用于内燃发动机的增压装置的包括虹膜式隔板机构的径流式压缩机、增压装置和虹膜式隔板机构的薄片的制作方法

文档序号:20707138发布日期:2020-05-12 16:36阅读:143来源:国知局
用于内燃发动机的增压装置的包括虹膜式隔板机构的径流式压缩机、增压装置和虹膜式隔板机构的薄片的制作方法

本发明涉及一种用于内燃发动机的增压装置的包括虹膜式隔板(irisdiaphragm)机构的径流式压缩机(30)。本发明还涉及一种具有径流式压缩机的增压装置,以及一种用于径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片。



背景技术:

增压装置越来越多地用于增加内燃发动机的功率,尤其是在机动车辆内燃发动机中。越来越多的情况下,这样做的目的是为了对于相同功率甚至增加的功率减小内燃发动机的整体尺寸和重量,同时根据这方面越来越严格的法律要求,减少燃料消耗并因此减少co2排放。作用原理在于增加内燃发动机的进气道中的压力,从而使内燃发动机的燃烧室更好地充满大气中的氧气。这样,在每个燃烧过程中可以转化更多的燃料,例如汽油或柴油,即可以增加内燃发动机的功率。

这种增压装置的一个具体示例是废气涡轮增压器,它利用废气流中包含的能量在进气道中产生压力。为此,废气涡轮增压器具有布置在内燃发动机废气道中的废气涡轮、布置在进气道中的径流式压缩机和布置在废气涡轮和径流式压缩机之间的转子轴承。废气涡轮具有涡轮壳体和布置在涡轮壳体中的涡轮叶轮,涡轮叶轮由废气质量流驱动。径流式压缩机具有压缩机壳体和布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮,压缩机叶轮累积升压压力。涡轮叶轮和压缩机叶轮布置成在被称为转子轴的公共轴的相对端上共同旋转,从而形成所谓的涡轮增压器转子。转子轴穿过布置在废气涡轮和径流式压缩机之间的转子轴承在涡轮叶轮和压缩机叶轮之间轴向地延伸,并且相对于转子轴轴线在径向方向和轴向方向上可旋转地安装在所述转子轴承中。根据这种构造,由废气质量流驱动的涡轮叶轮经由转子轴驱动压缩机叶轮,从而相对于空气质量流增加在径流式压缩机后面的内燃发动机的进气道中的压力,并由此确保燃烧室更好地充满大气氧气。

作为替代方案,在这种增压装置中,也可以使用例如电动马达驱动单元来驱动径流式压缩机,而不是废气涡轮。这种增压装置也被称为“e升压器”或“e增压器”。

径流式压缩机的操作行为由“压缩机特性线图”表征,该特性线图描述了不同压缩机旋转速度或圆周速度下压力累积与质量流量的关系。径流式压缩机的稳定且可用的特性线图由朝向低流量的“喘振极限”、朝向高流量的“扼流极限”以及结构力学方面的最大旋转速度极限来限定。在使废气涡轮增压器适配于内燃发动机的过程中,选择径流式压缩机,其具有尽可能适合内燃发动机的压缩机特性线图。这里应满足以下先决条件:

-发动机满负荷曲线应完全在可用的压缩机特性线图内;

-应保持如由车辆制造商要求的关于特性线图极限的最小间隙;

-最大压缩机效率应在内燃发动机的额定负荷和较低低端扭矩的范围内可用;和

-压缩机轮盘应具有最小惯性矩。

在没有额外措施的情况下,用常规的径流式压缩机只能在有限的程度上同时满足上述所有先决条件。例如,由于相反的趋势,会出现以下相互冲突的目标:

-径流式压缩机的惯性矩的减小与特性线图宽度和峰值效率的最大化,

-在较低低端扭矩的区域中扫气的减少与特定额定功率的最大化,

-响应的改善与内燃发动机的特定额定功率的增加。

所述的冲突目标可以通过压缩机设计来解决,该压缩机设计具有宽的特性线图,在发动机的满负荷曲线上具有最小的惯性矩和最大的效率。

除了提到的稳态要求之外,还必须确保压缩机在瞬态操作状态下的稳定操作行为,例如,在内燃发动机快速甩负荷的情况下。这意味着,在径流式压缩机的情况下,在输送的压缩机质量流量突然减少的情况下,必须避免破坏性的“压缩机喘振”。

虽然限于径流式压缩机的压缩机入口,但上述解决方案迄今为止是通过附加措施实现的,例如可调节的入口导向翼片、用于减小径流式压缩机的入口横截面的措施或固定的再循环通道,也称为带端口的护罩或特性线图稳定措施。在可变的解决方案的情况下,通过主动移位特性线图来实现径流式压缩机有用工作范围的扩大。例如,在发动机以低速和低流量操作的情况下,压缩机特性线图朝着低质量流量“向左”移位,而在发动机以高速和高流量操作时,压缩机特性线图没有移位或朝着高质量流量“向右”移位。

通过设置翼片角度和在压缩机叶轮的旋转方向上或相反方向上引入预旋,入口导向翼片组件将整个压缩机特性线图朝向相对较低或相对较高的通过量移位。然而,所需的调节机构和入口导向翼片本身代表了一种精密、复杂和昂贵的解决方案。

通过包括通过横截面减小来收缩压缩机入口的措施,压缩机特性线图朝向相对低的通过量移位,因为入口横截面通过关闭紧邻压缩机前方的结构来减小。在打开状态下,这些措施尽可能再次暴露整个入口横截面,因此不会或仅轻微影响或移位特性线图。这种可能的解决方案在us2016/265424a1或de102011121996a1中有所描述。

为了避免在快速甩负荷情况下的压缩机喘振,通常使用“放气阀”,在通过内燃发动机的增压空气质量流量突然减少的情况下,所述阀打开从压缩机出口到压缩机入口的旁路,从而将径流式压缩机保持在喘振极限右侧的稳定特性线图范围内。诸如可变入口导向翼片和放气阀的主动措施的组合是可以想象的,但不常见。



技术实现要素:

因此,本发明的一个目的是指定一种用于内燃发动机的增压装置的径流式压缩机的概念,该概念导致增压装置的可靠操作,同时具有扩展的特性线图范围。此外,目的是提供一种用于径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片,这使得径流式压缩机的上述概念成为可能。另一个目的是指定一种用于内燃发动机的增压装置,通过该增压装置,根据本发明的径流式压缩机的优点可以在内燃发动机的操作期间实现。

公开了一种用于内燃发动机的增压装置的径流式压缩机。径流式压缩机还具有压缩机叶轮,该压缩机叶轮布置在压缩机壳体中并可旋转地固定到可旋转地安装的转子轴。径流式压缩机还具有空气供应通道,该空气供应通道被设计成将空气质量流传送到压缩机叶轮。虹膜式隔板机构布置在压缩机叶轮的上游,并且被设计成至少部分地关闭或打开隔板孔,从而允许可变地调节空气质量流的流动横截面,例如空气供应通道的横截面,以允许至少在部分区域上进入压缩机叶轮。虹膜式隔板机构包括几个薄片,其中每个薄片具有薄片基体,该基体具有用于界定隔板开口的内边缘部分。每个薄片的内边缘部分在背离压缩机叶轮的一侧上具有不是尖锐边缘的内边缘。

在径流式压缩机的一个示例性实施例中,提供了可变虹膜式隔板机构,该虹膜式隔板机构通常在空气供应通道中刚好布置在压缩机入口的上游处,用于移位特性线图。虹膜式隔板机构也可称为虹膜式隔板或虹膜式限制器,其具有至少在部分区域调节径流式压缩机的入口质量流量的任务。在这种情况下,虹膜式限制器就像用于压缩机入口的外部区域的一种面罩一样起作用。随着限制的增加,即随着横截面的变窄,虹膜式限制器实际上承担了放气阀的功能,因为它可以防止径流式压缩机的压缩机喘振。这使得有可能主动影响径流式压缩机的操作范围,此外,在发动机突然甩负荷的情况下,将径流式压缩机保持在稳定的操作点。

空气供应通道形成在径流式压缩机上。例如,空气供应通道至少部分地由压缩机壳体、虹膜式隔板机构、进气连接器和/或径流式压缩机的其他部件形成。

在一个示例性实施例中,虹膜式隔板机构具有多个薄片,这些薄片可以通过旋转相对于彼此移动,并且布置成在空气供应通道的圆周上与空气供应通道或压缩机入口的中心线同心地彼此部分重叠。每个薄片安装在固定的支承部分上,以便能够围绕相应的枢轴点旋转,该枢轴点优选地布置在薄片的边缘区域中,并且每个薄片通过可移动地安装的调节环可操作地连接到致动元件,该致动元件优选地布置在与枢轴点相对的薄片边缘区域中。

支承部分例如是固定在空气供应通道的区域中的支承环、虹膜式隔板机构的单独壳体、涡轮增压器的压缩机壳体的一部分或者由几个部分形成,例如由压缩机壳体的一部分和单独的附加壳体部分形成。在这种情况下,支承部分是环形设计或具有环形截面。支承部分也可以是固定的壳体元件。

在该示例性实施例中,调节环与支承部分同心地布置,并且可以围绕公共中心线旋转,该公共中心线同时形成空气供应通道或压缩机入口的中心线。薄片通过调节环同步并共同移动。调节环围绕其中心轴线的旋转也借助于致动元件引发薄片围绕它们相应的枢轴点的旋转。当薄片平行于压缩机叶轮的旋转轴线旋转时,薄片径向向内枢转,从而导致紧邻压缩机轮盘前方的流动横截面的期望变窄。例如,调节环本身借助于致动器来控制和移动。致动器可以是电动或气动操作调节器。

每个薄片具有基本上板形的平坦薄片基体,其用于遮挡空气质量流,从而调节隔板孔。这里,薄片基体例如在主延伸平面中以圆环段的形式在圆弧的一部分上延伸,环宽度和壁厚在圆弧上保持相同或变化。此外,每个薄片或薄片基体具有内边缘部分,该内边缘部分在操作中界定虹膜式隔板的隔板孔。

虹膜式隔板机构必须具有足够的强度和坚固性,以便能够在涡轮增压器正常操作时基本上不变形地承受由压缩机吸入的流入空气。为此,薄片被制成如此厚,即具有如此大的壁厚,以至于它们在涡轮增压器的操作期间不能弯曲,因此具有足够的刚度。关于空气动力学上特别有利的实施例,有利地规定,在它们的上游侧上,即在它们相应的内边缘部分背离压缩机叶轮或压缩机入口的一侧上,薄片具有不是尖锐边缘的内边缘。以这种方式,流以空气动力学上有利的方式绕过薄片的内边缘部分,并因此以低损耗进入压缩机叶轮。因此,虹膜式隔板的通流也得到改善。此外,内边缘的这种设计对围绕相应薄片的内边缘部分的流动中的任何声音发展具有有利的影响。

不是尖锐边缘的设计意味着界定相应薄片的内边缘部分并形成相应内边缘的边界面之间的相应过渡具有大于90°的角度(在薄片的内侧上测量)。

为了实现这一点,相应的内边缘可以具有圆角,特别是半径部;倒角;一系列倒角,即直接连续的一系列几个倒角,或类似物。

与在面向流的内边缘部分的一侧上具有尖锐边缘的薄片相比,在这一点上,即直接在隔板入口处,没有或只有很少的流动分离和因此相关的流动湍流,这将与系统的性能的损失和因此降低相关联。同时,这减少或防止了所谓的“颈缩”效应。这说明例如在尖锐边缘处发生的流动分离,相对于结构隔板横截面,减少了隔板的有效流动横截面。以这种方式,在其他等效的条件下,通过虹膜式隔板的实际质量流量将低于基于隔板孔的几何面积计算的理论质量流量。

原则上,借助于虹膜式隔板机构进行的特性线图移位是基于压缩机的阻塞的。因此,随着隔板孔的变小,特性线图移位增大。隔板关闭得越多,特性线图就可以移位得越远。由于减小的有效流动横截面,特性线图移位被颈缩效应放大。因此,基于明显的假设,可以预期通过所述内边缘的形成来消除这种影响不仅会导致性能损失的期望降低,而且不利地还会导致特性线图移位的减少。

然而,已经发现,除了有利地减少损失之外,对特性线图移位没有或几乎没有发现影响,尽管颈缩效应不再或几乎不再存在。因此,由于消除了流动分离,系统的性能提高,而不会对压缩机特性线图中的期望移位产生不利影响。因此,总体上,压缩机效率在通过特性线图移位获得的特性线图范围内得以提高。

有利的是,还实现了系统声学行为的改善,例如相对于机动车辆中的可听和/或可感知振动(nvh:噪声、振动、刺耳声),因为通常由流动分离导致的湍流和再循环区域引起压力波动,并因此构成声源。通过如上所述设计没有尖锐边缘的面向流的薄片的内边缘,抑制了这种涡流、湍流和再循环,从而相应地消除了噪声源并改善了系统的声学行为。

总而言之,所描述的概念导致径流式压缩机的效率提高。它还有助于解决开始所述的目标冲突。

根据一个实施例,布置在薄片背离压缩机叶轮的一侧上的内边缘具有圆角或者由圆角形成。换句话说,设置了连续的过渡。这种作为圆角的形成能够实现开始所述的优点和功能。特别地,圆角可以由半径部形成。特别地,从0.5mm的半径尺寸可以获得特别积极的效果。如果薄片或薄片基体的壁厚至少与安装座的选定半径一样大,则进一步证明是有利的。此外,已经证明0.75mm、1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm或甚至更大的薄片的半径尺寸和对应的最小壁厚是合适的。可选地,也可以沿着边缘的路线提供两个或更多个不同的半径。替代地或附加地,半径可以不是恒定的,例如可以具有曲率的变化。

根据一个实施例,布置在背离压缩机叶轮的一侧上的内边缘具有倒角或者由倒角形成。倒角是在边缘处的倾斜表面,它形成对应主体的两个主边界面之间的过渡部。倒角因此“打破”了薄片基体的尖锐内边缘。例如,倒角是45°倒角,其中这是倒角面相对于相应主边界面的路线倾斜的角度。如果两个主边界面彼此垂直定位,从而围成90°的角度,45°倒角的倒角面相对于每个相邻的主边界面倾斜45°。

替代地,薄片基体的内边缘背离压缩机叶轮的一侧也可以由一系列倒角形成。这意味着多边形或彼此成角度布置的一系列的几个倒角。

作为倒角或一系列倒角的形成基本上能够实现与开始所述的相同的优点和功能。在该实施例中,上面给出的薄片或薄片基体的厚度数据也适用。此外,这种倒角或一系列倒角可以容易地生产。

根据一个实施例,薄片基体的厚度,即其壁厚,大于用于涡轮增压器的操作的结构-机械方面所需的壁厚。换句话说,薄片被构造成比涡轮增压器的操作所需的更厚。如开始所述,薄片必须具有足够的刚度,并因此具有足够的厚度或壁厚,以防止涡轮增压器的操作中的失效。例如,薄片的壁厚可以根据内边缘的圆角的期望半径来选择,该半径大于结构-机械方面所需的壁厚。因为薄片的壁厚被选择为大于所需的壁厚,所以圆角、倒角或一系列倒角也可以在内边缘上形成得更大。换句话说,可以提供相对于径流式压缩机的轴向方向在更大区域上延伸的更大半径或倒角,该半径或倒角由压缩机叶轮的旋转轴线预定义。以这种方式,实现了流动导向的进一步改进。

根据一个实施例,每个薄片通过冲压、步冲、锻造、压花或铸造工艺来生产。此类工艺对于薄片是特别有利的生产方法。此类工艺产生了薄片指向上游的一侧的空气动力学上有利的形状,而没有第二次机加工切割,因此特别经济。其他生产技术也是合适的,其中薄片可以在一个加工步骤中生产,而不需要后续的第二步骤。

在此上下文中,还公开了一种用于虹膜式隔板机构的薄片的生产方法。该方法的特征在于,包括诸如半径部的平坦部的薄片基体由半成品薄片在一个加工工艺步骤中生产,例如上述冲压。

此外,公开了一种用于如上所述的径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片。薄片具有薄片基体,该基体包括用于界定虹膜式隔板机构的隔板孔的内边缘部分。当安装成适于操作时,内边缘部分在背离径流式压缩机的压缩机叶轮的一侧上具有不是尖锐边缘的内边缘。

薄片可以有利地用在如上所述的径流式压缩机中,并且基本上能够实现上述优点和功能。

用于内燃发动机的根据本发明的增压装置包括如上所述的径流式压缩机。增压装置可以被构造成为废气涡轮增压器或由电动马达驱动的增压器,在废气涡轮增压器中,径流式压缩机的压缩机叶轮通过布置在来自内燃发动机的废气流中的废气涡轮驱动,在增压器中,径流式压缩机的压缩机叶轮通过机电驱动器(特别是电动马达)来驱动。作为上述实施例的替代方案,增压装置还可以被设计为通过与内燃发动机的机械联接来操作的增压器。内燃发动机和径流式压缩机之间的这种联接可以借助于例如中间齿轮机构来实现,该中间齿轮机构在一侧上可操作地连接到内燃发动机的旋转轴,在另一侧上可操作地连接到径流式压缩机的转子轴。

在以下示例性实施例的详细描述中公开了进一步的优点和功能。

附图说明

下面将借助附图描述示例性实施例。在所有附图中,相同类型或作用相同的元件具有相同的附图标记。

在附图中:

图1示出了根据本发明的带有径流式压缩机的增压装置的示意性剖视图,

图2a至2c示意性地示出了在三种不同的操作状态下从轴向方向的俯视图中虹膜式隔板机构的示例性实施例的简化描绘,

图3示出了虹膜式隔板机构的根据本发明的薄片的实施例的透视图,

图4示出了具有虹膜式隔板机构的径流式压缩机的一个实施例的示意性简化剖视图,

图5示出了根据现有技术的图4中的径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片的内边缘部分的详细示意图,

图6示出了根据本发明的示例性实施例的径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片的内边缘部分的另一个详细示意图,

图7示出了根据本发明的另一个示例性实施例的径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片的内边缘部分的另一个详细示意图,以及

图8示出了在薄片生产的生产步骤中图6的虹膜式隔板机构的根据本发明的薄片与冲压工具的示意性局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的增压装置1的实施例。增压装置1具有根据本发明的径流式压缩机30的实施例、转子轴承40和驱动单元20。径流式压缩机30具有压缩机叶轮13,该压缩机叶轮13布置在压缩机壳体31中并且包括叶轮叶片131,并且该压缩机叶轮13可旋转地固定到转子轴14,该转子轴14可旋转地安装在转子轴承40的轴承壳体41中并且形成所谓的增压器转子10。在操作期间,增压器转子10围绕转子轴14的转子旋转轴线15旋转。转子旋转轴线15同时形成增压器轴线2或压缩机轴线(也可以简单地统称为增压装置的纵向轴线),由所描绘的中心线形成,并指示增压装置1的轴向取向。增压器转子10的转子轴14借助于两个径向轴承42和轴向轴承盘43安装在轴承壳体41中,它们一起形成转子轴承40的实施例。这里,径向轴承42和轴向轴承盘43都通过油连接件45的供油通道44被供以润滑剂。

根据所示的示例性实施例,图1所示类型的增压装置1具有多部分构造。这里,驱动单元20的壳体、可布置在内燃发动机的进气道中的压缩机壳体31、以及设置在涡轮壳体20和压缩机壳体31之间的转子轴承401相对于公共增压器轴线2彼此相邻地布置,并且在组装时连接在一起。在这种情况下,驱动单元20和轴承组件40的替代布置和配置也是非常可能的。增压装置1的另一结构单元由增压器转子10表示,其至少具有转子轴14和压缩机叶轮13,压缩机叶轮13布置在压缩机壳体31中。

径流式压缩机30还具有空气供给通道36,该空气供给通道36邻接压缩机壳体31并形成压缩机入口36a,用于将空气质量流lm运送到压缩机叶轮13,所述通道具有用于连接到内燃发动机的进气系统(未示出)的进气管连接短管37,并在增压器轴线2的方向上朝向压缩机叶轮13的轴向端部延伸。通过该空气供应通道36,空气质量流lm被压缩机叶轮13从进气系统吸入,并被传送到压缩机叶轮13。空气供应通道36也可以是进气短管的一部分,因此不是压缩机壳体31的一部分,而是邻接例如形成在压缩机壳体31上的压缩机入口36a。在这种布置中,虹膜式隔板机构50固定在空气供应通道36中和/或形成在紧邻压缩机壳体31的压缩机入口36a前方的空气供应通道36的部分区域。

此外,压缩机壳体31通常具有螺旋通道32,该螺旋通道32围绕增压器轴线2和压缩机叶轮13布置成环,并且远离压缩机叶轮13螺旋地变宽,并且该螺旋通道32被称为压缩机槽。所述螺旋通道32具有间隙开口,该间隙开口至少在内圆周的一部分上延伸并且具有限定的间隙宽度,并且被称为扩散器35;该扩散器35在远离压缩机叶轮13的外圆周的径向方向上导向,延伸到螺旋通道32中,其中空气质量流lm通过所述扩散器在高压下远离压缩机叶轮13流入螺旋通道32中。因此,在此,螺旋通道32用于接收和排出从压缩机叶轮13流出并通过扩散器35排出的压缩空气质量流lm。螺旋通道32还具有切向向外导向的空气排放通道33,该空气排放通道33具有歧管连接短管34,用于连接到内燃发动机的空气歧管(未示出)。通过空气排放通道33,空气质量流lm在高压下被传送到内燃发动机的空气歧管中。

在图1中,驱动单元20未详细示出,并且可以实施为废气涡轮或电动马达驱动单元,或者实施为与内燃发动机的机械联接,例如中间齿轮机构,其可操作地连接到内燃发动机的旋转轴,使得增压装置1在一种情况下成为废气涡轮增压器,或者在另一种情况下成为电动马达驱动的增压器,也称为e升压器或e压缩机,或者成为机械增压器。在废气涡轮增压器的情况下,例如,涡轮叶轮将设置成与压缩机叶轮13相对,并且所述叶轮将同样布置成在转子轴14上共同旋转,并且由废气质量流驱动。

在空气质量流lm中的压缩机叶轮13的上游,除了放气阀之外或作为放气阀的替代,虹膜式隔板机构50在紧邻压缩机入口36a(也是压缩机进口)的前方布置在空气供应通道36中,和/或在紧邻压缩机壳体31的压缩机入口36a的前方并且因此在叶轮叶片131的入口边缘132的紧邻处形成空气供应通道36的至少一个部分区域。

虹膜式隔板机构50被设计成至少部分地关闭或打开隔板孔55,使得允许进入压缩机叶轮13的空气质量流lm的流动横截面可以至少在流动横截面的子区域上可变地设置。以这种方式,虹膜式隔板机构50允许径流式压缩机30的特性线图的移位,因为它充当压缩机叶轮13的可变入口限制器。

虹膜式隔板机构50具有例如与压缩机入口36a同心地固定在空气供应通道36中的支承环51、与其同心地布置的调节环53和多个薄片52,调节环53可围绕共同的中心旋转并且具有调节杆53a,薄片52安装成可围绕支承环51中的相应枢轴点旋转。例如,如图3中的示例性实施例所示,薄片52各自具有:板形薄片基体56和销形或栓状致动元件57(在此不可见),该致动元件57被设计用于致动相应的薄片52;以及支承元件57a(也是销形或栓状),其用于将相应的薄片52可旋转地安装在所述支承环51上以作为相应薄片52的一体部件。

图2a至2c示意性地示出了处于三种不同操作状态的根据本发明的径流式压缩机30的虹膜式隔板机构50的一个实施例。虹膜式隔板机构50具有静止的、固定的(固定位置)支承环51(这里未示出,使得薄片是可见的)。如图1所示,支承环51可以由单独的部件形成,该部件固定在周围的壳体中,例如空气供应通道36。作为替代方案,支承环51也可以直接形成在周围的壳体中,并与后者成一体。因此,支承环51也可以直接形成在压缩机壳体31的压缩机入口36a上。作为替代方案,也可以为虹膜式隔板机构50提供单独的壳体,因此虹膜式隔板机构50可以作为单独的预组装功能单元安装在压缩机壳体31上或空气供应通道36中。

在该示例中,三个薄片52安装在支承环51上,从而可围绕相应的支承元件57a(仅在图2a中标出)旋转。为此,支承环51具有用于每个薄片52的相关联的旋转支承位置,在该位置,相应的薄片52通过其支承元件57a可旋转地安装。

每个薄片52具有致动元件57(仅在图2a、2b和3c中以虚线示出,并且仅在图2c中标记),用于由调节环53致动,其中支承元件57a布置在相应薄片52的与致动元件57相对定位的端部区域中。

例如,销形或栓状元件可以作为支承元件57a设置在例如相应薄片52上,相应薄片52借助于该销形或栓状元件安装在支承环51中设置的孔或凹部中,并形成支承位置。

虹膜式隔板机构50还具有调节环53,该调节环53与支承环51同心布置,并且可以围绕公共中心旋转,所述调节环被图2a中的薄片52隐藏,并且仅通过其调节杆53a可见。在图2a至2c的示例中,调节环53具有三个凹槽54(在图2a至2c中仅用虚线象征性地示出,因为大部分被薄片隐藏),用于引导薄片52的致动。在这种情况下,对于每个薄片52,提供相对于调节环53的径向方向倾斜地延伸的凹槽54,并且相应薄片52的致动元件57接合并被引导在凹槽54中。以这种方式,薄片52通过调节环53的旋转同步地移动。调节环53在其外圆周处安装在例如虹膜式隔板机构50的壳体上或壳体中,或者安装在为此目的在压缩机壳体31或空气供应通道36中形成的壳体部分中。

通过调节环53的致动,即通过围绕与支承环51共用的中心旋转,薄片52的致动元件57被倾斜地延伸的凹槽54径向向内引导,并且以这种方式,薄片52同样围绕相应的支承位置径向向内枢转,并且因此使虹膜式隔板机构50的隔板孔55变窄。这里,图2a示出了具有最大开口宽度的隔板孔55,图2b示出了具有减小的开口宽度的隔板孔55,图2c示出了具有最小开口宽度的隔板孔55。因此,这些图示示出了该示例性实施例的流动横截面的部分区域,该部分区域可以通过虹膜式隔板机构50的部分关闭或打开来可变地调节。虹膜式隔板机构50因此充当可变入口限制器,并且以这种方式,如开始提到的那样,允许径流式压缩机30的特性线图的有利移位。

图3示出了根据本发明的薄片52的实施例的透视图,薄片52安装在例如参照图2a至2c描述的虹膜式隔板机构50中。薄片52是基本上平坦的板状元件。薄片52因此具有板状薄片基体56,其根据图3形成为弓形。薄片基体56基本上构成了负责阻塞压缩机叶轮12的元件。薄片52在其每个相对的端部区域中具有致动元件57和支承元件57a,它们形成在薄片52的相对侧上,以便分别与调节环53或支承环51配合。薄片52具有内边缘部分58,当薄片52在径流式压缩机的虹膜式隔板机构中处于正确安装状态时,该内边缘部分58界定隔板孔55(参见图2b和2c)。薄片基体56具有壁厚59(也称为厚度),该壁厚59被构造或尺寸设计成提供用于在径流式压缩机30的虹膜式隔板机构50中使用的足够刚度,并防止在正常操作条件下弯曲。形成在内边缘部分58上的内边缘60也是可见的;该边缘不是尖锐边缘,并且在该示例性实施例中具有用于流动引导的倒角63。

图4示出了在压缩机入口36a的区域中的径流式压缩机30的简化示意性局部剖视图。压缩机叶轮13及其轮盘轮毂13a和叶轮叶片131的外轮廓以子午截面示出。该图示出了叶轮叶片的入口边缘132,其布置在压缩机入口36a的紧邻处。虹膜式隔板机构50(这里简化为薄片布置)在这里也以示意性的简化剖视图示出。虹膜式隔板机构50在这里布置在空气供应通道36中前方紧邻处,即在压缩机入口36a的上游。薄片52的内边缘部分58将隔板孔55限制到流动横截面sq。这里,薄片的内边缘60在背离压缩机叶轮13的一侧上(即在位于空气质量流上游的一侧上)构造有圆角62,特别是半径部。

图5示出了薄片52的内边缘60的放大详图z,其大体上与图4一致,但是与本发明的目的相反,具有内边缘60的尖锐边缘形式。每个薄片52具有内边缘部分58,内边缘60背离压缩机叶轮13。在图5的实施例中,内边缘60形成有尖锐边缘,导致破坏性的流动分离、再循环和湍流61(由空气质量流lm的示例性流动箭头指示)。这种流动分离、再循环和湍流61导致损失并不利地影响系统的性能。另外,对于特定的隔板孔55,结构流动横截面sq减小到隔板的有效流动横截面sqeff,其中这种现象被称为如开始所述的颈缩效应。

图6示出了根据本发明的示例性实施例的如图4所示的薄片52的内边缘60的放大详图z。与上述图5中的实施例相反,位于薄片52背离压缩机叶轮13的一侧上的薄片52的内边缘60没有形成尖锐的边缘,而是具有半径部形式的圆角62。在薄片的内边缘上的这种半径部具有例如在薄片52的壁厚59区域中或者小于壁厚的尺寸。在各种示例中,薄片52的壁厚59位于从0.5mm到2mm的范围内。如果圆角62的半径等于或小于薄片52的相应壁厚59,则空气流lm不再在面对压缩机叶轮13的薄片52的内边缘处偏转到平行于增压器轴线2的方向上,并且隔板孔55下游的流动横截面sq没有进一步收缩,使得有效流动横截面sqeff对应于由隔板孔55给出的流动横截面sq。以这种方式,开始所述的优点和功能以特别有效的方式实现。

然而,由于已经证明尽可能大地设计圆角(特别是半径部)的尺寸对于防止气流的过早失速是进一步有利的,因此选择比结构-机械方面所需的更大的薄片52的壁厚59对于必要的稳定性可能是有利的。

图7示出了根据本发明的另一个示例性实施例的大部分如图4所示的薄片52的内边缘60的另一个放大详图z。与上述图6中的实施例相反,位于薄片52背离压缩机叶轮13的一侧上的薄片52的内边缘60形成为具有倒角角度fw的倒角63。倒角角度fw在这里是指倒角从垂直于增压器轴线2的薄片52或薄片基体56的主延伸平面的偏离。通过提供倒角63,产生两个表面过渡部,每个表面过渡部形成倒角边缘63a。为了避免流动分离,倒角边缘63a应该各自限定尽可能平缓的空气质量流的方向变化。如果倒角边缘63a的过渡角度减小,结果同时相应的另一个倒角边缘63a的过渡角度增大,因此在这一点上流动分离的趋势也增大。因此,选择45°范围内的倒角角度fw似乎是有利的,因为这实现了倒角边缘63a的过渡角度的公共最小值。倒角63应该尺寸设计成使得它不在薄片的整个壁厚59上延伸,从而在薄片52的内边缘部分58处,保留一边缘,该边缘在增压器轴线2的方向上延伸,即空气质量流lm的主流动方向上延伸,并且可以运送空气质量流lm。

然而,由于在此已经证明尽可能大地设计倒角63的尺寸是进一步有利的,以便使气流平静,从而防止过早失速,因此在此选择比结构-机械方面所需的更大的薄片52的壁厚59对于必要的稳定性可能也是有利的。

因此,开始所述的优点和功能也通过倒角的布置来实现。

在另外的示例性实施例中(未示出),代替单个倒角,形成一系列倒角,即多边形线。因此,具有不同倒角角度fw的几个倒角部分被连续地布置。这样,各个倒角边缘的过渡角度可以选择得更小。这允许空气质量流的更平缓的方向变化,从而有利地帮助避免过早失速。

图8示出了在薄片生产的生产步骤中图6的虹膜式隔板机构50的根据本发明的薄片52与冲压工具64的示意性局部剖视图。为了产生不是尖锐边缘的对应的内边缘60,例如这里呈半径部62的形式,具有对应的负形状的冲压工具64被用于成形。因此,薄片52的薄片基体可以生产成具有空气动力学上有利的内边缘60,该内边缘60不具有尖锐的边缘,特别是在一个加工步骤中经济地生产,而不需要进一步的加工步骤。为此,薄片52在一个加工步骤中通过冲压工具64从扁平半成品中冲压成形,并且同时形成对应的内边缘,使得相应的内边缘60不是尖锐边缘。这构成了生产根据本发明的薄片的特别经济的可能性。

然而,替代地,如开始所述,可以设想允许在一个加工步骤中生产最终形式的薄片基体56的其他生产工艺。

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