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DE102014006466B4 - Adjustable air supply and compressor - Google Patents

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DE102014006466B4
DE102014006466B4 DE102014006466.2A DE102014006466A DE102014006466B4 DE 102014006466 B4 DE102014006466 B4 DE 102014006466B4 DE 102014006466 A DE102014006466 A DE 102014006466A DE 102014006466 B4 DE102014006466 B4 DE 102014006466B4
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air supply
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compressor
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Martin Sonntag
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Mann and Hummel GmbH
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Abstract

Einstellbare Luftzufuhreinrichtung, insbesondere für einen Verdichter (3) im Ansaugtrakt (4) einer Brennkraftmaschine (1), mit mindestens zwei Luftkanälen (16, 17) mit unterschiedlichem Strömungsquerschnitt, mit einer Stellvorrichtung zum Einstellen der Luftströmung durch die Luftzufuhreinrichtung (8), welche als Kanalträger (12) ausgeführt ist, in dem die Luftkanäle (16, 17) aufgenommen sind, wobei der Kanalträger (12) in einem Gehäuse (10) der Luftzufuhreinrichtung (8) angeordnet und zwischen verschiedenen Positionen verstellbar ist, in denen jeweils ein Luftkanal (16, 17) zwischen einer Einströmseite und einer Abströmseite liegt dadurch gekennzeichnet, dass alle Luftkanäle (16, 17) jeweils einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweisen.Adjustable air supply device, in particular for a compressor (3) in the intake tract (4) of an internal combustion engine (1), with at least two air ducts (16, 17) with different flow cross-sections, with an adjusting device for adjusting the air flow through the air supply device (8), which Channel carrier (12) is executed, in which the air ducts (16, 17) are accommodated, wherein the channel carrier (12) in a housing (10) of the air supply means (8) is arranged and adjustable between different positions, in each of which an air duct ( 16, 17) between an inflow side and an outflow side is characterized in that all the air passages (16, 17) each have a flow cross section tapering in the flow direction.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Luftzufuhreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Verdichter mit einer solchen Luftzufuhreinrichtung.The invention relates to an adjustable air supply device according to the preamble of claim 1 and a compressor with such an air supply device.

Stand der TechnikState of the art

Einstellbare Luftzufuhreinrichtungen, über die ein Luftstrom einer Vorrichtung zugeführt wird, sind z. B. aus Verdichtern oder Turbinen bekannt, beispielsweise aus der WO 2013/049971 A1 , welche in einem Gehäuse zwei separat ausgebildete Luftkanäle zeigt, deren Strömungsquerschnitt mithilfe einer Stellvorrichtung einstellbar ist. Die Stellvorrichtung ermöglicht es, die Luftströmung durch die Strömungskanäle zu beeinflussen, beispielsweise die Luft nur durch einen Luftkanal zu leiten, so dass bei gleichem Massenstrom eine höhere Abströmgeschwindigkeit erreicht wird.Adjustable air supply means via which an air flow is supplied to a device are, for. B. from compressors or turbines, for example, from the WO 2013/049971 A1 , Which shows in a housing two separately formed air ducts whose flow cross section is adjustable by means of an adjusting device. The adjusting device makes it possible to influence the flow of air through the flow channels, for example, to direct the air only through an air duct, so that at the same mass flow, a higher discharge velocity is achieved.

Bei Verdichtern kann das Problem auftreten, dass bei zu niedrigen Luftmassenströmen sich die Strömung von den Verdichterschaufeln ablöst, wodurch der Fördervorgang unterbrochen wird. Die Luft strömt wieder durch den Verdichter zurück, bis sich erneut ein stabiles Druckverhältnis mit positivem Volumenstrom durch den Verdichter einstellt. Es handelt sich herbei um einen Betrieb an der Pumpgrenze des Verdichters.In the case of compressors, the problem may arise that, if the air mass flows are too low, the flow separates from the compressor blades, as a result of which the delivery process is interrupted. The air flows back through the compressor again until a stable pressure ratio with a positive volume flow through the compressor is established again. This concerns an operation at the surge limit of the compressor.

Um die Pumpgrenze in Richtung zu kleineren Volumenströmen durch den Verdichter zu verschieben, ist es aus der DE 10 2008 052 256 A1 bekannt, die Luftzufuhr zum Verdichterrad über eine Stellklappe im zuführenden Luftkanal veränderlich einzustellen. Die Stellklappe ist in einer ersten Ausführungsvariante um eine Hochachse zu verstellen und in einer weiteren Ausführungsvariante um die Klappenlängsachse, wodurch ein Abschirmelement an der Stellklappe in eine mehr oder weniger weit in den Luftkanal einragende Position gebracht wird.To move the surge line towards smaller volumetric flows through the compressor, it is out of the DE 10 2008 052 256 A1 known to adjust the air supply to the compressor via a flap in the feeding air duct variable. The butterfly valve is to be adjusted in a first embodiment about a vertical axis and in a further embodiment of the flap longitudinal axis, whereby a shielding is brought to the valve in a more or less protruding into the air duct position.

Aus der DE 103 14 629 A1 ist eine Sauganlage zur Versorgung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Frischgas bekannt, welche zwei Saugrohre und eine Schalteinrichtung aufweist. Die Schalteinrichtung verbindet in Abhängigkeit ihrer Stellung eines der beiden Saugrohre mit einer Einlassöffnung des Zylinders.From the DE 103 14 629 A1 an intake system for supplying a cylinder of an internal combustion engine with fresh gas is known, which has two intake pipes and a switching device. The switching device connects depending on their position one of the two suction pipes with an inlet opening of the cylinder.

Die EP 1992804 A1 beschreibt einen Zweitaktmotor mit einem Drehventil in einer luftführenden Leitung, wobei das Drehventil eine Drehscheibe mit zwei Kanälen unterschiedlichen Durchmessers aufweist.The EP 1992804 A1 describes a two-stroke engine with a rotary valve in an air-carrying line, wherein the rotary valve has a turntable with two channels of different diameters.

In der DE 10 2008 046 594 A1 ist eine Ventileinrichtung zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts einer gasführenden Leitung offenbart, wobei zwischen einem Einlass und einem Auslass des Ventilgehäuses eine drehbar gelagerte Steuerscheibe angeordnet ist. Die Steuerscheibe ist derart ausgestaltet und positioniert, dass in Abhängigkeit der Drehlage der Steuerscheibe eine direkte Gasströmung vom Einlass zum Auslass geöffnet oder gesperrt ist.In the DE 10 2008 046 594 A1 discloses a valve device for controlling a flow-through cross section of a gas-carrying line, wherein between a inlet and an outlet of the valve housing, a rotatably mounted control disk is arranged. The control disk is designed and positioned such that, depending on the rotational position of the control disk, a direct gas flow from the inlet to the outlet is opened or closed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine einstellbare Luftzufuhreinrichtung sowie einen Verdichter mit einer solchen Luftzufuhreinrichtung, welche mindestens zwei Luftkanäle aufweist, so auszubilden, dass die Luftströmung durch die Luftzufuhreinrichtung in einfacher Weise und präzise beeinflusst werden kann.The invention is based on the object with simple constructive measures an adjustable air supply device and a compressor with such an air supply device, which has at least two air channels, so that the air flow through the air supply means can be influenced in a simple manner and precise.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claims 1 and 9. The dependent claims indicate expedient developments.

Die einstellbare Luftzufuhreinrichtung dient dazu, einen Luftmassenstrom, welcher durch die Luftzufuhreinrichtung strömt, mithilfe einer Stellvorrichtung zu beeinflussen. Der Luftmassenstrom bewegt sich von einer Einströmseite zu einer Abströmseite der Luftzufuhreinrichtung durch jeweils einen Luftkanal der Luftzufuhreinrichtung, wobei die Luftkanäle über die Betätigung durch eine Stellvorrichtung wahl- bzw. wechselweise aktiviert und deaktiviert werden können. Bei Aktivierung strömt der Luftmassenstrom durch den betreffenden Luftkanal, wohingegen der weitere bzw. die weiteren Luftkanäle außer Funktion sind. Die Luftkanäle unterscheiden sich im Hinblick auf ihren Strömungsquerschnitt. Alle Luftkanäle sind als die Luftströmung führendes und leitendes Bauteil ausgebildet.The adjustable air supply device serves to influence an air mass flow, which flows through the air supply device, by means of an adjusting device. The air mass flow moves from an inflow side to an outflow side of the air supply device through in each case an air duct of the air supply device, wherein the air ducts can be selectively activated and deactivated via the actuation by an adjusting device. When activated, the air mass flow flows through the relevant air duct, whereas the further or the further air ducts are inoperative. The air ducts differ with regard to their flow cross-section. All air channels are designed as the air flow leading and conductive component.

Eine derartige Luftzufuhreinrichtung kann beispielsweise im Verdichtereinlass eines Verdichters eingesetzt werden. Der Verdichter kann sich im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine befinden und verdichtet die den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck. Der Verdichter kann Bestandteil eines Turboladers sein, der zusätzlich zu dem Verdichter eine Turbine aufweist, deren Turbinenrad über eine Welle mit dem Verdichterrad drehgekoppelt ist. Der Turbolader wird beispielsweise in einer Brennkraftmaschine eingesetzt, deren Abgase die Turbine antreiben, wobei die Drehbewegung des Turbinenrades über die Welle auf das Verdichterrad übertragen wird und die angesaugte Verbrennungsluft auf den erhöhten Druck verdichtet wird.Such an air supply device can be used for example in the compressor inlet of a compressor. The compressor can be located in the intake tract of an internal combustion engine and compresses the combustion air to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine to an increased charge pressure. The compressor may be part of a turbocharger having, in addition to the compressor, a turbine whose turbine wheel is rotationally coupled to the compressor wheel via a shaft. The turbocharger is used for example in an internal combustion engine whose exhaust gases drive the turbine, wherein the rotational movement of the turbine wheel is transmitted via the shaft to the compressor wheel and the sucked combustion air is compressed to the increased pressure.

Es kommt aber auch eine Anwendung der einstellbaren Luftzufuhreinrichtung unabhängig von einem Verdichter in Betracht. But it is also an application of the adjustable air supply device regardless of a compressor into consideration.

Die Luftkanäle der einstellbaren Luftzufuhreinrichtung sind in einem gemeinsamen Kanalträger aufgenommen, der in einem Aufnahmeraum im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung aufgenommen und zwischen verschiedenen Positionen verstellbar ist. Die Anzahl der verschiedenen Positionen des Kanalträgers entspricht zumindest der Anzahl an Luftkanälen, welche in dem Kanalträger verlaufen. Der Kanalträger stellt die Stellvorrichtung dar und ermöglicht es, jeweils einen Luftkanal zwischen der Einströmseite und der Abströmseite der Luftzufuhreinrichtung anzuordnen, so dass der Luftmassenstrom durch den betreffenden Luftkanal hindurchströmt. Der bzw. die weiteren Luftkanäle befinden sich vorzugsweise in der Außerfunktionsposition und werden nur über ein Verstellen des Kanalträgers in die aktivierte Funktionsposition zwischen Einström- und Abströmseite gebracht. Die axiale Erstreckung des Kanalsträgers und der Luftkanäle ist vorzugsweise gleich groß, sie kann sich gegebenenfalls aber auch unterscheiden.The air ducts of the adjustable air supply device are received in a common channel carrier, which is accommodated in a receiving space in the housing of the air supply device and adjustable between different positions. The number of different positions of the channel carrier corresponds at least to the number of air channels which run in the channel carrier. The channel carrier represents the adjusting device and makes it possible to arrange in each case an air channel between the inflow side and the outflow side of the air feed device, so that the air mass flow flows through the respective air channel. The or the other air ducts are preferably in the non-functional position and are brought into the activated functional position between inflow and outflow only by adjusting the channel carrier. The axial extension of the channel carrier and the air ducts is preferably the same size, but it may also differ.

Es reicht grundsätzlich aus, genau zwei Luftkanäle im Kanalträger vorzusehen, die wahl- bzw. wechselweise zwischen der aktivierten Funktionsposition zwischen der Einström- und der Abströmseite und der Außerfunktionsposition verstellt werden. In einer Ausführungsvariante sind in den Kanalträger mehr als zwei Luftkanäle eingebracht, wobei vorteilhafterweise auch in diesem Fall jeweils nur ein Luftkanal in der aktivierten Funktionsposition sich zwischen Einström- und Abströmseite erstreckt. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsvariante mit mehr als zwei Luftkanälen ist es auch möglich, dass mehr als ein Luftkanal, beispielsweise zwei Luftkanäle, jedoch nicht alle Luftkanäle gleichzeitig in der aktivierten Funktionsposition zwischen Einström- und Abströmseite liegen.It is basically sufficient to provide exactly two air ducts in the duct support, which are selectively or alternately adjusted between the activated functional position between the inflow and the outflow side and the non-functional position. In one embodiment, more than two air channels are introduced into the channel carrier, wherein advantageously only in this case, in each case only one air channel in the activated functional position extends between inflow and outflow. According to yet another embodiment variant with more than two air ducts, it is also possible that more than one air duct, for example two air ducts, but not all air ducts are located simultaneously in the activated functional position between inflow and outflow side.

Die Luftkanäle können als kanalförmige Ausnehmungen in einen Trägerkörper des Kanalträgers eingebracht sein; in diesem Fall handelt es sich um eine einteilige Ausführung von Kanalträger und Luftkanälen. Es ist aber auch möglich, Kanalträger und Luftkanäle separat auszubilden, in diesem Fall sind die Luftkanäle am Kanalträger befestigt.The air channels can be introduced as channel-shaped recesses in a carrier body of the channel carrier; In this case, it is a one-piece design of duct beams and air ducts. But it is also possible to form the channel carrier and air ducts separately, in this case, the air ducts are attached to the channel carrier.

Der Kanalträger ist im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung verstellbar angeordnet. Die Stellbewegung ist vorteilhafterweise eine Drehbewegung im Gehäuse um eine Drehachse, wobei auch eine translatorische Verschiebebewegung oder eine Kombination von Drehbewegung und Verschiebebewegung in Betracht kommt. Im Falle einer Drehbewegung um die Drehachse verläuft diese, gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, parallel zur Strömungsrichtung durch die Luftzufuhreinrichtung zwischen der Einström- und der Abströmseite. Auch die Luftkanäle sind, gemäß vorteilhafter Ausführung, parallel oder zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet und verlaufen in der aktivierten Funktionsposition jeweils zwischen der Einström- und der Abströmseite.The channel carrier is arranged adjustable in the housing of the air supply device. The adjusting movement is advantageously a rotary movement in the housing about an axis of rotation, wherein a translational displacement movement or a combination of rotational movement and displacement movement comes into consideration. In the case of a rotational movement about the axis of rotation, this runs, according to a further expedient embodiment, parallel to the flow direction through the air supply device between the inflow and the outflow side. The air ducts are, according to an advantageous embodiment, parallel or at least approximately aligned parallel to each other and extend in the activated functional position respectively between the inflow and the outflow.

Die Drehachse des Kanalträgers liegt, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, außerhalb einer Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der beiden Luftkanäle. Gleichwohl ist auch eine Ausführung möglich, bei der die Drehachse zwischen den Luftkanälen angeordnet ist und auf der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der beiden Luftkanäle liegt.The axis of rotation of the channel carrier is, according to further expedient embodiment, outside a connecting line between the centers of the two air channels. However, an embodiment is possible in which the axis of rotation is arranged between the air ducts and lies on the connecting line between the centers of the two air ducts.

Die Drehachse kann außerhalb des geometrischen Schwerpunktes des Kanalträgers verlaufen, so dass die Drehbewegung als eine Schwenkbewegung ausgeführt ist. Die Drehachse ist beispielsweise von einem Dreh- oder Schwenkbolzen gebildet, an dem der Kanalträger drehbar im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung gelagert ist.The axis of rotation can run outside the geometric center of gravity of the channel carrier, so that the rotational movement is carried out as a pivoting movement. The axis of rotation is formed for example by a rotary or pivot pin on which the channel carrier is rotatably mounted in the housing of the air supply device.

Der Kanalträger kann eine runde oder eine nicht-runde Außenkontur aufweisen, beispielsweise eine ovale Außenkontur. Auch der Aufnahmeraum im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung, in den der Kanalträger eingesetzt ist, kann eine runde oder eine nichtrunde Querschnittsform besitzen.The channel carrier may have a round or a non-round outer contour, for example an oval outer contour. Also, the receiving space in the housing of the air supply device, in which the channel carrier is used, may have a round or a non-circular cross-sectional shape.

Der Kanalträger wird von einem Aktuator beaufschlagt und verstellt. Der Dreh- oder Schwenkbolzen, an dem der Kanalträger drehbar gelagert ist, kann ggf. unmittelbar an dem Aktuator angeordnet und von diesem verstellt werden. Es ist aber auch eine Ausführung möglich, bei der der Aktuator direkt am Kanalträger angreift und diesen verstellt.The channel carrier is acted upon and adjusted by an actuator. The rotary or pivot pin, on which the channel carrier is rotatably mounted, may optionally be arranged directly on the actuator and adjusted by this. But it is also an embodiment possible in which the actuator engages directly on the channel carrier and this adjusted.

Die Luftkanäle weisen einen sich unterscheidenden Strömungsquerschnitt auf, so dass bei gleichem Luftmassenstrom durch die Luftzufuhreinrichtung unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten an der Abströmseite erreicht werden. Dies erlaubt es beispielsweise, bei einer Anordnung der Luftzufuhreinrichtung im Verdichtereinlass eines Verdichters die Pumpgrenze zugunsten kleinerer Luftmassenströme zu verschieben, wodurch ein höherer Wirkungsgrad des Verdichters erreicht wird.The air ducts have a different flow cross-section, so that different flow velocities are achieved on the outflow side with the same air mass flow through the air supply device. This allows, for example, to shift the pumping limit in favor of smaller air mass flows in an arrangement of the air supply device in the compressor inlet of a compressor, whereby a higher efficiency of the compressor is achieved.

Bei kleineren Luftmassenströmen wird der Luftkanal mit kleinerem Strömungsquerschnitt in die aktivierte Funktionsposition zwischen Einström- und Abströmseite der Luftzufuhreinrichtung gebracht, wodurch bei gleichem Luftmassendurchsatz eine höhere Abströmgeschwindigkeit erreicht wird. Bei höheren Luftmassenströmen ist es dagegen zweckmäßig, den Luftkanal mit größerem Strömungsquerschnitt in die aktivierte Funktionsposition zwischen Einström- und Abströmseite zu bringen. Sofern mehr als zwei Luftkanäle im Kanalträger vorgesehen sind, erfolgt entsprechend ein abgestuftes Aktivieren der Luftkanäle mit unterschiedlichem Querschnitt in Abhängigkeit des Luftmassenstroms.For smaller air mass flows, the air duct is brought with a smaller flow cross section in the activated functional position between inflow and outflow of the air supply means, whereby a higher outflow velocity is achieved at the same air mass flow rate. At higher air mass flows, however, it is expedient to bring the air duct with a larger flow cross-section in the activated functional position between inflow and outflow. If more than two Air ducts are provided in the channel carrier, is carried out according to a gradual activation of the air ducts with different cross section as a function of the air mass flow.

Erfindungsgemäß besitzt jeder Luftkanal einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Strömungsquerschnitt, so dass der Strömungsquerschnitt an der Abströmseite kleiner ist als an der Einströmseite. Die Luftkanäle sind beispielsweise konusförmig ausgeführt, wobei sich der Konuswinkel zwischen den Luftkanälen vorteilhafterweise voneinander unterscheidet. Der kleinste Konuswinkel ist beispielsweise um mindestens 10%, mindestens 20% oder mindestens 30% kleiner als der größte Konuswinkel.According to the invention, each air channel has a flow cross section which tapers in the direction of flow, so that the flow cross section at the downstream side is smaller than at the inflow side. The air ducts are designed, for example, conical, wherein the cone angle between the air ducts advantageously differ from each other. The smallest cone angle is for example at least 10%, at least 20% or at least 30% smaller than the largest cone angle.

Es kann des Weiteren zweckmäßig sein, dass die Luftkanäle an der Abströmseite alle den gleichen Strömungsquerschnitt, insbesondere die gleiche Strömungsquerschnittsfläche aufweisen. Dies ermöglicht eine einheitliche Anströmung des jeweils aktivierten Luftkanals über eine Strömungsöffnung im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung. Dagegen ist der Strömungsquerschnitt an der Abströmseite vorteilhafterweise bei allen Luftkanälen unterschiedlich. Hierbei ist es vorteilhaft, dass sich der Strömungsquerschnitt vom kleinsten zum größten Luftkanal an der Abströmseite um einen Mindestfaktor voneinander unterscheidet. Beispielsweise kann die Fläche des Strömungsquerschnitts des kleinsten Luftkanals an der Abströmseite um mindestens 1/3 kleiner sein als die Fläche des Strömungsquerschnitts des größten Luftkanals an der Abströmseite, gegebenenfalls um mindestens 40% kleiner und bevorzugt maximal um 60% kleiner.It may also be expedient that the air ducts on the outflow side all have the same flow cross-section, in particular the same flow cross-sectional area. This allows a uniform flow of each activated air duct via a flow opening in the housing of the air supply device. In contrast, the flow cross section at the downstream side is advantageously different for all air channels. In this case, it is advantageous that the flow cross section differs from the smallest to the largest air duct on the outflow side by a minimum factor. For example, the area of the flow cross section of the smallest air channel on the downstream side may be at least 1/3 smaller than the area of the flow cross section of the largest air channel on the downstream side, possibly smaller by at least 40% and preferably smaller by 60%.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, der einen Verdichter im Ansaugtrakt und eine Abgasturbine im Abgasstrang aufweist, 1 a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger having a compressor in the intake and an exhaust gas turbine in the exhaust line,

2 in perspektivischer Darstellung eine einstellbare Luftzufuhreinrichtung, über die dem Verdichter ein Luftmassenstrom zugeführt wird, 2 a perspective view of an adjustable air supply device via which the compressor air mass flow is supplied,

3 die Luftzufuhreinrichtung mit offenem Gehäuse mit einem Kanalträger, der im Gehäuse der Luftzufuhreinrichtung dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist, mit zwei Luftkanälen im Kanalträger, von denen ein erster Luftkanal in der Funktionsposition zwischen Einström- und Abströmseite der Luftzufuhreinrichtung steht, 3 the air supply device with an open housing with a channel carrier, which is mounted rotatably or pivotably in the housing of the air supply device, with two air channels in the channel carrier, of which a first air channel is in the functional position between inflow and outflow side of the air supply device,

4 in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Luftzufuhreinrichtung mit dem ersten Luftkanal in der Funktionsposition, 4 in a further perspective view of the air supply device with the first air duct in the functional position,

5 die Luftzufuhreinrichtung in einer Darstellung gemäß 3, jedoch mit dem zweiten Luftkanal in der aktivierten Funktionsposition, 5 the air supply device in a representation according to 3 but with the second air duct in the activated functional position,

6 eine 4 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem zweiten Luftkanal in der aktivierten Funktionsposition. 6 a 4 corresponding representation, but with the second air duct in the activated functional position.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, der ein Abgasturbolader 2 zugeordnet ist, welcher einen Verdichter 3 im Ansaugtrakt 4 und eine Abgasturbine 5 im Abgasstrang 6 der Brennkraftmaschine 1 umfasst. Die Abgase im Abgasstrang 6 treiben ein Turbinenrad der Abgasturbine 5 an, das über eine Welle 7 mit einem Verdichterrad im Verdichter 3 drehgekoppelt ist. Über das Verdichterrad wird die herangeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet, unter dem die Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird.In 1 is an internal combustion engine 1 shown, which is an exhaust gas turbocharger 2 is assigned, which is a compressor 3 in the intake tract 4 and an exhaust gas turbine 5 in the exhaust system 6 the internal combustion engine 1 includes. The exhaust gases in the exhaust system 6 drive a turbine wheel of the exhaust gas turbine 5 that's about a wave 7 with a compressor wheel in the compressor 3 is rotationally coupled. About the compressor, the supplied combustion air is compressed to an increased boost pressure, below which the combustion air is supplied to the cylinders of the internal combustion engine.

In den 2 bis 6 ist eine Luftzufuhreinrichtung 8 dargestellt, über die dem Verdichterrad 9 des Verdichters ein Luftmassenstrom zugeführt wird. Die Luftzufuhreinrichtung 8 befindet sich im Verdichtereinlass des Verdichters und ist dem Verdichterrad 9 unmittelbar vorgelagert. Auf der dem Verdichterrad 9 abgewandten Seite ist in das Gehäuse 10 der Luftzufuhreinrichtung eine Einströmöffnung 11 eingebracht, über die der Luftmassenstrom in die Luftzufuhreinrichtung 8 eingeführt wird. Eine entsprechende Abströmöffnung befindet sich auf der dem Verdichterrad 9 zugewandten Seite im Gehäuse 10.In the 2 to 6 is an air supply device 8th represented over the compressor wheel 9 the compressor is supplied with an air mass flow. The air supply device 8th is located in the compressor inlet of the compressor and is the compressor wheel 9 immediately upstream. On the compressor wheel 9 opposite side is in the housing 10 the air supply means an inflow opening 11 introduced via the air mass flow into the air supply device 8th is introduced. A corresponding outflow opening is located on the compressor wheel 9 facing side in the housing 10 ,

Wie den 3 bis 6 zu entnehmen, ist in einem Aufnahmeraum im Gehäuse 10 der Luftzufuhreinrichtung 8 ein Kanalträger 12 aufgenommen, der im Gehäuse 10 um eine Dreh- bzw. Schwenkachse 13 dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist. Die Drehachse 13 wird von einer Ausnehmung im Kanalträger 12 und einem in die Ausnehmung eingeführten Dreh- bzw. Schwenkbolzen gebildet, der im Gehäuse in einer Öffnung 14 (2) dreh- bzw. schwenkbar aufgenommen ist. Der Kanalträger 12 kann gemäß Doppelpfeil 15 um die Drehachse 13 im Gehäuse 10 verschwenkt werden.Like that 3 to 6 can be seen, is in a receiving space in the housing 10 the air supply device 8th a channel carrier 12 taken in the case 10 about a pivot axis 13 is mounted rotatably or pivotally. The rotation axis 13 is from a recess in the channel carrier 12 and an inserted into the recess pivot pin formed in the housing in an opening 14 ( 2 ) is received rotatably or pivotally. The channel carrier 12 can according to double arrow 15 around the axis of rotation 13 in the case 10 be pivoted.

Der Kanalträger 12 weist eine annähernd ovale Außenkontur auf. Der Aufnahmeraum im Gehäuse 10 besitzt eine geringfügig konvex nach außen gekrümmte Wandseite und eine etwa halbreisförmige Wandseite, entlang der der Kanalträger 12 verschwenkt wird.The channel carrier 12 has an approximately oval outer contour. The recording room in the housing 10 has a slightly convex outwardly curved wall side and an approximately semi-circular wall side, along which the channel carrier 12 is pivoted.

In den Kanalträger 12 sind zwei Luftkanäle 16 und 17 eingebracht, die parallel zueinander und parallel zur Drehachse 13 verlaufen. Jeder Luftkanal 16, 17 weist einen sich über die Länge verändernden Strömungsquerschnitt auf, der im Bereich der Einströmseite – der Einströmöffnung 11 im Gehäuse 10 zugewandt – größer ist als im Bereich der Abströmseite – dem Verdichterrad 9 zugewandt. Die Luftkanäle 16, 17 sind beispielsweise konusförmig ausgebildet. Auf Grund der Querschnittsverjüngung weist die Luftströmung an der Abströmseite eine höhere Strömungsgeschwindigkeit als an der Anströmseite auf.In the channel carrier 12 are two air channels 16 and 17 introduced parallel to each other and parallel to the axis of rotation 13 run. Every air duct 16 . 17 has a flow cross-section which changes over the length, which in the region of the inflow side - the inflow opening 11 in the case 10 facing - is greater than in the region of the downstream side - the compressor wheel 9 facing. The air channels 16 . 17 are, for example, cone-shaped. Due to the cross-sectional taper, the air flow at the downstream side has a higher flow velocity than at the upstream side.

Die Strömungsquerschnitte der beiden Luftkanäle 16 und 17 im Kanalträger 12 unterscheiden sich voneinander. Im Bereich der Anströmseite weisen die Luftkanäle 16 und 17 einen identischen Strömungsquerschnitt auf, im Bereich der Abströmseite ist jedoch der Strömungsquerschnitt des ersten Luftkanals 16 größer als der Strömungsquerschnitt des zweiten Luftkanals 17. Hierdurch ergibt sich für den ersten Strömungskanal 16 ein kleinerer Konuswinkel als für den zweiten Strömungskanal 17.The flow cross sections of the two air channels 16 and 17 in the channel carrier 12 differ from each other. In the area of the inflow side, the air channels 16 and 17 an identical flow cross section, in the region of the downstream side, however, is the flow cross section of the first air channel 16 larger than the flow area of the second air channel 17 , This results for the first flow channel 16 a smaller cone angle than for the second flow channel 17 ,

Bei einer mit dem Doppelpfeil 15 angedeuteten Drehbewegung des Kanalträgers 12 um die Drehachse 13 wird wahlweise der größere Luftkanal 16 (3, 4) oder der kleinere Luftkanal 17 (5, 6) in die aktivierte Funktionsstellung gebracht, in der der Luftmassenstrom in den jeweiligen Luftkanal 16 bzw. 17 strömt und auf das Verdichterrad 9 trifft. Der größere Luftkanal 16 wird bei höheren Luftmassenströmen, der kleinere Luftkanal 17 bei kleineren Luftmassenströmen aktiviert und in die Funktionsposition verstellt. Dies hat den Vorteil, dass bei kleineren Luftmassenströmen auf Grund des kleineren Querschnittes des Luftkanals 17 an der Abströmseite höhere Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden, unter denen der durchgeführte Luftmassenstrom auf das Verdichterrad 9 auftrifft. Dies erlaubt eine Verschiebung der Pumpgrenze des Verdichters zugunsten kleinerer Luftmassenströme.At one with the double arrow 15 indicated rotational movement of the channel carrier 12 around the axis of rotation 13 is optionally the larger air duct 16 ( 3 . 4 ) or the smaller air duct 17 ( 5 . 6 ) brought into the activated functional position in which the air mass flow in the respective air duct 16 respectively. 17 flows and onto the compressor wheel 9 meets. The larger air duct 16 becomes at higher air mass flows, the smaller air duct 17 activated at smaller air mass flows and adjusted to the functional position. This has the advantage that at smaller air mass flows due to the smaller cross-section of the air duct 17 higher flow velocities can be achieved on the downstream side, among which the mass flow of air to the compressor wheel 9 incident. This allows a shift of the surge limit of the compressor in favor of smaller air mass flows.

Die Verstellbewegung des Kanalträger 12 um die Drehachse 13 wird mithilfe eines Aktuators bewerkstelligt, der entweder den Drehbolzen, an dem der Kanalträger 12 drehbar gelagert ist, oder unmittelbar den Kanalträger 12 verstellt.The adjustment movement of the channel carrier 12 around the axis of rotation 13 is accomplished by means of an actuator, which either the pivot pin on which the channel carrier 12 is rotatably mounted, or directly the channel carrier 12 adjusted.

Alternativ zu einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung ist es auch möglich, dass der Kanalträger 12 eine translatorische Verschiebebewegung ausführt, um wahlweise entweder den Luftkanal 16 oder den Luftkanal 17 in die aktivierte Funktionsposition zu verstellen.As an alternative to a rotary or pivoting movement, it is also possible that the channel carrier 12 performs a translational displacement movement to selectively either the air duct 16 or the air duct 17 to be adjusted to the activated functional position.

Claims (9)

Einstellbare Luftzufuhreinrichtung, insbesondere für einen Verdichter (3) im Ansaugtrakt (4) einer Brennkraftmaschine (1), mit mindestens zwei Luftkanälen (16, 17) mit unterschiedlichem Strömungsquerschnitt, mit einer Stellvorrichtung zum Einstellen der Luftströmung durch die Luftzufuhreinrichtung (8), welche als Kanalträger (12) ausgeführt ist, in dem die Luftkanäle (16, 17) aufgenommen sind, wobei der Kanalträger (12) in einem Gehäuse (10) der Luftzufuhreinrichtung (8) angeordnet und zwischen verschiedenen Positionen verstellbar ist, in denen jeweils ein Luftkanal (16, 17) zwischen einer Einströmseite und einer Abströmseite liegt dadurch gekennzeichnet, dass alle Luftkanäle (16, 17) jeweils einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweisen.Adjustable air supply device, in particular for a compressor ( 3 ) in the intake tract ( 4 ) an internal combustion engine ( 1 ), with at least two air channels ( 16 . 17 ) with a different flow cross-section, with an adjusting device for adjusting the flow of air through the air supply device ( 8th ), which serve as channel carriers ( 12 ) is executed, in which the air ducts ( 16 . 17 ), wherein the channel carrier ( 12 ) in a housing ( 10 ) of the air supply device ( 8th ) is arranged and adjustable between different positions, in each of which an air duct ( 16 . 17 ) between an inflow side and an outflow side is characterized in that all air channels ( 16 . 17 ) each have a flow cross section tapering in the direction of flow. Luftzufuhreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalträger (12) um eine Drehachse (13) drehbar im Gehäuse (10) gelagert ist.Air supply device according to claim 1, characterized in that the channel carrier ( 12 ) about a rotation axis ( 13 ) rotatable in the housing ( 10 ) is stored. Luftzufuhreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle (16, 17) parallel zueinander verlaufen.Air supply device according to claim 1 or 2, characterized in that the air ducts ( 16 . 17 ) parallel to each other. Luftzufuhreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (13) des Kanalträgers (12) parallel zur Strömungsrichtung zwischen Einström- und Abströmseite verläuft.Air supply device according to claim 2, characterized in that the axis of rotation ( 13 ) of the channel carrier ( 12 ) runs parallel to the flow direction between inflow and outflow. Luftzufuhreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (13) des Kanalträgers (12) außerhalb einer Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der beiden Luftkanäle (16, 17) liegt.Air supply device according to one of claims 2 or 4, characterized in that the axis of rotation ( 13 ) of the channel carrier ( 12 ) outside a connecting line between the centers of the two air channels ( 16 . 17 ) lies. Luftzufuhreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt an der Abströmseite der Luftkanäle (16, 17) sich voneinander unterscheidet.Air supply device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow cross-section at the downstream side of the air ducts ( 16 . 17 ) is different from each other. Luftzufuhreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Strömungsquerschnitts des kleinsten Luftkanals (17) an der Abströmseite um mindestens 1/3 kleiner ist als die Fläche des Strömungsquerschnitts des größten Luftkanals (16) an der Abströmseite.Air supply device according to claim 6, characterized in that the area of the flow cross section of the smallest air channel ( 17 ) at the downstream side is at least 1/3 smaller than the area of the flow cross-section of the largest air channel ( 16 ) on the downstream side. Luftzufuhreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle (16, 17) an der Anströmseite den gleichen Strömungsquerschnitt aufweisen.Air supply device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the air ducts ( 16 . 17 ) have the same flow cross-section on the inflow side. Verdichter (3) im Ansaugtrakt (4) einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Luftzufuhreinrichtung (8) im Verdichtereinlass nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Compressor ( 3 ) in the intake tract ( 4 ) an internal combustion engine ( 1 ) with an air supply device ( 8th ) in the compressor inlet according to one of claims 1 to 8.
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