DE102004045372A1 - Exhaust gas turbocharger`s compressor, has runner wheel that is moved between coupling and decoupling positions, where runner wheel and compressor wheel are connected in torque-proof manner if runner wheel is in coupling position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter in einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a compressor in an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine the preamble of claim 1.
In
der Druckschrift
Aus
der Druckschrift
Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Betriebsverhalten eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine weiter zu verbessern. Insbesondere soll ein rascher Ladedruckaufbau auch im niederen Last- und Drehzahlbereich unter Ausgleich der Drehzahlunterschiede vor dem Kopplungsprozess von Vorsatzläuferrad und Verdichterrad gewährleistet sein.From Based on this prior art, the invention has the object underlying the performance of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine continue to improve. In particular, a rapid charge pressure build-up even in the low load and speed range while balancing the speed differences be guaranteed before the coupling process of Vorsatzläuferrad and compressor.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß bei dem Verdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This Problem is inventively in the Compressor solved with the features of claim 1. The subclaims give appropriate training at.
Bei dem erfindungsgemäßen Verdichter ist das Vorsatzläuferrad translatorisch und rotatorisch bewegbar und zwischen einer Kopplungsstellung und einer Entkopplungsstellung zu verstellen, wobei in Kopplungsstellung das Vorsatzläuferrad drehfest mit dem Verdichterrad verbunden ist, wohingegen in Entkopplungsstellung das Verdichterrad unabhängig vom Vorsatzläuferrad umlaufen kann. Hierdurch ist situationsbedingt eine Kopplung zwischen Vorsatzläuferrad und Verdichterrad herstellbar und gegebenenfalls lösbar.at the compressor according to the invention is the Vorsatzläuferrad translational and rotationally movable and between a coupling position and to adjust a decoupling position, wherein in coupling position the Vorsatzläuferrad rotatably connected to the compressor wheel, whereas in the decoupling position the compressor wheel independent of Vorsatzläuferrad can run around. As a result, depending on the situation, a coupling between Vorsatzläuferrad and compressor wheel to produce and optionally solvable.
Insbesondere bei niedrigen Motorlasten und niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen wird das Vorsatzläuferrad mit dem Verdichterrad kinematisch gekoppelt, sodass das Vorsatzläuferrad und das Verdichterrad drehfest umlaufen. Das Vorsatzläuferrad kann mit einer turbinenradähnlichen Beschaufelung ausgestattet sein und auch ohne externen Antrieb allein über die herangeführte Verbrennungsluft einen zusätzlichen Antriebsdrall erzeugen, welcher aufgrund der kinematischen Kopplung auch auf das Verdichterrad übertragen wird. Bereits bei niedrigen Lasten und Drehzahlen wird ein vergleichsweise hohes Drehzahlniveau des Abgasturboladers erreicht und der Ladedruckaufbau insbesondere bei niedrigen Lasten und Motordrehzahlen positiv beeinflusst, wodurch das transiente Verhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird. Bei höheren Lasten und Drehzahlen wird dagegen das Vorsatzläuferrad vom Verdichterrad entkoppelt, so dass die Verbrennungsluft ohne Hindernis im Strömungsweg unmittelbar auf das Verdichterrad auftrifft. Der Kopplungs- und der Entkopplungsprozess unterliegen der translatorischen Bewegung des Vorsatzläuferrades, wobei das Vorsatzläuferrad aufgrund seiner rotatorischen Bewegung schon vor dem Kopplungsprozess auf die entsprechende Drehzahl des Abgasturboladers beziehungsweise des Verdichters gebracht wird, wodurch eine energieverzehrende Beschleunigung des Vorsatzläuferrades durch den Verdichter entfällt.Especially at low engine loads and low to medium engine speeds becomes the Vorsaktläuferrad kinematically coupled to the compressor wheel, so that the Vorsatzläuferrad and rotate the compressor wheel rotatably. The Vorsattläuferrad can with a turbine wheel-like Blade be equipped and even without external drive alone on the zoom out Combustion air an additional Drive spin generate, which due to the kinematic coupling also transferred to the compressor wheel becomes. Even at low loads and speeds is a comparatively reached high speed level of the exhaust gas turbocharger and the boost pressure build-up particularly positively influenced at low loads and engine speeds, whereby the transient behavior of the internal combustion engine improves becomes. At higher Loads and speeds, however, the Vorsatzläuferrad is decoupled from the compressor, so that the combustion air without obstruction in the flow path impinges directly on the compressor wheel. The coupling and the decoupling process is subject to translatory motion the Vorsatzläuferrades, the Vorsatzläuferrad due to its rotational movement even before the coupling process to the corresponding speed of the exhaust gas turbocharger or of the compressor, resulting in an energy-consuming acceleration the Vorsatzläuferrades eliminated by the compressor.
Weiterhin ist eine elektrische Maschine zur Regulierung der rotatorischen Bewegung des Vorsatzläuferrades vorgesehen, so dass die Drehzahl des Vorsatzläuferrades regulierbar ist. Über die elektrische Maschine ist die Drehzahl des Vorsatzläuferrades regulierbar und ist auf die Drehzahl des Verdichterrades einstellbar, so dass beim Kopplungsprozess des Vorsatzläuferrades mit dem Verdichterrad keine Drehzahlunterschiede überwunden werden müssen. Das Vorsatzläuferrad wird über die elektrische Maschine bereits vor dem Kopplungsprozess auf die entsprechende Verdichterraddrehzahl gebracht, wodurch ein Beschleunigungsprozess des Vorsatzläuferrades nach dem Kopplungsprozess von Vorsatzläuferrad und Verdichterrad entfällt. Des Weiteren fällt der elektrischen Maschine die Aufgabe zu, die Drehzahl des nach dem Kopplungsprozess angekoppelten Abgasturboladers zu regulieren. Im Entkopplungszustand, das heißt das Verdichterrad ist nicht mit dem Vorsatzläuferrad gekoppelt, wird die Drehzahl des Vorsatzläuferrades von der elektrischen Maschine kontrolliert.Furthermore, an electric machine for regulating the rotational movement of the Vorsatzläuferrades is provided so that the speed of the Vorsatzläuferrades is adjustable. About the electric machine, the speed of the Vorsatzläuferrades is adjustable and is adjustable to the speed of the compressor wheel, so that no speed differences must be overcome during the coupling process of the Vorsatzläuferrades with the compressor wheel. The Vorsatzläuferrad is on the elektri already brought before the coupling process to the appropriate Verdichterraddrehzahl, whereby an acceleration process of the Vorsatzläuferrades is omitted after the coupling process of Vorsatzläuferrad and compressor wheel. Furthermore, the electric machine has the task of regulating the speed of the exhaust gas turbocharger coupled after the coupling process. In the decoupling state, that is, the compressor wheel is not coupled to the Vorsatzläuferrad, the speed of the Vorsatzläuferrades is controlled by the electric machine.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist ein Rotor der elektrischen Maschine auf einer Welle des Vorsatzläuferrades vorgesehen, wodurch eine direkte Übertragung der Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Welle des Vorsatzläuferrades ermöglicht wird. Zusätzlich ermöglicht diese Anordnung eine kompakte Bauweise.In an advantageous further development is a rotor of the electric Machine provided on a shaft of the Vorsahrläuferrades, thereby a direct transfer the speed of the electric machine on the shaft of the Vorsatzläuferrades allows becomes. additionally allows this arrangement is a compact design.
In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verdichters ist der Stator der elektrischen Maschine in einem Gehäuseteil des Vorsatzläuferrades im Bereich der Welle des Vorsatzläuferrades angeordnet, wodurch eine kompakte Bauweise unterstützt wird.In a further development of the compressor according to the invention is the stator the electric machine in a housing part of the Vorsatzläuferrades arranged in the region of the shaft of the Vorsatzläuferrades, whereby supports a compact design becomes.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verdichters ist die elektrische Maschine wie ein Generator betreibbar, so dass sie neben ihrer Funktion Energie abzugeben auch die Funktion Energie aufzunehmen übernehmen kann. Durch ihre Funktion als Generator kann sie in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine Energie aufnehmen und in einen angeschlossenen Energiespeicher einspeisen.In an advantageous development of the compressor according to the invention the electric machine is operable like a generator, so that In addition to their function, they also give energy to the energy function take over can. Due to its function as a generator, it can operate at certain operating points the engine absorb energy and into a connected energy storage feed.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verdichters ist die elektrische Maschine an eine Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen, so dass die elektrische Maschine über die Kraftfahrzeugbatterie gespeist wird oder Energie in die Kraftfahrzeugbatterie einspeisen kann.In an advantageous development of the compressor according to the invention the electric machine is connected to a motor vehicle battery, so that the electric machine via the motor vehicle battery is fed or feed energy into the vehicle battery can.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche und gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures are the same and same-acting components with the same Provided with reference numerals.
Der
in
Die
Abgasturbine
Der
Verdichter
Des
Weiteren ist das Vorsatzläuferrad
Der
Brennkraftmaschine
Sämtliche
einstellbaren Aggregate der Brennkraftmaschine
Wie
der Schnittdarstellung nach
Das
Vorsatzläuferrad
Die
elektrische Maschine
Den
Schaufeln
In
den
Aus
In
In
der Entkopplungsposition liegt der Konturring
Bei
niedrigeren Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine
Die
Matrize
In
Auch
in der Darstellung nach
In
Claims (6)
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|---|---|---|---|---|
| DE102018100714A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Ihi Charging Systems International Gmbh | turbocharger |
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2004
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