WO2010020324A1 - Verdichter für eine brennkraftmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a compressor specified in the preamble of claim 1 or claim 7 type for an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle.
- Such a compressor is already known from the prior art and comprises a compressor housing within which a compressor wheel is arranged, by means of which air is to be compressed from an inflow channel of the compressor housing and directed into an outlet channel of the compressor housing.
- the compressor map in which the ratio of the output pressure to the inlet pressure of the compressor is plotted against the mass flow rate, on the one hand by the so-called surge limit of the compressor, ie the minimum possible volume delivery, and on the other by the so-called Stopfsky of the compressor, ie the maximum possible volume promotion, limited. In the area between the pump and the Stopfinho stable operation of the compressor and thus the internal combustion engine is possible.
- the compressor housing of the compressor comprises a bypass channel which comprises a first flow opening upstream of a compressor impeller inlet of the compressor impeller and a second flow opening downstream of the compressor impeller inlet in the region of the compressor impeller.
- a bypass channel which comprises a first flow opening upstream of a compressor impeller inlet of the compressor impeller and a second flow opening downstream of the compressor impeller inlet in the region of the compressor impeller.
- the inflow to the compressor wheel takes place thus on the one hand by the inflow channel and on the other hand via the bypass channel by air entering through the first flow opening in the bypass channel and is passed through the second flow opening to the compressor wheel.
- the narrowest cross section of the compressor wheel in the region of its compressor impeller inlet is partially bypassed, so that a higher air mass can be conveyed through the compressor.
- a disadvantage of the known compressors is the circumstance that form during operation near the pump or Stopfalia flow vortices and flow separation in the region of the bypass channel, which lead to corresponding flow losses and instabilities in compressor operation.
- the effective flow cross section of the bypass channel is reduced by the flow vortices, so that the full mass flow increase can not be achieved.
- Object of the present invention is therefore to provide a compressor of the type mentioned, which has improved flow characteristics in particular in operating areas near the pump and the Stopfalia.
- a compressor for an internal combustion engine which has improved flow characteristics, in particular in operating areas close to the pumping and stuffing limits, is inventively provided in that the bypass channel has, in the region of its second flow opening, at least in sections, a channel wall which widens arcuately in cross section.
- the bypass channel has rounded edges in the area of its flow orifice directed toward the compressor wheel, in contrast to the prior art.
- the channel wall of the bypass channel in the region of its second flow opening is at least partially formed in cross-section circular arc.
- the arcuate channel wall has a radius between 1, 5 mm and 5.5 mm, in particular between 2 mm and 5 mm. Radii below 1.5 mm usually do not show sufficient influence on the flow.
- a particularly uniform flow of the compressor wheel is made possible in a further embodiment, characterized in that the bypass channel is formed with respect to a rotational axis of the compressor wheel radially encircling.
- bypass channel comprising a first partial passage comprising the first flow opening and a second partial passage comprising the second flow opening, which are preferably arranged at an angle to one another
- the bypass channel comprising a first partial passage comprising the first flow opening and a second partial passage comprising the second flow opening, which are preferably arranged at an angle to one another
- flow cross sections of the first and the second subchannel have a ratio below 1, 3 and preferably below 1, 1 to each other and / or that a flow cross section of the bypass channel is formed variable along the first and the second subchannel. In this way it is particularly reliably ensured that there are no unwanted flow separation within the bypass channel. This allows an additional broadening of the compressor map and a correspondingly stable operation of the compressor over a larger operating range.
- Another aspect of the invention relates to a compressor for an internal combustion engine, wherein improved flow characteristics are ensured in particular in operating areas near the pump and the Stopfalia according to the invention characterized in that the bypass passage of the compressor comprising a first flow opening first sub-channel and a second flow opening comprising the second sub-channel includes, wherein flow cross-sections of the first and the second sub-channel have a ratio below 1, 3 and preferably below 1, 1 to each other and / or are formed variable along the first and the second sub-channel.
- the flow cross-sections of the first and the second sub-channel along the first and the second sub-channel, preferably continuously, are increasingly formed.
- an expansion of the flow cross-section is provided along the bypass channel, whereby abrupt cross-sectional changes are avoided within the bypass channel.
- the bypass channel in the region of its first and / or second flow opening has, at least in sections, a channel wall which widens in an arcuate cross-section.
- Another aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, which comprises an exhaust gas turbine for arrangement in an exhaust tract of the internal combustion engine and a compressor according to one of the preceding embodiments for arrangement in an intake tract of the internal combustion engine.
- a compressor map broadening is made possible, whereby the efficiency of the compressor Compressor and thus the exhaust gas turbocharger or the internal combustion engine advantageously increased and the fuel consumption of the internal combustion engine can be advantageously reduced.
- Fig. 1 is a schematic and partial sectional side view of a compressor according to the prior art.
- Fig. 2 is a schematic and fragmentary side sectional view of a compressor according to the invention according to an embodiment.
- Fig. 1 shows a schematic and partial side sectional view of a known from the prior art compressor 10 for an internal combustion engine (not shown).
- the compressor 10 has a compressor housing 12, within which a compressor wheel 14 is arranged. With the aid of the compressor wheel 14, air can be compressed from an inflow channel 16 of the compressor housing 12, passed into an outlet channel 18 and from there on to cylinders of the internal combustion engine.
- the compressor housing 12 comprises a bypass passage 20 which comprises a first flow opening 22a upstream of a compressor impeller inlet 24 of the compressor wheel 14 and a second flow opening 22b downstream of the compressor impeller inlet 24 in the region of the compressor wheel 14.
- the bypass channel 20 in turn comprises a first and a second sub-channel 20a, 20b, which are arranged at an angle to each other, so that the flow of a desired twist can be impressed.
- the mode of action of the KSM is such that in operating areas near the pumping limit of the compressor 10, air can be removed as indicated by arrow I above the compressor wheel 14 and returned to the compressor wheel inlet 24 before the compressor wheel 14. As a result, the mass flow entering the compressor wheel 14 can be increased by up to fifty percent. In operating regions near the plug limit of the compressor 10, the flow direction is opposite to the direction of flow symbolized by the arrow I.
- the compressor according to the invention also comprises a compressor housing 32 within which a compressor wheel 34 is arranged, by means of which air from an inflow channel 36 to be compressed and to be led into an outlet channel 38 of the compressor housing 32.
- the compressor housing 32 in turn comprises a bypass passage 40 having a first sub-passage 40a and a second sub-passage 40b, wherein a first flow port 42a of the bypass passage 40 and the first sub-passage 40a upstream of a Ver Togetherrradeineries 44 and a second flow port 42b downstream of the Ver emphasizerradeineries 44 in the region of the compressor wheel 34 is arranged.
- the bypass channel 40 of the compressor 30 has, in the region of its second flow opening 42b, a channel wall 46 which widens arcuately in cross section.
- a channel wall 46 which widens arcuately in cross section.
- dash-dotted lines To illustrate the angled cross-section formed channel wall 26 of the compressor 10 is indicated by dash-dotted lines.
- the channel wall 46 may be elliptical or circular-arc-shaped in cross-section, with a radius between 1.5 mm and 5.5 mm and in particular between 2 mm and 5 mm being particularly advantageous in terms of influencing the flow in the case of a circular-arc configuration.
- the two sub-channels 40a, 40b are in the present embodiment, with respect to a rotational axis (not shown) of the compressor wheel 34 annularly circumferential and arranged at an angle to each other. In principle it can be provided that the sub-channels 40a, 40b arcuate or rounded into one another.
- the flow cross-section Da of the first sub-channel 40a and the flow cross-section Db of the second sub-channel 40b have a ratio below 1, 1 with respect to one another, whereby unwanted flow separation, in particular in the first sub-channel 40a, is avoided.
- the flow cross sections Da or Db of the two subchannels 40a, 40b expand or narrow, preferably continuously, since this also reliably prevents an abrupt change in cross section and the associated flow swirling and detachment.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Verdichter (30) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdichtergehäuse (32), innerhalb welchem ein Verdichterrad (34) angeordnet ist, mittels welchem Luft aus einem Zuströmkanal (36) des Verdichtergehäuses (32) zu verdichten und in einen Auslasskanal (38) des Verdichtergehäuses (32) zu leiten ist, wobei das Verdichtergehäuse (32) einen Bypasskanal (40) umfasst, der eine erste Strömungsöffnung (42a) stromauf eines Verdichterradeintritts (44) des Verdichterrads (34) und eine zweite Strömungsöffnung (42b) stromab des Verdichterradeintritts (44) im Bereich des Verdichterrads (34) umfasst, wobei der Bypasskanal (40) im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung (42b) zumindest abschnittsweise eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand (46) aufweist. Die Erfindung betrifft zudem einen weiteren Verdichter (30) sowie einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Description
Verdichter für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Verdichter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruchs 7 angegebenen Art für eine Brennkraftmaschine. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Ein derartiger Verdichter ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt und umfasst ein Verdichtergehäuse, innerhalb dessen ein Verdichterrad angeordnet ist, mittels welchem Luft aus einem Zuströmkanal des Verdichtergehäuses zu verdichten und in einen Auslasskanal des Verdichtergehäuses zu leiten ist. Die Entwicklung derartiger Verdichter für aufgeladene Brennkraftmaschinen mit einem gewünschten Momentenverhalten erfordert dabei zunehmend breitere Verdichterkennfelder. Das Verdichterkennfeld, in dem das Verhältnis des Ausgangsdrucks zum Eingangsdruck des Verdichters gegenüber dem Massedurchsatz aufgetragen ist, ist auf der einen Seite durch die sogenannte Pumpgrenze des Verdichters, d.h. die minimal mögliche Volumenförderung, und auf der anderen Seite durch die sogenannte Stopfgrenze des Verdichters, d.h. die maximal mögliche Volumenförderung, begrenzt. Im Bereich zwischen der Pump- und der Stopfgrenze ist ein stabiler Betrieb des Verdichters und damit der Brennkraftmaschine möglich. Zur Verbreiterung des Verdichterkennfelds werden seit geraumer Zeit sogenannte kennfeldstabilisierende Maßnahmen (KSM) eingesetzt. Hierbei umfasst das Verdichtergehäuse des Verdichters einen Bypasskanal, der eine erste Strömungsöffnung stromauf eines Verdichterradeintritts des Verdichterrads und eine zweite Strömungsöffnung stromab des Verdichterradeintritts im Bereich des Verdichterrads umfasst. In einem Betriebsbereich nahe der Pumpgrenze ist es hierbei möglich, die Luft über dem Verdichterrad durch die zweite Strömungsöffnung in den Bypasskanal abzuführen und nach dem Ausleiten aus der ersten Strömungsöffnung wieder zum Verdichterradeintritt zu leiten. Dadurch wird der in das Verdichterrad eintretende Massenstrom um bis zu fünfzig Prozent erhöht. In Betriebsbereichen nahe der Stopfgrenze ist die Strömungsrichtung entgegengesetzt. Die Einströmung auf das Verdichterrad erfolgt
somit einerseits durch den Zuströmkanal und andererseits über den Bypasskanal, indem Luft durch die erste Strömungsöffnung in den Bypasskanal eintritt und durch die zweite Strömungsöffnung auf das Verdichterrad geleitet wird. Hierdurch wird der engste Querschnitt des Verdichterrads im Bereich seines Verdichterradeintritts teilweise umgangen, so dass eine höhere Luftmasse durch den Verdichter gefördert werden kann.
Als nachteilig an den bekannten Verdichtern ist dabei jedoch der Umstand anzusehen, dass sich während des Betriebs nahe der Pump- bzw. der Stopfgrenze Strömungswirbel und Strömungsablösungen im Bereich des Bypasskanals bilden, die zu entsprechenden Strömungsverlusten und Instabilitäten im Verdichterbetrieb führen. Zudem wird durch die Strömungswirbel der effektive Strömungsquerschnitt des Bypasskanals verringert, so dass nicht die volle Massenstromerhöhung erreicht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Verdichter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher insbesondere in Betriebsbereichen nahe der Pump- und der Stopfgrenze verbesserte Strömungseigenschaften besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 7 sowie durch einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Verdichter als vorteilhafte Ausgestaltungen des Abgasturboladers anzusehen sind.
Ein Verdichter für eine Brennkraftmaschine, welcher insbesondere in Betriebsbereichen nahe der Pump- und der Stopfgrenze verbesserte Strömungseigenschaften besitzt, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass der Bypasskanal im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung zumindest abschnittsweise eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand aufweist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass der Bypasskanal im Bereich seiner zum Verdichterrad gerichteten Strömungsmündung im Gegensatz zum Stand der Technik ausgerundete Kanten aufweist. Auf diese Weise wird überraschenderweise die Ausbildung von Strömungswirbeln in Betriebsbereichen nahe der Pump- oder Stopfgrenze zuverlässig verhindert, wodurch sich eine entsprechende Verbreiterung des Verdichterkennfelds sowie die damit verbundene Wirkungsgradsteigerung ergibt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Kanalwand des Bypasskanals im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung zumindest abschnittsweise im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird während des Betriebs eine besonders stabile Strömungsführung mit einer entsprechend zuverlässigen Vermeidung von Strömungswirbeln sowohl im Bereich der Pump- als auch im Bereich der Stopfgrenze sichergestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders vorteilhafte Strömungsführung dadurch sichergestellt, dass die kreisbogenförmige Kanalwand einen Radius zwischen 1 ,5 mm und 5,5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm, besitzt. Radien unter 1 ,5 mm zeigen üblicherweise keine ausreichende Beeinflussung der Strömung.
Eine besonders gleichmäßige Anströmung des Verdichterrads ist in weiterer Ausgestaltung dadurch ermöglicht, dass der Bypasskanal bezüglich einer Drehachse des Verdichterrads radial umlaufend ausgebildet ist.
Indem der Bypasskanal einen die erste Strömungsöffnung umfassenden ersten Teilkanal und einen die zweite Strömungsöffnung umfassenden zweiten Teilkanal umfasst, welche vorzugsweise gewinkelt zueinander angeordnet sind, ist es in weiterer Ausgestaltung in der Erfindung möglich, der Strömung einen gewünschten Drall aufzuprägen. Hierdurch wird die Anströmung des Verdichterrads über den gesamten Betriebsbereich zusätzlich verbessert.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem Strömungsquerschnitte des ersten und des zweiten Teilkanals ein Verhältnis unter 1 ,3 und vorzugsweise unter 1 ,1 zueinander aufweisen und/oder dass ein Strömungsquerschnitt des Bypasskanals veränderlich entlang des ersten und des zweiten Teilkanals ausgebildet ist. Auf diese Weise ist besonders zuverlässig sichergestellt, dass es zu keinen unerwünschten Strömungsablösungen innerhalb des Bypasskanals kommt. Dies ermöglicht eine zusätzliche Verbreiterung des Verdichterkennfelds und einen entsprechend stabilen Betrieb des Verdichters über einen größeren Betriebsbereich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Verdichter für eine Brennkraftmaschine, wobei verbesserte Strömungseigenschaften insbesondere in Betriebsbereichen nahe der Pump- und der Stopfgrenze erfindungsgemäß dadurch sichergestellt sind, dass der Bypasskanal des Verdichters einen die erste Strömungsöffnung umfassenden ersten Teilkanal und einen die zweite Strömungsöffnung umfassenden zweiten Teilkanal umfasst,
wobei Strömungsquerschnitte des ersten und des zweiten Teilkanals ein Verhältnis unter 1 ,3 und vorzugsweise unter 1 ,1 zueinander aufweisen und/oder veränderlich entlang des ersten und des zweiten Teilkanals ausgebildet sind. Hierdurch kann das aus aerodynamischer Sicht nachteilige Strömungsphänomen einer Strömungsablösung im Bereich des Bypasskanals zuverlässig vermieden werden, wodurch eine entsprechende Verbreiterung des Verdichterkennfelds mit einer entsprechenden Verschiebung der Pump- und der Stopfgrenze erzielt werden. Die im Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Verdichter vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und Weiterbildungen sowie deren Vorteile gelten entsprechend für den vorliegenden Verdichter und umgekehrt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsquerschnitte des ersten und des zweiten Teilkanals entlang des ersten und des zweiten Teilkanals, vorzugsweise kontinuierlich, zunehmend ausgebildet sind. Mit anderen Worten ist eine Aufweitung des Strömungsquerschnitts entlang des Bypasskanals vorgesehen, wodurch abrupte Querschnittsänderungen innerhalb des Bypasskanals vermieden werden.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Teilkanäle zueinander gewinkelt angeordnet sind. Hierdurch kann dem Luftstrom ein gewünschter Drall aufgeprägt werden, wodurch eine entsprechend verbesserte Anströmung des Verdichterrads ermöglicht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bypasskanal im Bereich seiner ersten und/oder zweiten Strömungsöffnung zumindest abschnittsweise eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand aufweist. Mit Hilfe dieser Kanalwand kann das Entstehen von Strömungswirbeln insbesondere in Betriebsbereichen nahe der Pump- oder Stopfgrenze zuverlässig vermieden werden, wodurch sich eine entsprechende Verbreiterung des Verdichterkennfelds ergibt. Weitere sich ergebende Vorteile sind aus den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welcher eine Abgasturbine zur Anordnung in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine und einen Verdichter nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele zur Anordnung in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine umfasst. Mithilfe des erfindungsgemäß ausgestalteten Verdichters ist eine Verdichterkennfeldverbreiterung ermöglicht, wodurch der Wirkungsgrad des
Verdichters und damit des Abgasturboladers bzw. der Brennkraftmaschine vorteilhaft erhöht und der Treibstoffverbrauch der Brennkraftmaschine vorteilhaft gesenkt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische und ausschnittsweise seitliche Schnittansicht eines Verdichters gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 2 eine schematische und ausschnittsweise seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische und ausschnittsweise seitliche Schnittansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Verdichters 10 für eine Brennkraftmaschine (nicht abgebildet). Der Verdichter 10 weist ein Verdichtergehäuse 12 auf, innerhalb welchem ein Verdichterrad 14 angeordnet ist. Mithilfe des Verdichterrads 14 kann Luft aus einem Zuströmkanal 16 des Verdichtergehäuses 12 verdichtet, in einen Auslasskanal 18 und von dort aus weiter zu Zylindern der Brennkraftmaschine geleitet werden. Als sogenannte kennfeldstabilisierende Maßnahme (KSM) umfasst das Verdichtergehäuse 12 einen Bypasskanal 20, der eine erste Strömungsöffnung 22a stromauf eines Verdichterradeintritts 24 des Verdichterrads 14 sowie eine zweite Strömungsöffnung 22b stromab des Verdichterradeintritts 24 im Bereich des Verdichterrads 14 umfasst. Der Bypasskanal 20 umfasst seinerseits einen ersten und einen zweiten Teilkanal 20a, 20b, die gewinkelt zueinander angeordnet sind, so dass der Strömung ein gewünschter Drall aufgeprägt werden kann. Die Wirkungsweise der KSM ist dabei derart, dass in Betriebsbereichen nahe der Pumpgrenze des Verdichters 10 Luft gemäß Pfeil I über dem Verdichterrad 14 abgeführt und vor dem Verdichterrad 14 zum Verdichterradeintritt 24 zurückgeleitet werden kann. Hierdurch kann der in das Verdichterrad 14 eintretende Massenstrom um bis zu fünfzig Prozent erhöht werden. In Betriebsbereichen nahe der Stopfgrenze des Verdichters 10 ist die Strömungsrichtung entgegengesetzt der durch den Pfeil I symbolisierten Strömungsrichtung. Hierbei erfolgt demnach eine Einströmung in den Verdichter 10, wobei der engste Querschnitt des Verdichterrads 14 im Bereich seines Verdichterradeintritts 24 teilweise umgangen wird und die Luft gleichzeitig durch den Zuströmkanal 16 und den Bypasskanal 20 auf das Verdichterrad 14 geleitet wird. Auch
hierdurch wird ein höherer Massenstrom erzielt, so dass das Verdichterkennfeld insgesamt verbreitert wird. Problematisch ist hierbei, dass die Strömung insbesondere in Betriebsbereichen nahe der Pump- und der Stopfgrenze aufgrund von Überströmungen des Bypasskanals 20 und der starken Umlenkung der Strömung in Bypasskanalrichtung Strömungswirbel ausbildet, wodurch es zu entsprechenden Strömungsverlusten und Instabilitäten im Verdichterbetrieb kommt. Ein weiteres, aus aerodynamischer Sicht nachteiliges Strömungsphänomen stellt weiterhin eine Strömungsablösung im Bereich des Bypasskanals 20 bzw. des ersten Teilkanals 20a während des Betriebs des Verdichters 10 dar. Durch die abrupte Querschnittsveränderung zwischen den beiden Teilkanälen 20a, 20b ergibt sich vor allem in Betriebspunkten nahe der Pump- und der Stopfgrenze ein die Strömung behinderndes Ablösegebiet.
Fig. 2 zeigt eine schematische und ausschnittsweise seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters 30. In Analogie zum in Fig. 1 beschriebenen Verdichter 10 gemäß dem Stand der Technik umfasst auch der erfindungsgemäße Verdichter ein Verdichtergehäuse 32, innerhalb dessen ein Verdichterrad 34 angeordnet ist, mittels welchem Luft aus einem Zuströmkanal 36 zu verdichten und in einen Auslasskanal 38 des Verdichtergehäuses 32 zu leiten ist. Das Verdichtergehäuse 32 umfasst seinerseits einen Bypasskanal 40 mit einem ersten Teilkanal 40a und einem zweiten Teilkanal 40b, wobei eine erste Strömungsöffnung 42a des Bypasskanals 40 bzw. des ersten Teilkanals 40a stromauf eines Verdichterradeintritts 44 und eine zweite Strömungsöffnung 42b stromab des Verdichterradeintritts 44 im Bereich des Verdichterrads 34 angeordnet ist. Im Unterschied zum in Fig. 1 beschriebenen Verdichter 10 weist vorliegend der Bypasskanal 40 des Verdichters 30 im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung 42b eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand 46 auf. Zur Verdeutlichung ist die im Querschnitt gewinkelt ausgebildete Kanalwand 26 des Verdichters 10 strichpunktiert angedeutet. Mithilfe der sich im Querschnitt bogenförmig erweiternden Kanalwand 46 wird während des Betriebs des Verdichters 30 insbesondere im Betriebsbereichen nahe der Pump- und der Stopfgrenze eine unerwünschte Strömungswirbelbildung zuverlässig verhindert. Hierdurch werden Strömungsverluste und Instabilitäten im Verdichterbetrieb vermieden, wodurch sich insgesamt eine erhebliche Verbreiterung des Verdichterkennfelds sowie eine entsprechende Wirkungsgradsteigerung eines zugeordneten Abgasturboladers bzw. einer zugeordneten Brennkraftmaschine ergeben. Die Kanalwand 46 kann dabei grundsätzlich im Querschnitt elliptisch oder kreisbogenförmig ausgebildet sein, wobei sich im Fall einer kreisbogenförmigen Ausgestaltung ein Radius zwischen 1 ,5 mm und 5,5 mm und insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm hinsichtlich der Strömungsbeeinflussung als besonders vorteilhaft gezeigt hat. In Abhängigkeit der konkreten Ausgestaltung des
Verdichters 30 können jedoch auch abweichende Radien vorgesehen sein. Die beiden Teilkanäle 40a, 40b sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel bezüglich einer Drehachse (nicht gezeigt) des Verdichterrads 34 ringförmig umlaufend ausgebildet und in einem Winkel zueinander angeordnet. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Teilkanäle 40a, 40b bogenförmig bzw. abgerundet ineinander übergehen. Weiterhin weisen der Strömungsquerschnitt Da des ersten Teilkanals 40a und der Strömungsquerschnitt Db des zweiten Teilkanals 40b ein Verhältnis unter 1 ,1 zueinander auf, wodurch unerwünschte Strömungsablösungen insbesondere im ersten Teilkanal 40a vermieden werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die Strömungsquerschnitte Da bzw. Db der beiden Teilkanäle 40a, 40b - vorzugsweise kontinuierlich - aufweiten oder verengen, da auch hierdurch eine abrupte Querschnittsänderung und die damit verbundenen Strömungsverwirblungen und -ablösungen zuverlässig verhindert werden.
Claims
1. Verdichter (30) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdichtergehäuse (32), innerhalb welchem ein Verdichterrad (34) angeordnet ist, mittels welchem Luft aus einem Zuströmkanal (36) des Verdichtergehäuses (32) zu verdichten und in einen Auslasskanal (38) des Verdichtergehäuses (32) zu leiten ist, wobei das Verdichtergehäuse (32) einen Bypasskanal (40) umfasst, der eine erste Strömungsöffnung (42a) stromauf eines Verdichterradeintritts (44) des Verdichterrads (34) und eine zweite Strömungsöffnung (42b) stromab des Verdichterradeintritts (44) im Bereich des Verdichterrads (34) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (40) im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung (42b) zumindest abschnittsweise eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand (46) aufweist.
2. Verdichter (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (46) des Bypasskanals (40) im Bereich seiner zweiten Strömungsöffnung (42a) zumindest abschnittsweise im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist.
3. Verdichter (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Kanalwand (46) einen Radius zwischen 1 ,5 mm und 5,5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm, besitzt.
4. Verdichter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (40) bezüglich einer Drehachse des Verdichterrads (34) radial umlaufend ausgebildet ist.
5. Verdichter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (40) einen die erste Strömungsöffnung (42a) umfassenden ersten Teilkanal (40a) und einen die zweite Strömungsöffnung (42b) umfassenden zweiten Teilkanal (40b) umfasst, welche vorzugsweise gewinkelt zueinander angeordnet sind.
6. Verdichter (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
Strömungsquerschnitte (Da, Db) des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b) ein Verhältnis unter 1 ,3 und vorzugsweise unter 1 ,1 zueinander aufweisen und/oder dass ein Strömungsquerschnitt (Da, Db) des Bypasskanals (40) veränderlich entlang des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b) ausgebildet ist.
7. Verdichter (30) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdichtergehäuse (32), innerhalb welchem ein Verdichterrad (34) angeordnet ist, mittels welchem Luft aus einem Zuströmkanal (36) des Verdichtergehäuses (32) zu verdichten und in einen Auslasskanal (38) des Verdichtergehäuses (32) zu leiten ist, wobei das Verdichtergehäuse (32) einen Bypasskanal (40) umfasst, der eine erste Strömungsöffnung (42a) stromauf eines Verdichterradeintritts (44) des Verdichterrads (34) und eine zweite Strömungsöffnung (42b) stromab des Verdichterradeintritts (44) im Bereich des Verdichterrads (34) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (40) einen die erste Strömungsöffnung (42a) umfassenden ersten Teilkanal (40a) und einen die zweite Strömungsöffnung (42b) umfassenden zweiten Teilkanal (40b) umfasst, wobei Strömungsquerschnitte (Da, Db) des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b) ein Verhältnis unter 1 ,3 und vorzugsweise unter 1,1 zueinander aufweisen und/oder veränderlich entlang des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b) ausgebildet sind.
8. Verdichter (30) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnitte (Da, Db) des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b) entlang des ersten und des zweiten Teilkanals (40a, 40b), vorzugsweise kontinuierlich, zunehmend ausgebildet sind.
9. Verdichter (30) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (40a, 40b) zueinander gewinkelt angeordnet sind.
10. Verdichter (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (40) im Bereich seiner ersten und/oder zweiten Strömungsöffnung (42a, 42b) zumindest abschnittsweise eine sich im Querschnitt bogenförmig erweiternde Kanalwand (46) aufweist.
11. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Abgasturbine zur Anordnung in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine und einem Verdichter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder 7 bis 10 zur Anordnung in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine.
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