用于内燃机的增压装置的压缩机、节气门模块和用于内燃机的增压装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的增压装置（1）的压缩机（30），该压缩机（30）具有：‑压缩机壳体（31），其中压缩机轮（13）旋转地联合地布置在转子轴（14）上；‑空气进料通道（36），该空气进料通道（36）用于将空气质量流（LM）引导到压缩机轮（13）。压缩机（30）具有节气门模块（70），该节气门模块（70）具有：‑‑虹膜式隔膜机构（50），该虹膜式隔膜机构（50）布置在压缩机轮（13）的上游并且具有多个薄片（52），并且被设计成通过薄片（52）来关闭或打开隔膜孔口（55），从而允许可变地调节进入压缩机轮（13）的空气质量流（LM）的流动截面；‑‑节气门模块壳体（71），该节气门模块壳体（71）至少部分地限定空气进料通道（36），并且虹膜式隔膜机构（50）布置并安装在该节气门模块壳体（71）中和/或在该节气门模块壳体（71）上；和‑‑致动器（56），该致动器（56）安装在节气门模块壳体（71）上并且机械地联接到虹膜式隔膜机构（50）以对其进行致动。节气门模块（70）形成为结构单元，该结构单元与压缩机壳体（31）分离，并且通过节气门模块壳体（71）法兰安装在压缩机壳体（31）上。本发明专利技术还涉及节气门模块（70）和增压装置（1）。

Compressor, throttle module and supercharger for internal combustion engine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的增压装置的压缩机、节气门模块和用于内燃机的增压装置
本专利技术涉及用于内燃机的增压装置的压缩机、用于增压装置的压缩机的节气门模块，和用于内燃机的增压装置。
技术介绍
诸如排气涡轮增压器的增压装置越来越多地用于增加机动车辆内燃机中的功率。越来越频繁地，这样做的目的是为了减少相同功率或甚至更大功率的内燃机的整体尺寸和重量，并且同时关于在这方面日益严格的法律要求，降低消耗且因此降低CO2排放。作用原理在于使用排气流中含有的能量来增加内燃机的进气道中的压力，并因此使内燃机的燃烧腔室更好地充满大气中的氧气。以这种方式，在每个燃烧过程中可转化更多的燃料，诸如汽油或柴油，也就是说，可增加内燃机的功率。排气涡轮增压器具有布置在内燃机的排气道中的排气涡轮机、布置在进气道中的新鲜空气压缩机，和布置在其之间的转子轴承。排气涡轮机具有涡轮机壳体和布置在其中的涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮由排气质量流驱动。新鲜空气压缩机具有压缩机壳体和布置在其中的压缩机叶轮，其构建升压压力。涡轮机叶轮和压缩机叶轮旋转地联合地布置在共同的轴（该共同的轴被称为转子轴）的相对的端部上，并且因此形成了所谓的涡轮增压器转子。转子轴通过布置在排气涡轮机和新鲜空气压缩机之间的转子轴承在涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间轴向延伸，并且相对于转子轴轴线在径向和轴向方向上可旋转地安装在所述转子轴承中。在此构造中，由排气质量流驱动的涡轮机叶轮通过转子轴驱动压缩机叶轮，从而相对于空气质量流增加了新鲜空气压缩机下游的内燃机的进气道中的压力，并且因此确保了燃烧腔室更好地充满大气中的氧气。就压缩机的操作特性而言，压缩机的特征在于所谓的压缩机特性图，该特性图描述了对于不同压缩机旋转速度或圆周速度的压力构建相对于质量吞吐量的关系。压缩机的稳定且可使用的特性图朝向低吞吐量被所谓的喘振极限界定，朝向相对高的吞吐量被所谓的阻塞极限界定，并且就结构力学而言，被最大旋转速度极限界定。在将增压装置（诸如排气涡轮增压器）适配于内燃机时，选择具有对于内燃机而言尽可能合宜的压缩机特性图的压缩机。在此应满足以下前提条件：-发动机的满负荷曲线应完全位于可使用的压缩机特性图内；-应维持如车辆制造商所要求的相对于特性图极限的最小间隙；-在额定负载下以及内燃机的低端最高扭矩范围内，应可获得最大压缩机效率；和-压缩机轮应具有最小的惯性矩。对于常规压缩机，在没有附加措施的情况下，则只可能在有限的范围内同时满足提及的所有前提条件。例如，相反的趋势将产生以下相矛盾的目标：-减少压缩机的惯性矩，并且最大化特征图宽度和峰值效率，-减少低端最高扭矩区域的扫气，并且最大化比额定功率，-改善响应行为，并且增加内燃机的比额定功率。所述相矛盾的目标可通过压缩机设计解决，该压缩机设计具有宽特性图，其中在发动机的满负荷曲线上具有最小惯性矩和最大效率。除了提及的稳态要求之外，例如在内燃机的快速负荷突降的情况下，还必须在瞬态操作状态下确保压缩机的稳定操作行为。也就是说，即使在输送的压缩机质量流量突然减小的情况下，压缩机也不能进入所谓的喘振。尽管局限于排气涡轮增压器的压缩机入口，但上述解决方案迄今已通过附加措施来实现，诸如可调节的入口引导叶片组件、用于减小径向压缩机的入口截面的措施，或固定的再循环通道，也称为端口罩或稳定特性图的措施。在可变解决方案的情况下，通过主动地偏移特性图来实现扩大压缩机的可用工作范围。在这个方面，在低旋转速度和吞吐量下的发动机操作期间，压缩机特性图朝向低质量流偏移到左侧，而在高旋转速度和吞吐量下的发动机操作期间，压缩机特性图不偏移或偏移到右侧。通过叶片角度的设置以及在压缩机轮的旋转方向上或与压缩机轮的旋转方向相反的预旋的引入，通过入口引导叶片组件实现了整个压缩机特性图朝向相对低或相对高的吞吐量的偏移。然而，入口引导叶片组件的调节机制构成了精致、复杂且昂贵的解决方案。涉及通过截面缩小来收缩压缩机入口的措施是由于通过关闭紧靠压缩机上游的结构来减小入口截面，从而使压缩机特性图朝向相对低的吞吐量偏移。在打开状态下，这些措施尽可能地再次打开整个入口截面，并且因此不或仅略微影响或偏移特性图。在US2016/265424A1或DE102011121996A1中描述了这种可能的解决方案。固定的再循环通道是一种被动解决方案。它扩展了压缩机的可用特性图范围，而没有从根本上偏移其特性图。相对于入口引导叶片组件和所描述的可变截面减小而言，它构成了明显更合宜但同时效率较低的解决方案。出于避免在快速负荷突降的情况下发生喘振的目的，通常使用所谓的超限空气再循环阀，该超限空气再循环阀在通过发动机的增压空气质量流突然减少的情况下打开从压缩机出口到压缩机入口的旁路，并且因此将压缩机保持在喘振极限右侧的稳定特性图范围内。可想象主动措施的组合，诸如可变入口引导叶片组件和超限空气再循环阀，但这是不常见的。
技术实现思路
本专利技术所基于的一个目的是指定一种用于增压装置的构思，该构思有助于增压装置的高效操作。公开了一种用于内燃机的增压装置的压缩机，例如径向压缩机。该压缩机具有压缩机壳体，在该压缩机壳体中，压缩机轮旋转地联合地布置在可旋转地安装的转子轴上。压缩机具有用于将空气质量流引导到压缩机轮的空气进料通道。压缩机具有节气门模块，该节气门模块具有布置在压缩机轮上游的虹膜式隔膜机构。虹膜式隔膜机构具有多个薄片，并且被设计成通过薄片来关闭或打开隔膜孔口，从而允许可变地调节进入压缩机轮的空气质量流的流动截面。此外，节气门模块具有节气门模块壳体，该节气门模块壳体至少部分地限定了空气进料通道，并且虹膜式隔膜机构布置和安装在该节气门模块壳体中和/或上。节气门模块具有致动器，该致动器安装在节气门模块壳体上并且机械地联接到虹膜式隔膜机构以对其进行致动。节气门模块形成为结构单元，该结构单元与压缩机壳体分离并且通过节气门模块壳体法兰安装在压缩机壳体上。对应于压缩机，公开了一种节气门模块，该节气门模块具有上述特征和功能。用于增压装置的压缩机提供了模块化的可变虹膜式隔膜机构，该可变虹膜式隔膜机构通常直接布置在压缩机入口的上游，出于偏移特性图的目的。虹膜式隔膜机构也可称为虹膜式隔膜或虹膜节气门，并且其任务是通过流动截面的无级变化来设置压缩机的入口质量流。在这种情况下，虹膜节气门的作用就像是用于压缩机入口的外部区域的一种罩件。随着节流增加，也就是说截面变窄，虹膜节气门实际上起到了超限空气再循环阀的作用，因为它可防止压缩机喘振。这使得可主动影响压缩机的操作范围，并且另外在发动机突然负荷突降的情况下，可将压缩机保持在稳定操作点。虹膜式隔膜机构具有多个薄片，该薄片可通过旋转而相对于彼此移位。虹膜式隔膜机构安装在上述（固定）节气门模块壳体中或安装在上述（固定）节气门模块壳体上。每个薄片的一侧安装在节气门模块壳体中或安装在节气门模块壳体上，并且另一侧安装在可移动地安装的调节环上。使薄片同步，并且通过调节环共同地移动薄片。调节环的旋转也触发薄片的旋转。当使薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃机的增压装置（1）的压缩机（30），所述压缩机（30）具有/n- 压缩机壳体（31），其中压缩机轮（13）旋转地联合地布置在可旋转地安装的转子轴（14）上；/n- 空气进料通道（36），用于将空气质量流（LM）引导到所述压缩机轮（13）上；和/n- 节气门模块（70），所述节气门模块（70）具有/n-- 虹膜式隔膜机构（50），所述虹膜式隔膜机构（50）布置在所述压缩机轮（13）的上游并且具有多个薄片（52），并且被设计成通过所述薄片（52）来关闭或打开隔膜孔口（55），从而允许可变地调节进入所述压缩机轮（13）的所述空气质量流（LM）的流动截面；/n-- 节气门模块壳体（71），所述节气门模块壳体（71）至少部分地限定所述空气进料通道（36），并且所述虹膜式隔膜机构（50）布置并安装在所述节气门模块壳体（71）中和/或在所述节气门模块壳体（71）上；和/n-- 致动器（56），所述致动器（56）安装在所述节气门模块壳体（71）上并且机械地联接到所述虹膜式隔膜机构（50）以对其进行致动；/n其中所述节气门模块（70）形成为结构单元，所述结构单元与所述压缩机壳体（31）分离并且通过所述节气门模块壳体（71）法兰安装在所述压缩机壳体（31）上。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170914 DE 102017216324.01.一种用于内燃机的增压装置（1）的压缩机（30），所述压缩机（30）具有
-压缩机壳体（31），其中压缩机轮（13）旋转地联合地布置在可旋转地安装的转子轴（14）上；
-空气进料通道（36），用于将空气质量流（LM）引导到所述压缩机轮（13）上；和
-节气门模块（70），所述节气门模块（70）具有
--虹膜式隔膜机构（50），所述虹膜式隔膜机构（50）布置在所述压缩机轮（13）的上游并且具有多个薄片（52），并且被设计成通过所述薄片（52）来关闭或打开隔膜孔口（55），从而允许可变地调节进入所述压缩机轮（13）的所述空气质量流（LM）的流动截面；
--节气门模块壳体（71），所述节气门模块壳体（71）至少部分地限定所述空气进料通道（36），并且所述虹膜式隔膜机构（50）布置并安装在所述节气门模块壳体（71）中和/或在所述节气门模块壳体（71）上；和
--致动器（56），所述致动器（56）安装在所述节气门模块壳体（71）上并且机械地联接到所述虹膜式隔膜机构（50）以对其进行致动；
其中所述节气门模块（70）形成为结构单元，所述结构单元与所述压缩机壳体（31）分离并且通过所述节气门模块壳体（71）法兰安装在所述压缩机壳体（31）上。


2.根据前述权利要求1所述的压缩机（30），其中通过至少一个螺钉连接和/或一个夹持连接将所述节气门模块壳体（71）固定到所述压缩机壳体（31）。


3.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机（30），其中在所述节气门模块壳体（71）和所述压缩机壳体（31）之间的法兰区域（73）中形成密封件（61）。


4.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机（30），其中阻尼器元件（67）布置在所述节气门模块壳体（71）和所述压缩机壳体（31）之间的法兰区域（73）中。


5.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机（30），其中所述节气门模块壳体（71）和/或所述压缩机壳体（31）在所述法兰区域（73）中具有用于接纳密封件（61）和/或阻尼器元件（67）的凹槽（60）。


6.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机（30），...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伯格纳，C沙弗尔，S斯拉维克，
申请(专利权)人：维特思科科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE