具有可變壓縮機(jī)入口的壓縮機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪增壓器(特別地，排氣渦輪增壓器)的壓縮機(jī)，其具有專(zhuān)利權(quán)利要求I的前序部分所述的特征。
【背景技術(shù)】
[0002]由于火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化，并且其目標(biāo)在于降低消耗，因此對(duì)渦輪增壓器的工作范圍的要求與日倶增。這么做的最重要原因是:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于部分負(fù)載下時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能最低的速度但在高扭矩下運(yùn)行以提高效率。為此目的，需要高的增壓壓力和相對(duì)低的體積流量。因此，必須針對(duì)較廣的體積流量范圍來(lái)優(yōu)化至壓縮機(jī)輪的接近流(approachflow)。為了滿足更高未來(lái)要求的需求使得有必要實(shí)現(xiàn)可切換的接近流，從而使得能夠根據(jù)體積流量來(lái)選擇較大或較小的流截面。因此，有可能的是，不僅能夠在大的體積流量下而且能夠在小的體積流量下實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)葉片的足夠高的接近流速度。在較低接近流速度但在較高壓縮機(jī)速度下，至葉片邊緣的接近流過(guò)于急劇，從而引起流分離。此操作范圍稱(chēng)為喘振極限。
[0003]為了解決這些問(wèn)題，已研發(fā)了具有產(chǎn)生渦流的空氣導(dǎo)管的渦輪增壓器，從而有助于改進(jìn)在低接近流速度下至壓縮機(jī)葉片的接近流角度。但是，這些設(shè)計(jì)導(dǎo)致全負(fù)載下的不必要的流動(dòng)阻力。
[0004]在另外的解決方案中，經(jīng)由壓縮機(jī)入口中的環(huán)形導(dǎo)管來(lái)饋送回已經(jīng)壓縮的空氣。
[0005]盡管進(jìn)氣體積較小，但仍能夠由此獲得壓縮機(jī)中較高的流速。但是，由于這種解決方案損害了廣泛范圍內(nèi)的增壓器的效率，所以渦輪機(jī)的功率不足以驅(qū)動(dòng)載客車(chē)輛應(yīng)用中的壓縮機(jī)。
[0006]DE 10 2010 026 176 Al描述了一種系統(tǒng)，其中在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下通過(guò)減小接近流截面來(lái)增加流速。為此目的，將機(jī)械上相對(duì)復(fù)雜的零件直接安裝在壓縮機(jī)入口中。此處，關(guān)鍵的會(huì)是不存在可用于此裝置的足夠安裝空間，并且關(guān)于循環(huán)次數(shù)和溫度負(fù)載存在穩(wěn)健性的問(wèn)題。
[0007]用于穩(wěn)定壓縮機(jī)的特征圖的裝置和方法是從DE10 2010 026 176 Al已知的。具有可變角度的錐體布置在位于壓縮機(jī)入口區(qū)域中的殼體的內(nèi)壁上。通過(guò)改變錐角，因此能夠改變壓縮機(jī)輪的接近流截面。
[0008]具有專(zhuān)利權(quán)利要求1的前序部分所述的特征的壓縮機(jī)是從WO2013/166 626 Al所已知的。在這種情況下，壓縮機(jī)入口具有內(nèi)管和圍繞內(nèi)管的外管，其中，內(nèi)管被引導(dǎo)朝向壓縮機(jī)葉片的徑向內(nèi)區(qū)域。內(nèi)管的通道截面能夠借助于關(guān)閉裝置被至少部分地關(guān)閉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的根本目標(biāo)是提供在開(kāi)頭所描述類(lèi)型的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)雖然具有特別簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)入口，但其仍能夠以特別通用的方式進(jìn)行操作。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，此目標(biāo)在所述類(lèi)型的壓縮機(jī)中借助于專(zhuān)利權(quán)利要求1的特征化特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的解決方案是基于將壓縮機(jī)入口分成兩個(gè)區(qū)域(S卩，內(nèi)區(qū)域和圍繞內(nèi)區(qū)域的環(huán)形外區(qū)域)的原理。內(nèi)區(qū)域由內(nèi)管的通道截面形成，而環(huán)形外區(qū)域由外管的通道截面形成。由于兩個(gè)區(qū)域能夠至少部分地被關(guān)閉，所以能夠經(jīng)由兩個(gè)管的整個(gè)通道截面或者僅經(jīng)由環(huán)形外區(qū)域(外管的通道截面)或僅經(jīng)由內(nèi)區(qū)域(內(nèi)管的通道截面)來(lái)供應(yīng)壓縮機(jī)葉片。由于通道截面也有可能僅部分地被關(guān)閉，所以在每種情況下也有可能經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的通道截面或經(jīng)由兩個(gè)通道截面進(jìn)行部分供應(yīng)。
[0012]因此，壓縮機(jī)入口的通道截面能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)關(guān)閉而被減小，其中，在中心內(nèi)區(qū)域中或者在徑向環(huán)形外區(qū)域中執(zhí)行關(guān)閉。通過(guò)(部分地)關(guān)閉內(nèi)管，能夠增加外管中的流速。相反地，通過(guò)(部分地)關(guān)閉外管，能夠增加內(nèi)管中的流速。以此方式，能夠針對(duì)廣泛的體積流量范圍來(lái)優(yōu)化至壓縮機(jī)輪的接近流。根據(jù)體積流量，能夠選擇較大或較小的流截面。不僅能夠在高的體積流量下而且能夠在低的體積流量下實(shí)現(xiàn)至壓縮機(jī)葉片的足夠高的接近流速度。
[0013]壓縮機(jī)入口包括布置成彼此鄰近的兩個(gè)管，其中一個(gè)管進(jìn)入另一個(gè)管的內(nèi)部并且隨著內(nèi)管在外管中延伸其延伸直至壓縮機(jī)殼體。此處，因此，來(lái)自集管的壓縮機(jī)入口分成彼此鄰近布置的兩個(gè)管，這兩個(gè)管接著轉(zhuǎn)變成內(nèi)管和圍繞內(nèi)管的外管。此實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):能夠通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行對(duì)兩個(gè)管(內(nèi)管和外管)的關(guān)閉。在此布置中，布置成彼此鄰近的管中的至少一者(也就是說(shuō))具備關(guān)閉裝置。因此，關(guān)閉裝置被布置在分離的管的區(qū)域中，而非布置在同心管(內(nèi)管和外管)的區(qū)域中，因此使得其能夠具有相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。例如，滑塊或簡(jiǎn)單的風(fēng)門(mén)片能夠用作此處的關(guān)閉裝置，其中，風(fēng)門(mén)片是尤其優(yōu)選的，因?yàn)槠涮峁┨貏e簡(jiǎn)單的關(guān)閉機(jī)構(gòu)。
[0014]這一類(lèi)的解決方案使得有可能使用尤其簡(jiǎn)單的風(fēng)門(mén)片來(lái)使截面變窄，而非具有復(fù)雜構(gòu)型的可變的孔板。在此情況下，風(fēng)門(mén)片布置在離壓縮機(jī)殼體一距離處，即，不在同心管的區(qū)域中而是在分離管的區(qū)域中，使得關(guān)閉裝置或風(fēng)門(mén)片并不直接位于壓縮機(jī)殼體的入口區(qū)域中，并且由此有可能相對(duì)簡(jiǎn)單地來(lái)解決安裝空間和溫度問(wèn)題。
[0015]如所提及的，根據(jù)本發(fā)明，能夠至少部分地關(guān)閉外管和/或內(nèi)管的通道截面。相對(duì)應(yīng)的風(fēng)門(mén)片或滑塊因此能夠在布置在彼此鄰近布置的兩個(gè)管中，但這一類(lèi)的關(guān)閉裝置也有可能僅布置在這些管中的一者中。如果風(fēng)門(mén)片布置在彼此鄰近布置的兩個(gè)管中，則例如有可能在壓縮機(jī)運(yùn)行期間選擇是壓縮機(jī)葉片的外區(qū)域還是內(nèi)區(qū)域來(lái)接收接近流。
[0016]作為本發(fā)明的一項(xiàng)發(fā)展，壓縮機(jī)具有致動(dòng)器，所述致動(dòng)器根據(jù)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)來(lái)控制關(guān)閉裝置。此類(lèi)的致動(dòng)器能夠(例如)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)控制關(guān)閉裝置。在一個(gè)特定實(shí)施例中，單個(gè)致動(dòng)器控制兩個(gè)管的關(guān)閉裝置。
[0017]例如，致動(dòng)器在此背景下以此方式操作，使得在從全負(fù)載至部分負(fù)載的過(guò)渡期間，關(guān)閉外管的第一通道截面(例如，閉合相對(duì)應(yīng)的風(fēng)門(mén)片)，并且僅當(dāng)負(fù)載中存在進(jìn)一步減小時(shí)，