehung des Verstellrings um seine Mittelachse wird mittels des Betätigungselements auch die Drehung der Lamellen um ihren jeweiligen Drehpunkt ausgelöst. Bei einer Drehung der Lamellen parallel zur Drehachse des Verdichterlaufrades schwenken die Lamellen radial nach innen und führen so zu einer gewünschten Verengung des Strömungsquerschnittes direkt vor dem Verdich¬ terlaufrad. Der Verstellring selbst wird beispielsweise über einen Aktuator angesteuert und bewegt. Der Aktuator kann ein elektrisch oder pneumatisch betriebener Steller sein. The bearing part is, for example in the area of the air intake guide duct fixed bearing ring, a separate housing of the iris mechanism, part of the compressor housing of the door ¬ boladers or multi-part design, such as a portion of the compressor housing and a separate additional housing part. The bearing part is annular or has an annular portion. The support member may also be a festste ¬ Hendes housing element. The adjusting ring is arranged in this embodiment concentric with the bearing part and about the common central axis, which simultaneously forms the central axis of the air supply duct or the compressor inlet, rotatable. The slats are synchronized via the adjusting ring and moved together. By rotation of the adjusting ring about its central axis, the rotation of the lamellae about their respective pivot point is triggered by means of the actuating element. Upon rotation of the slats parallel to the axis of rotation of the compressor wheel, the slats pivot radially inward and thus lead to a desired narrowing of the flow cross-section directly in front of the compaction ¬ terlaufrad. The adjusting ring itself is driven and moved, for example via an actuator. The actuator may be an electrically or pneumatically operated actuator.
Jede Lamelle hat einen im Wesentlichen plattenförmigen, flachen Lamellengrundkörper, der für die Abschirmung des Luftmassenstroms und somit der Einstellung der Blendenöffnung dient. Der Lamellengrundkörper erstreckt sich dabei beispielsweise in einer Haupterstreckungsebene nach Art eines Kreisringsegments über einen Teil eines Kreisbogens, bei über den Kreisbogen Each lamella has a substantially plate-shaped, flat lamella base body, which serves for the shielding of the air mass flow and thus the adjustment of the aperture. The lamellar base body extends, for example, in a main extension plane in the manner of a circular ring segment over a part of a circular arc, at about the circular arc
gleichbleibender oder sich verändernder Ringbreite sowie Wandstärke. Weiterhin weist jede Lamelle bzw. jeder Lamel¬ lengrundkörper einen Innenrandabschnitt auf, der die Blen- denöffnung der Irisblende im Betrieb begrenzt. constant or changing ring width and wall thickness. Furthermore, each lamella or each Lamel ¬ lengrundkörper on an inner edge portion which limits the aperture opening of the iris during operation.
Der Irisblendenmechanismus muss dabei eine ausreichende Fes¬ tigkeit und Robustheit aufweisen, um in einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Turboladers der anströmenden Luft, die vom Verdichter angesaugt wird, im Wesentlichen ohne Eigenverformung zu widerstehen. Die Lamellen sind hierzu so dick ausgeführt, also mit einer so großen Wandstärke ausgeführt, dass sie sich während des Betriebs des Turboladers nicht verbiegen können und somit eine ausreichende Steifigkeit besitzen. Mit Hinblick auf eine be- sonders strömungsgünstige Ausführung ist vorteilhaft vorge¬ sehen, dass die Lamellen auf ihrer stromaufwärts gelegenen Seite, also auf der vom Verdichterlaufrad bzw. vom Verdichtereinlass abgewandten Seite ihres jeweiligen Innenrandabschnittes , eine Innenkante aufweisen, die nicht scharfkantig ausgebildet ist. Dadurch wird eine strömungsgünstige Umströmung des Innen¬ randabschnittes der Lamellen und somit eine verlustarme An- strömung des Verdichterlaufrades bewirkt. Es verbessert sich also die Durchströmung der Irisblende. Darüber hinaus wirkt sich eine solche Gestaltung der Innenkante günstig auf eine eventuelle Geräuschentwicklung bei der Umströmung des Innenrandabschnittes der jeweiligen Lamelle aus. Unter einer nicht scharfkantigen Ausbildung ist zu verstehen, dass ein jeweiliger Übergang zwischen den, den Innenrandab- schnitt einer jeweiligen Lamelle begrenzenden, die betreffende Innenkante bildenden Grenzflächen zueinander, jeweils einem Winkel größer 90° aufweist (gemessen auf der Innenseite der Lamelle) . The iris mechanism has to have a sufficient Fes ¬ ACTION and robustness in order to substantially resist in a normal operation of the turbocharger of the incoming air, which is sucked by the compressor without inherent deformation. The lamellae are designed for this purpose so thick, so designed with such a large wall thickness that they can not bend during operation of the turbocharger and thus have sufficient rigidity. With a view to loading Sonders streamlined design is advantageous pre ¬ see that the slats on their upstream side, ie on the side facing away from the compressor impeller and the compressor inlet side of their respective inner edge portion, an Have inner edge, which is not sharp-edged. As a result, a flow-favorable flow around the inner ¬ edge portion of the fins and thus a low-loss on-flow of the compressor impeller is effected. So it improves the flow through the iris diaphragm. In addition, such a design of the inner edge has a favorable effect on a possible noise in the flow around the inner edge portion of the respective blade. A non-sharp-edged embodiment is to be understood as meaning that a respective transition between the boundary surfaces delimiting the inner edge section of a respective lamella and forming the respective inner edge, in each case at an angle greater than 90 ° (measured on the inner side of the lamella).
Um dies zu erreichen kann die betreffende, Innenkante eine Verrundung, insbesondere einen Radius; eine Fase; eine Fa¬ senabfolge, also eine Abfolge mehrerer Fasen in direkter Abfolge oder dergleichen aufweisen. To achieve this, the relevant, inner edge a rounding, in particular a radius; a chamfer; a Fa ¬ senabfolge, ie a sequence of several chamfers in direct sequence or the like.
Im Vergleich zu Lamellen mit scharfen Kanten auf der der Strömung zugewandten Seite des Innenrandabschnittes kommt es zu keinen beziehungsweise nur geringen Strömungsablösungen und damit verbundenen Strömungsturbulenzen an dieser Stelle, also direkt am Blendeneingang, die mit Verlusten und dadurch Einbußen hinsichtlich einer Leistungsfähigkeit des Systems einhergehen würden. Dies reduziert oder verhindert gleichzeitig den so¬ genannten „Vena-Contracta-Effekt" . Dieser besagt, dass sich durch die Strömungsablösungen, etwa bei scharfen Kanten, der effektive Strömungsquerschnitt einer Blende gegenüber dem konstruktiven Blendenquerschnitt reduziert. Dadurch wäre der tatsächliche Massenstrom durch die Irisblende bei sonst gleichen Bedingungen geringer als ein theoretischer, auf Grundlage der geometrischen Fläche der Blendenöffnung berechneter Massenstrom. Grundsätzlich beruht die Kennfeldverschiebung mittels des Irisblendenmechanismus auf einer Androsselung des Verdichters. Folglich steigt die Kennfeldverschiebung mit einer geringeren Blendenöffnung. Je weiter die Blendenöffnung geschlossen wird, desto weiter kann das Kennfeld verschoben werden. Aufgrund des geringeren Effektiv-Strömungsquerschnitts wird die Kennfeld¬ verschiebung durch den Vena-Contracta-Effekt verstärkt. Dem¬ zufolge wäre infolge einer naheliegenden Vermutung davon auszugehen, dass die Eliminierung dieses Effekts aufgrund der beschriebenen Ausbildung der Innenkante neben der gewünschten Reduktion der Leistungsverluste nachteilig auch zu einer Verminderung der Kennfeldverschiebung führen würde. Compared to fins with sharp edges on the side facing the flow of the inner edge portion there are no or only small flow separation and associated flow turbulence at this point, ie directly at the diaphragm entrance, which would be associated with losses and thereby losses in terms of performance of the system. This reduces or prevents the same time the so ¬-called "vena contracta" effect. This indicates that reduced by the flow separation, such as sharp edges, the effective flow cross-section of an orifice with respect to the constructive aperture cross-sectional This would be the actual mass flow. By iris under otherwise identical conditions less than a theoretical, based on the geometric area of the aperture opening calculated mass flow. Basically, the map shift by means of the iris diaphragm mechanism based on a throttling of the compressor. Consequently, the map shift increases with a smaller aperture. The farther the aperture is closed, the farther the map can be shifted. Due to the lower effective flow cross-section, the map ¬ displacement is amplified by the vena contracta effect. According ¬ would be expected due to an obvious guess is that the elimination of this effect would adversely lead due to the described embodiment the inside edge next to the desired reduction in power losses also reduce the map shift.
Es wurde jedoch erkannt, dass neben der vorteilhaften Reduktion der Verluste keine oder kaum Auswirkungen auf die Kennfeld¬ verschiebung festgestellt werden konnten, trotz eines nicht mehr oder nahezu nicht mehr vorhandenen Vena-Contracta-Effekts . Somit steigt die Leistungsfähigkeit des Systems aufgrund der un¬ terdrückten Strömungsablösungen, ohne Einbußen hinsichtlich der gewünschten Verschiebung des Verdichterkennfeldes hinnehmen zu müssen. Dadurch wird in dem durch die Kennfeldverschiebung gewonnenen Kennfeldbereich insgesamt der Verdichterwirkungsgrad erhöht . Mit Vorteil wird zudem auch eine Verbesserung des akustischen Verhaltens des Systems, etwa hinsichtlich der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in Kraftfahrzeugen (kurz NVH, englisch: noise, Vibration, harshness) , erreicht, da Turbulenz- und Rezirkulationsgebiete, die typischerweise durch die Strö- mungsablösungen entstehen, Druckschwankungen induzieren und somit eine Schallquelle darstellen würden. Mittels der be¬ schriebenen nicht scharfkantigen Ausbildung der strömungszu- gewandten Innenkante der Lamelle werden derartige Wirbel, Turbulenzen und Rezirkulationen unterdrückt, so dass folglich auch eine Lärmquelle eliminiert und das akustische Verhalten des Systems verbessert wird. Zusammengefasst trägt das beschriebene Konzept zu gesteigerten Effizienz des Radialverdichters bei. Auch wird dazu beigetragen, die eingangs genannten Zielkonflikte zu lösen. Gemäß einer Ausführungsform weist die auf der dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Lamelle angeordnete Innenkante eine Verrundung auf oder ist durch eine Verrundung gebildet. Mit anderen Worten ist ein kontinuierlicher Übergang vorgesehen. Durch die Ausbildung als Verrundung werden die eingangs genannten Vorteile und Funktionen ermöglicht. Insbesondere kann dieHowever, it was recognized that in addition to the advantageous reduction in losses no or little effect on the map ¬ shift could be detected, despite a no longer or almost no longer exists vena contracta effect. Thus, the performance of the system increases due to the un ¬ terdrückten flow separation, without having to accept losses in terms of the desired displacement of the compressor map. As a result, overall the compressor efficiency is increased in the map range obtained by the map shift. In addition, an improvement in the acoustic behavior of the system, for example in terms of audible and / or noticeable vibrations in motor vehicles (short NVH, English: noise, vibration, harshness) is also achieved with advantage, since turbulence and recirculation areas, which are typically caused by the Flow separations develop, induce pressure fluctuations and thus represent a sound source. By means of the ¬ be written not sharp-edged design of the inner edge of the lamella facing strömungszu- such vortices, turbulences and recirculations are suppressed, so that consequently also eliminates a source of noise and the acoustic behavior of the system is improved. In summary, the described concept contributes to increased efficiency of the centrifugal compressor. It also helps to solve the above-mentioned conflicting goals. According to one embodiment, the inner edge arranged on the side of the lamella facing away from the compressor impeller has a rounding or is formed by a rounding. In other words, a continuous transition is provided. By training as rounding the advantages and functions mentioned above are made possible. In particular, the
Verrundung durch einen Radius gebildet sein. Insbesondere konnte ein besonders positiver Effekt ab einer Radiusgröße von 0,5 mm erreicht werden. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandstärke der Lamelle bzw. des Lamellengrundkörpers zumindest so groß ist wie der gewählte Radius der Verrundung. Weiterhin bieten sich Radiusgrößen und entsprechende min- dest-Wandstärken der Lamellen von 0,75mm, 1,0 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 2, 0mm oder auch größer an. Optional können auch zwei oder mehr unterschiedliche Radien entlang des Kantenverlaufs vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Radius nicht konstant ausgebildet sein, etwa eine Krümmungsänderung aufweisen. Rounding be formed by a radius. In particular, a particularly positive effect could be achieved from a radius size of 0.5 mm. It has furthermore proven to be advantageous if the wall thickness of the lamella or the lamellar base body is at least as great as the selected radius of the rounding. Furthermore, radius sizes and corresponding minimum wall thicknesses of the slats of 0.75 mm, 1.0 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 2, 0 mm or even larger are suitable. Optionally, two or more different radii along the edge course can be provided. Alternatively or additionally, the radius can not be formed constant, for example, have a change in curvature.
Gemäß einer Ausführungsform weist die dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Innenkante eine Fase auf oder ist durch eine Fase gebildet . Bei einer Fase handelt es sich um eine abgeschrägte Fläche an der Kante, die den Übergang zwischen zwei According to one embodiment, the side facing away from the compressor impeller of the inner edge has a chamfer or is formed by a chamfer. A chamfer is a beveled surface on the edge, which is the transition between two
Haupt-Begrenzungsflächen des entsprechenden Körpers bildet. Mittels der Fase wird also eine scharfe Innenkante des La¬ mellengrundkörpers „gebrochen". Beispielsweise handelt es sich um eine 45°-Fase, wobei der Winkel angegeben ist, um den die Fasenfläche gegenüber dem Verlauf der jeweiligen Main boundary surfaces of the corresponding body forms. By means of the chamfer, therefore, a sharp inner edge of the La ¬ mellengrundkörpers is "broken." For example, it is a 45 ° bevel, wherein the angle is indicated by the chamfer surface over the course of the respective
Haupt-Begrenzungsfläche geneigt ist. Stehen also die beiden Haupt-Begrenzungsflächen senkrecht zueinander, schließen also einen Winkel von 90° ein, so ist die Fasenfläche einer 45°-Fase jeweils um 45° zur jeweils angrenzenden Haupt-Begrenzungsfläche geneigt angeordnet. Alternativ kann die dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Innenkante des Lamellengrundkörpers auch durch eine Fasenabfolge gebildet sein. Darunter ist ein Polygonzug oder eine Anei¬ nanderreihung mehrerer zueinander winklig angeordneter Fasen zu verstehen. Main boundary surface is inclined. So stand the two main boundary surfaces perpendicular to each other, so include an angle of 90 °, so the chamfer surface of a 45 ° bevel is inclined in each case by 45 ° to each adjacent main boundary surface. Alternatively, the side facing away from the compressor impeller of the inner edge of the fin main body may also be formed by a phase sequence. By this is meant a plurality of mutually angularly arranged chamfering a polygon or a Anei ¬ nanderreihung.
Die Ausbildung als Fase oder Fasenabfolge ermöglicht im We¬ sentlichen dieselben Vorteile und Funktionen wie eingangs genannt. Auch bei diesen Ausführungsformen gilt die obige Dickenangabe für die Lamelle beziehungsweise den Lamellen- grundkörper. Darüber hinaus ist eine solche Fase oder auch eine Fasenabfolge in einfacher Weise herzustellen. The training as a chamfer or Fasenabfolge allows to We ¬ sentlichen same benefits and features as mentioned above. In these embodiments, too, the above thickness specification applies to the lamella or the lamellar base body. In addition, such a chamfer or a chamfer sequence is easy to produce.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Dicke des Lamellengrundkörpers, also dessen Wandstärke, größer als eine für den Betrieb des Turboladers strukturmechanisch notwendige Wand¬ stärke. Mit anderen Worten sind die Lamellen dicker ausgeführt als für den Betrieb des Turboladers notwendig. Wie eingangs genannt müssen die Lamellen eine ausreichende Steifigkeit und somit Dicke bzw. Wandstärke haben, um im Betrieb des Turboladers nicht zu versagen. Beispielsweise kann die Wandstärke der Lamelle in Abhängigkeit von einem gewünschten Radius einer Verrundung der Innenkante gewählt werden, die größer ist als eine struktur¬ mechanisch notwendige Wandstärke. Dadurch, dass die Wandstärke der Lamellen größer als eine notwendige Wandstärke gewählt ist, kann die Verrundung, Fase oder Fasenabfolge an der Innenkante auch größer ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann ein größerer Radius oder eine sich über einen größeren Bereich erstreckende Fase bezogen auf die Axialrichtung des Radial¬ verdichters, vorgegeben durch die Drehachse des Verdichter¬ laufrades, vorgesehen werden. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Strömungsführung erreicht. In one embodiment, a thickness of the sheet main body, that the wall thickness is greater than a mechanical structure necessary for the operation of the turbocharger wall ¬ strength. In other words, the fins are made thicker than necessary for the operation of the turbocharger. As mentioned above, the lamellae must have sufficient rigidity and thus thickness or wall thickness so as not to fail during operation of the turbocharger. For example, the wall thickness of the lamella can be selected as a function of a desired radius of a rounding of the inner edge, which is greater than a structural ¬ mechanically necessary wall thickness. Due to the fact that the wall thickness of the slats is chosen to be greater than a required wall thickness, the rounding, chamfer or chamfer sequence on the inner edge can also be made larger. In other words, a larger radius or over a larger area extending chamfer relative to the axial direction of the radial ¬ compressor, given by the axis of rotation of the compressor ¬ impeller, are provided. As a result, a further improvement of the flow guidance is achieved.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede Lamelle durch Stanzen, Nibbeln, Schmieden, Prägen oder ein Gießverfahren hergestellt. Derartige Verfahren sind besonders vorteilhafte Fertigungs¬ verfahren für die Lamellen. Bei derartigen Verfahren entsteht die strömungsgünstige Form der stromaufgerichteten Seite der La- mellen ohne zweiten Bearbeitungsschnitt und ist somit besonders kostengünstig. Es eignen sich auch weitere, andere Herstel¬ lungstechnologien, bei denen die Lamellen in einem Bearbeitungsschritt ohne nachfolgenden zweiten Schritt gefertigt werden können. According to one embodiment, each lamella is made by punching, nibbling, forging, embossing or a casting process. Such methods are particularly advantageous manufacturing ¬ method for the slats. In such methods, the streamlined shape of the upstream side of the La without second machining cut and is thus particularly cost-effective. There are also other different herstel ¬ development technologies, in which the slats can be made in one processing step with no subsequent second step.
In diesem Zusammenhang ist somit auch ein Herstellungsverfahren einer Lamelle für einen Irisblendenmechanismus offenbart. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Lamellengrund- körper inklusive der Abflachung wie eines Radius aus einemIn this connection, therefore, a manufacturing method of a blade for an iris diaphragm mechanism is also disclosed. The method is characterized by the fact that the lamellar base body including the flattening like a radius of a
Lamellenhalbzeug in einem Bearbeitungsprozessschritt, etwa dem vorgenannten Stanzen, gefertigt wird. Slat semi-finished in a machining process step, such as the aforementioned punching, is made.
Des Weiteren wird eine Lamelle für einen Irisblendenmechanismus eines Radialverdichters, wie vorausgehend beschrieben, of¬ fenbart. Die Lamelle weist einen Lamellengrundkörper auf, der einen Innenrandabschnitt zum Begrenzen einer Blendenöffnung des Irisblendenmechanismus aufweist. Der Innenrandabschnitt weist - in einem betriebsgemäß montierten Zustand - auf einer dem Verdichterlaufrad des Radialverdichters abgewandten Seite eine Innenkante auf, die nicht scharfkantig ausgebildet ist. Furthermore, a lamella for an iris diaphragm mechanism of a radial compressor, as described above, of ¬ fenbart. The sipe has a sipe main body having an inner edge portion for limiting an aperture of the iris diaphragm mechanism. The inner edge portion has - in an operationally mounted state - on a side facing away from the compressor impeller of the centrifugal compressor side an inner edge, which is not sharp-edged.
Die Lamelle kann vorteilhaft in einem Radialverdichter, wie vorausgehend beschrieben eingesetzt werden und ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile und Funktionen. The lamella can advantageously be used in a radial compressor as described above and essentially allows the aforementioned advantages and functions.
Die erfindungsgemäße Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist einen Radialverdichter auf, wie vorausgehend beschrieben. Dabei kann die Aufladevorrichtung entweder als Abgasturbolader ausgebildet sein, bei dem das Verdichterlaufrad des Radialverdichters mittels einer im Abgasstrom des Ver¬ brennungsmotors angeordneten Abgasturbine angetrieben wird, oder als ein elektromotorisch betriebener Lader ausgebildet sein, bei dem das Verdichterlaufrad des Radialverdichters mittels eines elektromechanischen Antriebs, insbesondere eines Elektromotors, angetrieben wird. Weiterhin kann die Auflade¬ vorrichtung alternativ zu den zuvor genannten Ausführungen auch als ein über eine mechanische Kopplung mit der Brennkraftmaschine betriebener Lader ausgebildet sein. Eine solche Kopplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Radialverdichter kann beispielsweise mittels eines Zwischengetriebes erfolgen, das einerseits mit einer rotierenden Welle der Brennkraftmaschine und andererseits mit der Läuferwelle des Radialverdichters in Wirkverbindung steht. The charging device for an internal combustion engine according to the invention comprises a radial compressor, as previously described. In this case, the charging device may be formed either as an exhaust gas turbocharger in which the compressor impeller of the centrifugal compressor is driven by means disposed in the exhaust stream of Ver ¬ combustion engine exhaust gas turbine, or designed as an electric motor-driven supercharger, in which the compressor impeller of the centrifugal compressor by means of an electromechanical drive, in particular an electric motor, is driven. Furthermore, the charging ¬ device may alternatively as to the previously mentioned embodiments as a via a mechanical coupling with the internal combustion engine operated loader be formed. Such a coupling between the internal combustion engine and the centrifugal compressor can take place, for example, by means of an intermediate gear which is in operative connection on the one hand with a rotating shaft of the internal combustion engine and on the other hand with the rotor shaft of the centrifugal compressor.
Weitere Vorteile und Funktionen sind in der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen offenbart. Further advantages and functions are disclosed in the following detailed description of exemplary embodiments.
Die Ausführungsbeispiele werden unter Zuhilfenahme der ange¬ hängten Figuren nachfolgend beschrieben. Gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. The embodiments are described below with the aid of the attached ¬ appended figures. Similar or equivalent elements are denoted across the figures with the same reference numerals.
In den Figuren zeigen: In the figures show:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Aufladevor¬ richtung mit einem erfindungsgemäßen Radialverdichter, 1 shows a schematic sectional view of a charging device with a radial compressor according to the invention, FIG.
Figuren 2A bis 2C schematisch vereinfachte Darstellungen eines Figures 2A to 2C schematically simplified representations of a
Ausführungsbeispiels eines Irisblendenmechanismus in Draufsicht aus axialer Richtung in drei verschiedenen Betriebs zuständen,  Embodiment of an iris diaphragm mechanism in plan view from the axial direction in three different operating states,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Lamelle des Irisblendenmechanis¬ mus, FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a blade according to the invention of the iris diaphragm mechanism ,
Figur 4 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Figure 4 is a schematically simplified sectional view of a
Ausführung eines Radialverdichters mit einem Iris¬ blendenmechanismus, Execution of a centrifugal compressor with an iris ¬ dazzle mechanism
Figur 5 eine schematische Detailansicht des Innenrandab- schnitts einer Lamelle des Irisblendenmechanismus des Radialverdichters gemäß Figur 4, gemäß dem Stand der Technik Figur 6 eine weitere schematische Detailansicht des Innen- randabschnitts einer Lamelle des Irisblendenme¬ chanismus des Radialverdichters gemäß einem Aus¬ führungsbeispiel der Erfindung, 5 shows a schematic detail view of the inner edge section of a lamella of the iris diaphragm mechanism of the radial compressor according to FIG. 4, according to the prior art Figure 6 is a more detailed schematic view of the inner edge portion of a blade of the Irisblendenme ¬ mechanism of the centrifugal compressor according to an off ¬ exemplary implementation of the invention,
Figur 7 eine weitere schematische Detailansicht des Innen- randabschnitts einer Lamelle des Irisblendenmecha¬ nismus des Radialverdichters gemäß einem weiterem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figure 7 is a more detailed schematic view of the inner edge portion of a blade of the Irisblendenmecha ¬ mechanism of the centrifugal compressor according to a further embodiment of the invention, and
Figur 8 eine schematische Teilschnittansicht einer erfin¬ dungsgemäßen Lamelle des Irisblendenmechanismus gemäß Figur 6 mit Stanzwerkzeug in einem Fertigungsschritt bei der Herstellung der Lamelle. Figure 8 is a schematic partial sectional view of an inventions ¬ to the invention lamella of the iris diaphragm mechanism according to Figure 6 with punching tool in a manufacturing step in the manufacture of the lamella.
Figur 1 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Aufladevorrichtung 1. Die Aufladevorrichtung 1 weist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Radialverdichters 30, ein Läuferlager 40 und eine Antriebseinheit 20 auf. Der Radial¬ verdichter 30 weist ein in einem Verdichtergehäuse 31 ange¬ ordnetes Verdichterlaufrad 13 mit einer Laufradbeschaufelung 131 auf, welches drehfest auf einer drehbar in einem Lagergehäuse 41 des Läuferlagers 40 gelagerten Läuferwelle 14 angeordnet ist und so den sogenannten Laderläufer 10 bildet. Der Laderläufer 10 rotiert im Betrieb um eine Läuferdrehachse 15 der Läuferwelle 14. Die Läuferdrehachse 15 bildet gleichzeitig die Laderachse 2 bzw. die Verdichterachse (die zusammen auch einfach als Längsachse der Aufladevorrichtung bezeichnet werden können) , ist durch die eingezeichnete Mittellinie dargestellt und kennzeichnet die axiale Ausrichtung der Aufladevorrichtung 1. Der Laderläufer 10 ist mit seiner Läuferwelle 14 mittels zweier Radiallager 42 und einer Axiallagerscheibe 43 in einem Lagergehäuse 41, die zusammen eine Ausführung des Läuferlagers 40 bilden, gelagert. Sowohl die Radiallager 42 als auch die Axiallagerscheibe 43 werden hier über Ölversorgungskanäle 44 eines Ölanschlusses 45 mit Schmiermittel versorgt . , n FIG. 1 shows an embodiment of a charging device 1 according to the invention. The charging device 1 has an embodiment of a radial compressor 30 according to the invention, a rotor bearing 40 and a drive unit 20. The radial ¬ compressor 30 has a in a compressor housing 31 is ¬ disposed compressor impeller 13 having an impeller blading 131, which is arranged rotationally fixed on a rotatably mounted in a bearing housing 41 of the rotor bearing 40 the rotor shaft 14 and thus forms the so-called loader rotor 10th The loader rotor 10 rotates in operation about a rotor axis of rotation 15 of the rotor shaft 14. The rotor axis 15 simultaneously forms the loader axis 2 and the compressor axis (which together can also be referred to simply as the longitudinal axis of the charging device) is represented by the drawn center line and indicates the axial Alignment of the charging device 1. The charger rotor 10 is mounted with its rotor shaft 14 by means of two radial bearings 42 and a thrust washer 43 in a bearing housing 41, which together form an embodiment of the rotor bearing 40 stored. Both the radial bearing 42 and the thrust washer 43 are supplied here via oil supply channels 44 of an oil port 45 with lubricant. , n
15  15
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist eine Auflade¬ vorrichtung 1, wie in Figur 1 dargestellt, einen mehrteiligen Aufbau auf. Dabei sind ein Gehäuse der Antriebseinheit 20, ein im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Verdich- tergehäuse 31 und ein zwischen dem Gehäuse der Antriebseinheit 20 und Verdichtergehäuse 31 vorgesehenes Läuferlager 401 be¬ züglich der gemeinsamen Laderachse 2 nebeneinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden. Dabei sind durchaus auch alternative Anordnungen und Konfigurationen von An- triebseinheit 20 und Lageranordnung 40 möglich. Eine weitere Baueinheit der Aufladevorrichtung 1 stellt der Laderläufer 10 dar, der zumindest die Läuferwelle 14 und das in dem Ver¬ dichtergehäuse 31 angeordnete Verdichterlaufrad 13 aufweist. According to the embodiment shown, a charging ¬ device 1, as shown in Figure 1, a multi-part structure. Here, a housing of the drive unit 20 a which can be arranged in the intake tract of the engine compressor casing 31 and a valve provided between the housing of the drive unit 20 and compressor housing 31 rotor bearing 401 be ¬ züglich the common charger axis 2 arranged side by side and assembly connected to one another. In this case, alternative arrangements and configurations of drive unit 20 and bearing arrangement 40 are also possible. A further assembly of the charging device 1 illustrates the loader rotor 10, which has at least the rotor shaft 14 and disposed in the Ver ¬ compressor housing 31 compressor wheel. 13
Weiterhin weist der Radialverdichter 30 einen an das Verdichtergehäuse 31 anschließenden, den Verdichtereinlass 36a ausbildenden Luftzuführkanal 36 zum Leiten eines Luftmassenstroms LM auf das Verdichterlaufrad 13 auf, der einen Saug¬ rohr-Anschlussstutzen 37 zum Anschluss an das Luft-Saugsystem (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors aufweist und in Richtung der Laderachse 2 auf das axiale Ende des Verdich¬ terlaufrades 13 zu verläuft. Über diesen Luftzuführkanal 36 wird der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 aus dem Furthermore, the centrifugal compressor 30 has an adjoining the compressor housing 31, the compressor inlet 36a forming air supply duct 36 for conducting an air mass flow LM on the compressor impeller 13, the suction ¬ pipe connection piece 37 for connection to the air suction system (not shown) of the internal combustion engine has and in the direction of the loader axis 2 to the axial end of the Verdich ¬ terlaufrades 13 to. About this air supply duct 36, the air mass flow LM from the compressor impeller 13 from the
Luft-Saugsystem angesaugt und auf das Verdichterlaufrad 13 geleitet. Der Luftzuführkanal 36 kann auch ein Teil eines Ansaugstutzens sein und somit nicht Teil des Verdichtergehäuses 31 sondern schließt beispielsweise an den am Verdichtergehäuse 31 ausgebildeten Verdichtereinlass 36a an. Der Irisblendenmechanismus 50 ist dabei im Luftzuführkanal 36 festgelegt und/oder bildet einen Teilbereich des Luftzuführkanals 36 unmittelbar vor dem Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31. Air intake system sucked and directed to the compressor impeller 13. The air supply duct 36 may also be part of an intake manifold and thus not part of the compressor housing 31 but, for example, connects to the compressor inlet 36a formed on the compressor housing 31. The iris diaphragm mechanism 50 is fixed in the air supply duct 36 and / or forms a partial region of the air supply duct 36 immediately before the compressor inlet 36a of the compressor housing 31.
Weiterhin weist das Verdichtergehäuse 31 in der Regel einen, ringförmig um die Laderachse 2 und das Verdichterlaufrad 13 angeordneten, sich schneckenförmig vom Verdichterlaufrad 13 weg erweiternden Spiralkanal 32, eine sogenannte Verdichterflute, auf. Dieser Spiralkanal 32 weist eine zumindest über einen Teil des Innenumfanges verlaufende Spaltöffnung mit definierter Spaltbreite, den sogenannten Diffusor 35, auf, der in radialer Richtung vom Außenumfang des Verdichterlaufrades 13 weg ge¬ richtet in den Spiralkanal 32 hinein verläuft und durch den der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 weg unter erhöhtem Druck in den Spiralkanal 32 strömt. Der Spiralkanal 32 dient dabei also zur Aufnahme und Abfuhr des vom Verdichterlaufrad 13 abströmenden und durch den Diffusor 35 austretenden verdichteten Luftmassenstroms LM. Der Spiralkanal 32 weist weiterhin einen tangential nach außen gerichteten Luftabführkanal 33 mit einem Verteiler-Anschlussstutzen 34 zum Anschluss an ein Furthermore, the compressor housing 31 usually has a, annularly arranged around the loader axis 2 and the compressor impeller 13, helically extending away from the compressor impeller 13 spiral channel 32, a so-called compressor flood on. This spiral channel 32 has at least one part the inner circumference extending gap opening with a defined gap width, the so-called diffuser 35, which in the radial direction from the outer periphery of the compressor impeller 13 directed ge ¬ directed into the spiral channel 32 and through the air mass flow LM from the compressor impeller 13 away under increased pressure in the spiral channel 32 flows. The spiral channel 32 thus serves to receive and discharge the effluent from the compressor impeller 13 and exiting through the diffuser 35 compressed air mass flow LM. The spiral channel 32 further includes a tangentially outwardly directed Luftabführkanal 33 with a manifold connecting piece 34 for connection to a
Luft-Verteilerrohr (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors auf. Durch den Luftabführkanal 33 wird der Luftmassenstrom LM unter erhöhtem Druck in das Luft-Verteilerrohr des Verbren- nungsmotors geleitet. Air manifold (not shown) of an internal combustion engine on. Through the Luftabführkanal 33, the air mass flow LM is passed under increased pressure in the air manifold of the internal combustion engine.
Die Antriebseinheit 20 ist in Figur 1 nicht weiter detailliert und kann sowohl als Abgasturbine als auch als elektromotorische Antriebseinheit oder auch als eine mechanische Kopplung mit der Brennkraftmaschine, z. B. als Zwischengetriebe, das das mit einer rotierenden Welle der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht, ausgeführt sein, was die Aufladevorrichtung 1 im einen Fall zu einem Abgasturbolader und im anderen Fall zu einem elektromotorisch betriebenen Lader auch als E-Booster oder E-Kompressor bezeichnet oder zu einem mechanischen Lader, macht. Im Falle eines Abgasturboladers wäre gegenüber des Verdich¬ terlaufrades 13 beispielsweise ein Turbinenlaufrad vorgesehen, welches ebenfalls auf der Läuferwelle 14 drehfest angeordnet wäre und von einem Abgasmassenstrom angetrieben würde. The drive unit 20 is not detailed in Figure 1 and can be used both as an exhaust gas turbine and as an electric motor drive unit or as a mechanical coupling with the internal combustion engine, for. Example, as an intermediate gear, which is in operative connection with a rotating shaft of the internal combustion engine, what the charging device 1 in a case to an exhaust gas turbocharger and in the other case to an electric motor-operated charger also called e-booster or e-compressor or to a mechanical loader, power. In the case of an exhaust gas turbocharger, a turbine impeller would be opposite the compaction ¬ terlaufrades 13 provided, for example, which would also arranged rotatably on the rotor shaft 14 and would be driven by an exhaust gas mass flow.
Im Luftmassenstrom LM stromaufwärts vor dem Verdichterlaufrad 13 ist der Irisblendenmechanismus 50 zusätzlich oder alternativ zu einem Schubumluft-Ventil im Luftzuführkanal 36 unmittelbar vor einem Verdichtereinlass 36a (auch Verdichtereinlass) angeordnet und/oder bildet zumindest einen Teilbereich des Luftzuführkanals 36 unmittelbar vor dem Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31 und somit in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Eintrittskanten 132 der Laufradbeschaufelung 131. Der Irisblendenmechanismus 50 ist dazu ausgebildet, eine Blendenöffnung 55 zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, so dass ein Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom LM zum Anströmen des Verdichterlaufrades 13 zumindest über einen Teilbereich des Strömungsquerschnittes variabel einstellbar ist. Der Irisblendenmechanismus 50 ermöglicht so eine Kenn¬ feldverschiebung für den Radialverdichter 30, in dem dieser als variable Einlassdrossel für das Verdichterlaufrad 13 wirkt. Der Irisblendenmechanismus 50 weist beispielsweise einen im Luftzuführkanal 36 konzentrisch zum Verdichtereinlass 36a festgelegten Lagerring 51, einen konzentrisch dazu angeordneten um ein gemeinsames Zentrum drehbaren Verstellring 53 mit einem Stellhebel 53a und mehrere um einen jeweiligen Drehpunkt im Lagerring 51 drehbar gelagerte Lamellen 52 auf. Die Lamellen 52, wie beispielsweise in einem Ausführungsbeispiel in Figur 3 dargestellt, weisen jeweils einen plattenförmigen Lamellen- grundkörper 56 und ein stift- oder zapfenförmiges Betäti¬ gungselement 57 (hier nicht erkennbar) , welches zur Betätigung der jeweiligen Lamelle 52 ausgebildet ist, und ein beispielsweise ebenfalls stift- oder zapfenförmiges Lagerelement 57a, zur Drehlagerung der jeweiligen Lamelle 52 an dem genannten Lagerring 51 als Bestandteile der jeweiligen Lamelle 52 auf. Die Figuren 2a bis 2c zeigen schematisch eine Ausführung eines Irisblendenmechanismus 50 für einen erfindungsgemäßen Radi¬ alverdichter 30 in drei verschiedenen Betriebszuständen . Der Irisblendenmechanismus 50 weist einen stationären, festste¬ henden (ortsfesten) Lagerring 51 auf (hier, zur Sichtbarmachung der Lamellen nicht dargestellt) . Der Lagerring 51 kann, wie in Figur 1 dargestellt, durch ein separates Bauteil dargestellt werden, das im umgebenden Gehäuse, zum Beispiel des Luftzu¬ führkanals 36 festgelegt ist. Alternativ kann der Lagerring 51 auch direkt im umgebenden Gehäuse und einstückig mit diesem ausgebildet sein. So kann der Lagerring 51 auch direkt amIn the air mass flow LM upstream of the compressor impeller 13, the iris diaphragm mechanism 50 is arranged additionally or alternatively to a diverter valve in the air supply duct 36 immediately before a compressor inlet 36a (also compressor inlet) and / or forms at least a portion of the air supply duct 36 immediately before the compressor inlet 36a of the compressor housing 31 and thus in the immediate vicinity of the leading edges 132 of the impeller blading 131st The iris diaphragm mechanism 50 is designed to at least partially close or open an aperture 55, so that a flow cross-section for the air mass flow LM for flowing the compressor impeller 13 is variably adjustable over at least a portion of the flow cross section. The iris diaphragm mechanism 50 thus enables a characteristic ¬ field shift for the centrifugal compressor 30 in which this acts as a variable intake throttle for the compressor wheel 13. The iris diaphragm mechanism 50 has, for example, a bearing ring 51 which is concentric with the compressor inlet 36a in the air supply duct 36, an adjusting ring 53 arranged concentrically therewith about a common center with an adjusting lever 53a and several louvres 52 rotatably mounted about a respective pivot point in the bearing ring 51. The fins 52 as shown, for example, in an embodiment in Figure 3 comprise, each base body a plate-shaped slat 56 and a pin- or peg-shaped Actuate the ¬ restriction member 57 (not visible), which is designed for actuation of the respective slat 52, and a For example, also pin-shaped or journal-shaped bearing member 57 a, for pivotally mounting the respective blade 52 on said bearing ring 51 as constituents of the respective blade 52. Figures 2a to 2c show schematically an embodiment of an iris mechanism 50 for an inventive Radi ¬ alverdichter 30 in three different operating states. The iris mechanism 50 comprises a stationary, festste ¬ Henden (stationary) bearing ring 51 (here not shown for the visualization of the fins). The bearing ring 51 can, as shown in Figure 1, are represented by a separate component which is fixed in the surrounding housing, for example, the Luftzu ¬ guide channel 36. Alternatively, the bearing ring 51 may also be formed directly in the surrounding housing and integrally therewith. Thus, the bearing ring 51 also directly on
Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31 ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein separates Gehäuse für den Irisblendenmechanismus 50 vorgesehen werden, so dass der Irisblendenmechanismus 50 als separate, vormontierbare Funk¬ tionseinheit am Verdichtergehäuse 31 oder im Luftzuführkanal 36 angebracht werden kann. Auf dem Lagerring 51 sind in diesem Beispiel drei Lamellen 52 um ein jeweiliges Lagerelement 57a (nur in Figur 2A bezeichnet) drehbar gelagert. Dazu weist der Lagerring 51 für jede Lamelle 52 eine zugeordnete Drehlagerstelle auf an der die jeweilige Lamelle 52 mit ihrem Lagerelement 57a drehgelagert ist. Compressor inlet 36a of the compressor housing 31 may be formed. Alternatively, a separate housing for the iris diaphragm mechanism 50 may be provided, so that the Iris diaphragm mechanism 50 can be mounted as a separate, preassembled radio ¬ tion unit on the compressor housing 31 or in the air supply duct 36. On the bearing ring 51, in this example, three fins 52 are rotatably mounted about a respective bearing element 57a (designated only in FIG. 2A). For this purpose, the bearing ring 51 for each slat 52 has an associated pivot bearing point on which the respective slat 52 is rotatably mounted with its bearing element 57a.
Jede Lamelle 52 weist ein Betätigungselement 57 (in den Figuren 2a, 2b und 3c nur gestichelt erkennbar und nur in Figur 2C bezeichnet) zur Betätigung durch einen Verstellring 53 auf, wobei das Lagerelement 57a in einem dem Betätigungselement 57 ge- genüberliegenden Endbereich der jeweiligen Lamelle 52 angeordnet ist . Each lamina 52 has an actuating element 57 (only recognizable in FIGS. 2a, 2b and 3c and designated only in FIG. 2C) for actuation by an adjusting ring 53, the bearing element 57a being in an end region of the respective lamella opposite the actuating element 57 52 is arranged.
Als Lagerelement 57a kann beispielsweise ein stift- oder zapfenförmige Element auf der jeweiligen Lamelle 52 vorgesehen sein, mit dem die jeweilige Lamelle 52 in einer in dem LagerringAs a bearing element 57a, for example, a pin-shaped or peg-shaped element may be provided on the respective lamella 52, with which the respective lamella 52 in one in the bearing ring
51 vorgesehenen, die Lagerstelle bildenden Bohrung oder Vertiefung gelagert ist. 51 provided, the bearing point forming hole or recess is mounted.
Der Irisblendenmechanismus 50 weist weiterhin einen konzentrisch zum Lagerring 51 angeordneten, um das gemeinsame Zentrum drehbar gelagerten Verstellring 53 auf, der in Figur 2A durch die LamellenThe iris diaphragm mechanism 50 furthermore has an adjusting ring 53, which is arranged concentrically with respect to the bearing ring 51 and is rotatably mounted about the common center, and which in FIG. 2A is provided by the lamellae
52 verdeckt und nur an seinem Stellhebel 53a erkennbar ist. Im Beispiel der Figuren 2A bis 2C weist der Verstellring 53 drei Nuten 54 (in den Figuren 2A bis 2C nur gestrichelt angedeutet, da weitgehend von den Lamellen verdeckt ) zur geführten Betätigung der Lamellen 52 auf. Dabei ist für jede Lamelle 52 je eine schräg in Bezug zur radialen Richtung des Verstellrings 53 verlaufende Nut 54 vorgesehen, in die das Betätigungselement 57 der je¬ weiligen Lamelle 52 eingreift und darin geführt wird. So werden durch Drehung des Verstellrings 53 die Lamellen 52 synchronisiert bewegt. Der Verstellring 53 ist beispielsweise an seinem Au¬ ßenumfang am oder im Gehäuse des Irisblendenmechanismus 50 bzw. in einem im Verdichtergehäuse 31 oder dem Luftzuführkanal 36 dafür ausgebildeten Gehäuseteil gelagert. 52 is hidden and recognizable only on its lever 53a. In the example of Figures 2A to 2C, the adjusting ring 53 has three grooves 54 (only indicated by dashed lines in Figures 2A to 2C, as largely covered by the slats) for the guided operation of the slats 52. In this case, depending on an inclined with respect to the radial direction of the adjusting ring 53 groove 54 for each blade 52 is provided, in which the actuating element 57 of each slat is engaged ¬ weiligen 52 and guided therein. Thus, by rotation of the adjusting ring 53, the slats 52 are moved synchronized. The adjusting ring 53 is, for example, at its Au ¬ ßenumfang on or in the housing of the iris diaphragm mechanism 50 and stored in a housing part formed in the compressor housing 31 or the air supply channel 36.
Durch Betätigung des Verstellrings 53, also durch Drehung um das mit dem Lagerring 51 gemeinsame Zentrum, werden die Betäti¬ gungselemente 57 der Lamellen 52 durch die schräg verlaufenden Nuten 54 radial nach innen geführt und so die Lamellen 52 um die jeweilige Lagerstelle ebenfalls nach radial innen geschwenkt und verengen so eine Blendenöffnung 55 des Irisblendenmechanismus 50. Figur 2A zeigt dabei die Blendenöffnung 55 mit einer maximalen Öffnungsweite, Figur 2B zeigt die Blendenöffnung 55 mit einer verringerten Öffnungsweite und Figur 2C zeigt die Blendenöffnung 55 mit einer minimalen Öffnungsweite. Diese Darstellungen zeigen somit den durch teilweises Schließen oder Öffnen des Iris- blendenmechanismus 50 variabel verstellbaren Teilbereich des Strömungsquerschnittes für dieses Ausführungsbeispiel auf. Der Irisblendenmechanismus 50 wirkt also als variable Einlassdrossel und ermöglicht so, wie eingangs erwähnt, eine vorteilhafte Kennfeldverschiebung für den Radialverdichter 30. By actuation of the adjusting ring 53, that is by rotation about the common with the bearing ring 51 center, the Actuate the ¬ supply elements 57 of the slats are guided 52 by the inclined grooves 54 radially inwardly and so the fins 52 around the respective bearing inside also radially 2A shows the aperture 55 with a maximum opening width, FIG. 2B shows the aperture 55 with a reduced opening width and FIG. 2C shows the aperture 55 with a minimum opening width. These representations thus show the partial region of the flow cross-section which can be variably adjusted by partially closing or opening the iris diaphragm mechanism 50 for this exemplary embodiment. The iris diaphragm mechanism 50 thus acts as a variable intake throttle and thus allows, as mentioned above, an advantageous map shift for the centrifugal compressor 30.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Lamelle 52, die beispielsweise in dem anhand der Figuren 2A bis 2C beschriebenen Irisblendenmechanismus 50 verbaut ist. Bei der Lamelle 52 handelt es sich im Wesentlichen um ein flaches, plattenförmiges Element. Die Lamelle 52 hat also einen plattenförmigen Lamellengrundkörper 56, der gemäß Figur 3 bogenförmig ausgebildet ist. Der Lamellengrundkörper 56 stellt im Wesentlichen das Element dar, welches für die Androsselung des Verdichterlaufrades 12 zuständig ist. In ihren sich gegen- überliegenden Endbereichen hat die Lamelle 52 je ein Betätigungselement 57 und ein Lagerelement 57a, die auf gegenüber¬ liegenden Seiten der Lamelle 52 zur Zusammenwirkung mit dem Verstellring 53 beziehungsweise dem Lagerring 51 ausgebildet sind. Die Lamelle 52 hat einen Innenrandabschnitt 58, der in einem bestimmungsgemäß montierten Zustand der Lamelle 52 in demFIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a lamella 52 according to the invention, which is installed, for example, in the iris diaphragm mechanism 50 described with reference to FIGS. 2A to 2C. The lamella 52 is essentially a flat, plate-shaped element. The lamella 52 thus has a plate-shaped lamella base body 56, which is arcuate in accordance with FIG. The lamella main body 56 essentially represents the element which is responsible for the throttling of the compressor impeller 12. In their mutually opposite end regions counter has the lamella 52 a respective actuator 57, and a bearing member 57a, which are formed on opposite sides of the lamella 52 lying ¬ for cooperation with the adjusting ring 53 and the bearing ring 51st The lamella 52 has an inner edge portion 58, which in an intended mounted state of the blade 52 in the
Irisblendenmechanismus des Radialverdichters die BlendenöffnungIris diaphragm mechanism of the centrifugal compressor the aperture
55 begrenzt (siehe Figuren 2B und 2C) . Der Lamellengrundkörper55 limited (see Figures 2B and 2C). The slat main body
56 hat eine Wandstärke 59 (auch Dicke) , die derart ausgebildet 2 56 has a wall thickness 59 (also thickness) formed in such a way 2
bzw. bemessen ist, dass eine ausreichende Steifigkeit für den Einsatz in dem Irisblendenmechanismus 50 des Radialverdichter 30 gegeben und ein Verbiegen unter normalen Betriebsbedingungen verhindert ist. Erkennbar ist auch die am Innenrandabschnitt 58 ausgebildete Innenkante 60, die nicht scharfkantig ausgebildet ist und in diesem Beispiel eine Fase 63 zur Strömungsführung aufweist . or is dimensioned that sufficient rigidity for use in the iris diaphragm mechanism 50 of the centrifugal compressor 30 is given and prevents bending under normal operating conditions. Visible is also formed on the inner edge portion 58 inner edge 60, which is not sharp-edged and in this example has a chamfer 63 for flow guidance.
Figur 4 zeigt in eine vereinfachte schematische Teil¬ schnittansicht des Radialverdichters 30 im Bereich des Ver¬ dichtereinlasses 36a. In einem Meridionalschnitt ist der Au- ßenumriss des Verdichterlaufrades 13 mit seiner Radnabe 13a und der Laufradbeschaufelung 131 dargestellt. Dabei ist eine Eintrittskante 132 der Laufradschaufeln erkennbar, die in unmittelbarer Nachbarschaft zum Verdichtereinlass 36a ange¬ ordnet sind. Schematisch vereinfacht ist auch der Irisblendenmechanismus 50, hier reduziert auf die Lamellenanordnung, im Schnitt dargestellt. Der Irisblendenmechanismus 50 ist hier im Luftzuführkanal 36 unmittelbar vor, also stromaufwärts des Verdichtereinlasses 36a angeordnet. Die Lamellen 52 begrenzen mit ihrem Innenrandabschnitt 58 die Blendenöffnung 55 auf einen Strömungsquerschnitt SQ. Die Innenkante 60 der Lamellen ist hier, auf der dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite, also auf der im Luftmassenstrom stromaufwärts liegenden Seite, mit einer Verrundung 62, insbesondere einem Radius ausgeführt. Figure 4 shows in a simplified schematic partial ¬ sectional view of the centrifugal compressor 30 in the region of the dense Ver ¬ inlet 36a. In a meridional section, the outer contour of the compressor impeller 13 with its wheel hub 13a and the impeller blading 131 is shown. In this case, a leading edge 132 of the impeller blades can be seen, which are ¬ arranged in close proximity to the compressor inlet 36a. Schematically simplified is also the iris diaphragm mechanism 50, here reduced to the lamellar arrangement, shown in section. The iris diaphragm mechanism 50 is here in the air supply duct 36 immediately before, that is arranged upstream of the compressor inlet 36a. The lamellae 52 delimit the aperture 55 with their inner edge portion 58 to a flow cross section SQ. The inner edge 60 of the fins is here, on the side facing away from the compressor impeller 13, ie on the upstream side in the air mass flow, with a rounding 62, in particular a radius.
Figur 5 zeigt eine vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52 weitgehend gemäß der Figur 4, jedoch entgegen dem Erfindungsgegenstand, mit einer scharfkantigen Ausbildung der Innenkante 60. Jede Lamelle 52 hat einen Innenrandabschnitt 58, der eine Innenkante 60 aufweist, die dem Verdichterlaufrad 13 abgewandt ist. In der Ausgestaltung gemäß Figuren 5 ist die Innenkante 60 scharfkantig ausgebildet, wodurch es zu störenden Strömungsablösungen, Rezirkulations- und Turbu- lenz-Ausbildungen 61 (durch die beispielhaften Strömungspfeile des Luftmassenstroms LM angedeutet) kommt. Derartige Strö¬ mungsablösungen, Rezirkulationen und Turbulenzen 61 verursachen Verluste und beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit des Systems. Zudem wird bei einer bestimmten Blendenöffnung 55 der konstruktive Strömungsquerschnitt SQ auf einen effektiven Strö¬ mungsquerschnitt SQeff der Blende reduziert, wobei dieses Phänomen wie eingangs erwähnt als Vena-Contracta-Effekt bekannt ist . FIG. 5 shows an enlarged detailed view Z of the inner edge 60 of a lamella 52 largely according to FIG. 4, but contrary to the subject invention, with a sharp-edged design of the inner edge 60. Each lamella 52 has an inner edge section 58 which has an inner edge 60 which corresponds to the compressor impeller 13 turned away. In the embodiment according to FIG. 5, the inner edge 60 has a sharp-edged design, which results in disruptive flow separations, recirculation and turbulence formations 61 (indicated by the exemplary flow arrows of the air mass flow LM). Such Strö ¬ mung commutations, recirculation and turbulence 61 cause losses and adversely affect the performance of the system. In addition, SQ, at a given aperture 55, the design flow cross section is reduced to an effective flow cross-section Strö ¬ SQeff the diaphragm which phenomenon as mentioned above is known as vena contracta effect.
Figur 6 zeigt eine vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52 wie in Figur 4, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Ausge- staltung gemäß Figur 5 sind die auf einer dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite der Lamelle 52 liegenden Innenkanten 60 der Lamellen 52 nicht scharfkantig ausgebildet und weisen eine Verrundung 62 in Form eines Radius auf. Ein solcher Radius an der Innenkante der Lamelle weist beispielsweise eine Größe im Bereich der Wandstärke 59 der Lamelle 52 oder kleiner der Wandstärke auf. In verschiedenen Beispielen liegt die Wandstärke 59 der Lamelle 52 in einem Bereich von 0,5 mm bis 2mm. Ist der Radius der Verrundung 62 gleich oder kleiner als die jeweilige Wandstärke 59 der Lamelle 52, so ist eine Umlenkung des Luftstromes LM in eine zu der Laderachse 2 parallele Richtung an der dem Ver¬ dichterlaufrad 13 zugewandten Innenkante der Lamelle 52 ab¬ geschlossen und es kommt zu keiner weiteren Einschnürung des Strömungsquerschnittes SQ stromabwärts der Blendenöffnung 55, so dass der effektive Stömungsquerschnitt SQeff dem durch die Blendenöffnung 55 gegebenen Strömungsquerschnitt SQ entspricht . Auf diese Weise werden die eingangs genannten Vorteile und Funktionen auf besonders effektive Weise erzielt. FIG. 6 shows an enlarged detail view Z of the inner edge 60 of a lamella 52 as in FIG. 4, according to an exemplary embodiment of the invention. In contrast to the previously described embodiment according to FIG. 5, the inner edges 60 of the lamellae 52 situated on a side of the lamella 52 facing away from the compressor impeller are not sharp-edged and have a rounding 62 in the form of a radius. Such a radius on the inner edge of the lamella has, for example, a size in the region of the wall thickness 59 of the lamella 52 or smaller than the wall thickness. In various examples, the wall thickness 59 of the fin 52 is in a range of 0.5 mm to 2 mm. Is the radius of the fillet 62 is equal to or smaller than the respective wall thickness 59 of the slat 52, so a deflection of the air stream LM in parallel to the loader axis 2 in the direction at the Ver ¬ dense impeller 13 facing inner edge of the blade 52 from ¬ closed and no further constriction of the flow cross section SQ occurs downstream of the aperture 55, so that the effective flow cross section SQeff corresponds to the flow cross section SQ given by the aperture 55. In this way, the advantages and functions mentioned above are achieved in a particularly effective manner.
Da es sich andererseits als weiter vorteilhaft erwiesen hat, die Verrundung, insbesondere einen Radius, möglichst groß zu be¬ messen, um ein vorzeitiges Abreißen der Luftströmung zu vermeiden, kann es von Vorteil sein auch die Wandstärke 59 der Lamelle 52 größer zu wählen als dies für die erforderliche Stabilität strukturmechanisch notwendig wäre. Since it has on the other hand proved to be more advantageous for the fillet, in particular a radius as large as possible to be ¬ measure to avoid premature tearing off of the air flow, it may be, the wall thickness 59 of the slat 52 is greater advantageous to select as this would be structurally necessary for the required stability.
Figur 7 zeigt eine weitere vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52, weitgehend wie in Figur 4, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Abwandlung zur vorher beschriebenen Ausgestaltung gemäß Figur 6 sind die auf der dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite der Lamelle 52 liegenden Innenkanten 60 der Lamellen 52 in Form einer Fase 63 mit einem Fasenwinkel FW ausgebildet. Der Fasenwinkel FW bezieht sich hier auf die Abweichung der Fase von der auf die Laderachse 2 senkrecht stehenden Haupterstreckungsebene der Lamelle 52 bzw. des Lamellengrundkörpers 56. Durch die Anbringung einer Fase 63 ergeben sich zwei, jeweils eine Fasenkante 63a ausbildende Flächenübergänge. Um Strömungsablösungen zu ver- meiden sollten diese Fasenkanten 63a jeweils einen möglichst sanften Richtungswechsel der Luftmassenströmung vorgeben. Wird der Übergangswinkel einer Fasenkante 63a verkleinert vergrößert sich dadurch gleichzeitig der Übergangswinkel der jeweils anderen Fasenkante 63a und dadurch die Neigung zur Strö- mungsablösung an dieser Stelle. Dies lässt es vorteilhaft erscheinen den Fasenwinkel FW in einem Bereich von 45° zu wählen, da dadurch ein gemeinsames Minimum der Übergangswinkel der Fasenkanten 63a erzielt wird. Dabei sollte die Fase 63 so dimensioniert sein, dass sie sich nicht über die gesamte Wandstärke 59 der Lamelle erstreckt damit an dem Innenrand- abschnitt 58 der Lamelle 52 noch ein sich in Richtung der Laderachse 2 also der Hauptströmungsrichtung des Luftmassenstromes LM erstreckender Rand stehen bleibt, an den sich die Luftmassenströmung LM anlegen kann. FIG. 7 shows a further enlarged detail view Z of the inner edge 60 of a lamella 52, largely as in FIG. 4, according to a further exemplary embodiment of the invention. In modification 6, the inner edges 60 of the lamellae 52 lying on the side of the lamella 52 facing away from the compressor impeller 13 are designed in the form of a chamfer 63 with a chamfer angle FW. Here, the chamfer angle FW refers to the deviation of the chamfer from the main extension plane of the slat 52 or the slat main body 56 which is perpendicular to the loader axis 2. The attachment of a chamfer 63 results in two surface transitions forming one respective chamfer edge 63a. In order to avoid flow separations, these edge edges 63a should each specify the most gentle change of direction of the air mass flow. If the transition angle of a chamfer edge 63a is reduced, this simultaneously increases the transition angle of the respective other chamfer edge 63a and thereby the tendency for flow separation at this point. This makes it advantageous to select the chamfer angle FW in a range of 45 °, since this achieves a common minimum of the transition angles of the chamfer edges 63a. In this case, the bevel 63 should be dimensioned so that it does not extend over the entire wall thickness 59 of the lamella so that at the inner edge portion 58 of the lamella 52 still remains in the direction of the supercharger axis 2 so the main flow direction of the air mass flow LM extending edge at which the air mass flow LM can invest.
Da es sich andererseits auch hier als weiter vorteilhaft erwiesen hat, die Fase 63 möglichst groß zu bemessen, um eine Beruhigung der Luftströmung und somit ein vorzeitiges Abreißen der On the other hand, it has proved to be on the other hand also here, the chamfer 63 as large as possible to calm the flow of air and thus premature tearing the
Luftströmung zu vermeiden, kann es von Vorteil sein auch hier die Wandstärke 59 der Lamelle 52 größer zu wählen als dies für die erforderliche Stabilität strukturmechanisch notwendig wäre. To avoid air flow, it may be advantageous here to choose the wall thickness 59 of the slat 52 larger than would be necessary for the structural stability required for the required stability.
So werden auch durch Anordnung einer Fase die eingangs genannten Vorteilen und Funktionen erzielt. Thus, by arranging a chamfer, the advantages and functions mentioned above are achieved.
In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist anstelle einer einzelnen Fase eine Fasenabfolge ausgebildet, das heißt ein Polygonzug. Es sind also mehrere Fasenabschnitte mit unter- schiedlichen Fasenwinkeln FW aneinander gereiht. Dadurch können die Übergangswinkel der einzelnen Fasenkanten kleiner gewählt werden. Was einen weicheren Richtungswechsel der Luftmassenströmung ermöglicht und so vorteilhaft zur Vermeidung von vorzeitigen Strömungsabrissen beiträgt. In further, not shown embodiments, a chamfer sequence is formed instead of a single chamfer, that is, a polygon. So there are several bevel sections with different different chamfer angles FW lined up. As a result, the transition angle of the individual edge edges can be chosen smaller. What allows a softer change of direction of the air mass flow and so beneficial to avoid premature stalling contributes.
Figur 8 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer er¬ findungsgemäßen Lamelle 52 des Irisblendenmechanismus 50 gemäß Figur 6 mit Stanzwerkzeug 64 in einem Fertigungsschritt bei der Herstellung der Lamelle. Um eine entsprechende Innenkante 60 herzustellen, die nicht scharfkantig ausgebildet ist, bei¬ spielsweise wie hier in Form eines Radius 62, wird ein FIG. 8 shows a schematic partial sectional view of a blade 52 according to the invention of the iris diaphragm mechanism 50 according to FIG. 6 with punching tool 64 in a production step during the production of the blade. In order to produce a corresponding inner edge 60, which is not sharp-edged, in ¬ example, as here in the form of a radius 62, is a
Stanzwerkzeug 64 mit entsprechender Negativform zur Formgebung verwendet. Der Lamellengrundkörper der Lamelle 52 kann somit mit der strömungsgünstig, nicht scharfkantig ausgebildeten In¬ nenkante 60 in einem Bearbeitungsschritt ohne notwendigen weiteren Bearbeitungsschritt besonders kostengünstig herge¬ stellt werden. Dazu wird die Lamelle 52 mittels des Stanz¬ werkzeugs 64 in einem Arbeitsschritt aus einem ebenen Punching tool 64 used with appropriate negative mold for molding. The sheet main body of the blade 52 can thus with the streamlined not be sharp edges formed in ¬ nenkante 60 particularly cost-effective in a working step without need for further processing step Herge ¬ represents. For this purpose, the lamella 52 by means of the punching tool ¬ 64 in a single step from a flat
Blech-Halbzeug gestanzt und die entsprechende Innenkante gleichzeitig so umgeformt, dass die betreffende Innenkante 60 nicht scharfkantig ausgebildet ist. Dies stellt eine besonders kostengünstige Möglichkeit der Herstellung der erfindungsge¬ mäßen Lamellen dar. Sheet metal semi-finished punched and the corresponding inner edge simultaneously reshaped so that the relevant inner edge 60 is not sharp-edged. This is a particularly cost effective way of making the erfindungsge ¬ MAESSEN slats.
Es sind alternativ jedoch, wie eingangs genannt, auch andere Herstellungsverfahren denkbar, die in einem Bearbeitungsschritt die endgültige Form des Lamellengrundkörpers 56 fertigen lassen. As an alternative, however, other production methods are conceivable which can produce the final shape of the lamella main body 56 in one processing step.

Claims

Radialverdichter (30) für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors, aufweisend A radial compressor (30) for a supercharger of an internal combustion engine, comprising
- ein in einem Verdichtergehäuse (31 angeordnetes Ver¬ dichterrad (13), welches drehfest auf einer drehbar ge¬ lagerten Läuferwelle (14) angeordnet ist; und - is arranged (in a compressor casing 31 arranged Ver ¬ up terrad (13) which is rotationally fixed on a rotatably ge ¬ superimposed rotor shaft (14); and
- einen Frischluftzuführkanal (36) zum Leiten eines Frischluftmassenstroms (FM) auf das Verdichterrad (13), wobei  - A Frischluftzuführkanal (36) for directing a fresh air mass flow (FM) on the compressor wheel (13), wherein
- stromaufwärts vor dem Verdichterrad (13) ein Irisblenden¬ mechanismus (50) angeordnet ist, der ausgebildet ist eine Blendenöffnung (55) zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, so dass ein Strömungsquerschnitt für den Frischluftmassenstrom (FM) zum Anströmen des Verdichterrads (13) zumindest über einen Teilbereich variabel einstellbar ist; - upstream of the compressor wheel (13) is arranged an iris mechanism at (50), which is designed to close an aperture (55) at least partially or to open, so that a flow cross section for the fresh air mass flow (FM) to the flow onto the compressor wheel (13 ) is variably adjustable at least over a partial area;
- der Irisblendenmechanismus (50) mehrere Lamellen (52) aufweist, wobei j ede Lamelle (52) einen Lamellengrundkörper (56) aufweist, der einen Innenrandabschnitt (58) zum Begrenzen der Blendenöffnung (55) aufweist wobei der Innenrandabschnitt (58) jeder Lamelle (52) auf einer dem Verdichterrad (13) abgewandten Seite eine Innenkante (60) aufweist, die nicht scharfkantig ausgebildet ist.  the iris diaphragm mechanism (50) has a plurality of lamellae (52), each lamina (52) having a lamella main body (56) which has an inner edge section (58) for delimiting the diaphragm opening (55), wherein the inner edge section (58) of each lamella (56) 52) on an opposite side of the compressor (13) has an inner edge (60) which is not sharp-edged.
Radialverdichter (30) nach Anspruch 1, A radial compressor (30) according to claim 1,
wobei die dem Verdichterrad (13) abgewandten Seite der Innenkante eine Verrundung (62) aufweist. wherein the compressor wheel (13) facing away from the inner edge has a rounding (62).
Radialverdichter (30) nach Anspruch 2, A radial compressor (30) according to claim 2,
wobei die Verrundung durch einen Radius (62) größer gleich 0,5 mm gebildet ist. wherein the rounding is formed by a radius (62) greater than or equal to 0.5 mm.
Radialverdichter (301) nach Anspruch 1, A radial compressor (301) according to claim 1,
wobei die dem Verdichterrad (13) abgewandte Seite derwherein the compressor wheel (13) facing away from the
Innenkante eine Fase (63) aufweist. Inner edge has a chamfer (63).
5. Turbolader (1) nach Anspruch 1, 5. turbocharger (1) according to claim 1,
wobei die dem Verdichterrad (13) abgewandte Seite der Innenkante durch eine Fasenabfolge gebildet ist.  wherein the side facing away from the compressor wheel (13) of the inner edge is formed by a phase sequence.
6. Radialverdichter (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Radial compressor (30) according to one of the preceding claims,
wobei eine Wandstärke (59) des Lamellengrundkörpers (56) größer ist als eine für den Betrieb des Radialverdichters (30) strukturmechanisch notwendige Wandstärke.  wherein a wall thickness (59) of the lamella main body (56) is greater than a wall thickness which is structurally necessary for the operation of the radial compressor (30).
7. Radialverdichter (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Radial compressor (30) according to one of the preceding claims,
wobei jede Lamelle (52) durch Stanzen, Nibbeln, Schmieden, Prägen oder ein Gießverfahren hergestellt ist.  each blade (52) being made by stamping, nibbling, forging, stamping or a casting process.
8. Lamelle (52) für einen Irisblendenmechanismus (50) eines Radialverdichters (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lamelle (52) einen Lamellengrundkörper (56) aufweist, der einen Innenrandabschnitt (58) zum Begrenzen einer Blendenöffnung (55) des Irisblendenmechanismus (50) aufweist; und A blade (52) for an iris diaphragm mechanism (50) of a radial compressor (30) according to any one of claims 1 to 7, wherein the blade (52) comprises a blade body (56) having an inner edge portion (58) for defining an aperture (55 ) of the iris diaphragm mechanism (50); and
- der Innenrandabschnitt (58) - in einem betriebsgemäß montierten Zustand - auf einer einem Verdichterrad (13) des Turboladers (1) abgewandten Seite eine Innenkante (60) aufweist, die nicht scharfkantig ausgebildet ist.  - The inner edge portion (58) - in an operationally mounted state - on a compressor wheel (13) of the turbocharger (1) facing away from an inner edge (60), which is not sharp-edged.
9. Aufladevorrichtung (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Aufladevorrichtung (1) einen Radialverdichter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist und wobei die Auf¬ ladevorrichtung (1) als Abgasturbolader oder als ein elektromotorisch betriebener Lader oder als ein über eine mechanische Kopplung mit dem Verbrennungsmotor betriebener Lader ausgebildet ist. 9. charging device (1) for an internal combustion engine, wherein the charging device (1) comprises a radial compressor (30) according to one of claims 1 to 7 and wherein the on ¬ charging device (1) as an exhaust gas turbocharger or as an electromotive-powered supercharger or as an over a mechanical coupling is formed with the internal combustion engine operated supercharger.
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