JP2018025191A

JP2018025191A - 吸気口消音器

Info

Publication number: JP2018025191A
Application number: JP2017138866A
Authority: JP
Inventors: リカルド・ヘルマン; Ricardo Hermann; ウルバン・スパッツ; Spatz Urban; パウル・ショーラー; Paul Schorer
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: Everllence SE
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2018-02-15
Also published as: CH712767A2; CN107630772A; KR20180009696A; DE102016213182A1; CH712767B1

Abstract

【課題】本発明は、排ガス過給機の圧縮機のための吸気消音器、及び排ガス過給機に関する。【解決手段】吸気口消音器１０が、互いに対して反対側に配置されている外装壁１３，１４と外装壁の間に延在している外殻壁１５とを具備する円筒状のハウジング１２と、外殻壁の領域に形成されている主流れ入口１６と、外装壁１４の領域に形成されている主流れ出口１７とを備えており、第１の媒体が、主流れ入口と主流れ出口との間において吸気口消音器を通じて流れる場合に、略ラジアル方向に流入する向きから略アキシアル方向に流出する向きに偏向される。吸気口消音器が、第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素１８を備えており、さらなる流れ出口１９が、ハウジングの内部において第１の媒体の流れ偏向地点の下流に配設されており、これにより、第２の媒体が、ハウジング１２の内部において第１の媒体の流れ方向の下流で第１の媒体と混合される。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス過給機の圧縮機のための吸気口消音器、及び排ガス過給機に関する。

特許文献１は、排ガス過給機の圧縮機のための吸気口消音器の様々な実施例を開示している。当該特許文献は、円筒状のハウジングを具備する吸気口消音器であって、ハウジングが、互いに対して反対側に配置されている円状の外装壁と、これら外装壁の間に延在している管状の外殻壁とを備えている、吸気口消音器を開示している。外殻壁の領域には、第１の媒体から成る主流れのための主流れ入口が形成されており、外装壁の領域には、第１の媒体から成る主流れのための主流れ出口が形成されている。第１の媒体は、主流れ入口と主流れ出口との間において吸気口消音器を通じて流れる場合に、略ラジアル方向に流入する向きから略アキシアル方向に流出する向きに偏向されるので、アキシアル方向に関して下流に配設されている圧縮機に向かって流れる。第１の媒体は、圧縮すべき給気とされる。

さらに、特許文献１は、吸気口消音器の領域において主流れの第１の媒体をさらなる流れの第２の媒体と混合することを開示している。ここで、さらなる流れの第２の媒体は、圧縮機バイパス空気又は空燃混合気とされる。当該特許文献では、吸気口消音器と排ガス過給機の圧縮機との間に配設されているさらなる圧縮器ハウジングが、第２の媒体から成るさらなる流れを案内するために必要とされる。ここで、さらなる流れの第２の媒体は、主流れの偏向地点の上流において主流れの第１の媒体と混合可能とされる。

先行技術文献から知られる吸気口消音器は、複数の欠点を有している。例えば、従来技術において必要とされるさらなる圧縮器ハウジングは、高額の設計費用、広大な設置スペース、及び高いコストを要求する。

先行技術文献から知られる吸気口消音器のさらなる実施例の場合には、ラジアル方向からの導入が吸気口消音器の内部において下流で実施されるので、その結果として、消音器は、“振動を起こしやすい”構造となる。このことは、設置スペースに対して悪影響を及ぼし、例えば接地スペースや擾乱した流入に起因する振動励起等のさらなる欠点の原因となる。吸気口消音器の領域における流れの案内及び第１の媒体と第２の媒体との混合が、圧縮機が接続されている下流において、特に圧縮器の羽根車が接続されている下流において振動を励起させる。このことは、理想的な安定した圧縮器の動作とは真逆である。

欧州特許出願公開第２３８６７６１号明細書

このような見地から、本発明は、新しいタイプの吸引口消音器及び排ガス過給機を生み出すという目的に基づいている。

当該目的は、請求項１に記載の吸気口消音器を通じて解決される。本発明では、吸気口消音器が、第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素を備えており、さらなる流れ出口が、ハウジングの内部において第１の媒体の流れ偏向地点の下流に配設されており、これにより、さらなる流れ案内要素を通じて流れる第２の媒体が、ハウジングの内部において第１の媒体の流れ方向の下流で第１の媒体と混合される。第１の媒体の流れが、さらなる流れ出口の領域においてさらなる流れ案内要素の周囲を循環する。

本発明における吸気口消音器は、さらなる圧縮器ハウジングを必要としない。このために、設計費用、コスト、及び設置スペースを削減することができる。さらに、圧縮機ハウジングと消音器との間に配置されたラジアル方向ガス供給管を具備するさらなる圧縮機ハウジング又はパイプ要素を利用することによって、内燃機関に取り付けられた過給機の振動挙動に対する悪影響を解消することができる。さらに、圧縮機の動作が最適化可能となる。

本発明の優位なさらなる実施例では、第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素が、さらなる流れ案内要素の長手方向中心軸線とハウジングの長手方向中心軸線とが一致するように、ハウジングの中心においてハウジングの長手方向中心軸線の方向に延在している。これにより、特に小型の吸気口消音器、ひいては当該給気消音器を具備する排ガス過給機を実現することができる。さらに、吸気口消音器は、排ガス過給機の圧縮機に基づいて、角度自在に配設可能とされる。

本発明のさらなる優位なさらなる発展形態では、さらなる流れ案内要素のさらなる流れ出口が、第２の媒体のための第２の流れ断面積を備えており、さらなる流れ出口の平面において、吸気口消音器が、第１の媒体のための障害物が存在しない第１の流路断面積の流路断面を有しており、第１の流路断面積に対する第２の流路断面積の比が、０．０２〜０．０９、好ましくは０．０３〜０．０８、特に好ましくは０．０３５〜０．０７５とされる。特に優位には、このような流路断面積の比に基づく第１の媒体と第２の媒体との混合によって、圧縮機の振動励起を回避することができるので、その結果として、特に優位な圧縮機の動作を実現可能とされる。

本発明における排ガス過給機は、請求項８に規定されている。

本発明の好ましいさらなる発展形態については、従属請求項及び発明の詳細な説明から理解可能とされる。本発明の典型的な実施例については、添付図面を介して一層詳細に説明するが、本発明を限定する訳ではない。

本発明における吸気口消音器の概略的な断面図である。本発明における吸気口消音器の断面斜視図である。

本発明は、特に排ガス過給機の圧縮機のための吸気口消音器、及び当該吸気口消音器を具備する排ガス過給機に関する。

図１は、本発明における吸気口消音器１０の非常に概略的な断面図である。図１では、排ガス過給機の圧縮機１１が吸気口消音器１０の下流に配置されている。

排ガス過給機の圧縮機１１は、内燃機関に供給される圧縮すべき給気を圧縮するように構成されている。図示しない排ガス過給機のタービンでは、内燃機関に排出された排ガスが膨張され、その過程で抽出されたエネルギが圧縮機１１を駆動するために利用される。圧縮機１１の圧縮機羽根車２２が図示されている。

吸気口消音器１０は、圧縮機１１の上流に配置されており、圧縮すべき給気を取り込むように、且つ、取り込まれた圧縮すべき給気を圧縮機１１に向かって案内するように構成されている。

吸気口消音器１０は、互いに対して反対側に配置されている外装壁１３，１４と外殻壁１５とを具備する、ハウジング１２を備えている。外殻壁１５は、２つの外装壁１３，１４の間において延在している。２つの外装壁１３，１４は、典型的には円状に形成されており、２つの外装壁１３，１４の間において延在している外殻壁１５は、典型的には管状に形成されている。

吸気口消音器１０のハウジング１２の外殻壁１５の領域には、第１の媒体から成る主流れのための主流れ入口１６が形成されている。ハウジング１２の一方の外装壁１４の領域には、第１の媒体から成る主流れのための主流れ出口１７が形成されている。

図１に表わす矢印２０は、吸気口消音器１０のハウジング１２の主流れ入口１６と主流れ出口１７との間における第１の媒体から成る主流れを示している。図１では、吸気口消音器１０のハウジング１２を通じて流れる場合に、すなわち吸気口消音器１０を通じて流れる場合に、第１の媒体２０ひいては主流れが、略ラジアル方向に流入する向きから略アキシアル方向に流出する向きに偏向される。このような流れの偏向を実現するために、適切な流れ方向偏向要素が、吸気口消音器１０のハウジング１２の内部に配設されている。

第１の媒体は、圧縮機１１で圧縮すべき給気とされる。

本発明における吸気口消音器１０は、吸気口消音器１０ひいてはハウジング１２に関するアキシアル方向において延在している、第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素１８を備えている。第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素１８はさらなる流れ出口１９を備えている。さらなる流れ出口１９は、ハウジング１２の内部において第１の媒体２０の流れ偏向地点の下流に配設されているので、さらなる流れ案内要素１８を通じて流れ且つさらなる流れ出口１９の領域においてさらなる流れ案内要素１８から排出される第２の媒体は、ハウジング２０の内部において主流れの第１の媒体の流れ方向の下流で第１の媒体と混合される。

好ましくは、第２の媒体は、バイパス空気又は空燃混合気とされる。

さらなる流れ案内要素１８は、ハウジング１２の中央においてハウジング１２を貫通して、すなわち外装壁１３から外装壁１４に向かって延在しており、主流れ出口１７を備えている。ここで、円筒状のハウジング１２の長手方向中心軸線２４とさらなる流れ案内要素１８の長手方向中心軸線２５とが一致している。

さらなる流れ案内要素１８のさらなる流れ出口１９は、主流れ出口１７に対して平行とされる状態で、ハウジング１２の内部において主流れ出口１７の上流に配置されている。従って、第１の媒体と第２の媒体とが、主流れの第１の媒体の流れ方向の下流且つ主流れ出口１７の上流において混合されるので、第１の媒体及び第２の媒体から成る混合体は、主流れ出口１７を介して吸気口消音器１０から排出される。

上述のように、さらなる流れの第２の媒体２１は、さらなる流れ案内要素１８を通じて流れ、主流れ２０の第１の媒体は、さらなる流れ出口１９の領域においてさらなる流れ案内要素１８の周囲を循環する。

さらなる流れ案内要素１８のさらなる流れ出口１９は、さらなる流れ２１の第２の媒体のための流路断面積Ｄ２を備えている。さらなる流れ出口１８の平面では、吸気口消音器１０は、第１の媒体から成る主流れ２０のために、第１の流路断面積Ｄ１を具備する障害物が存在しない流路断面を有している。当該実施例では、好ましくは、第２の流路断面積Ｄ２と第１の流路断面積Ｄ１との比は、０．０２〜０．０９、好ましくは０．０３〜０．０８、特に好ましくは０．０３５〜０．０７５とされる。これにより、特に優位には、主流れ２０及びさらなる流れ２１の２つの媒体を吸気口消音器１０の内部において混合することができる。

従って、第１の流れ断面積Ｄ１は、第２の流れ断面積Ｄ２より著しく大きい。好ましくは、さらなる流れ案内要素１８の流れ断面積Ｄ２は、ハウジング１２の内部においてさらなる流れ案内要素１８の延在する方向に沿って一定とされる。

本発明における吸気口消音器１０は、さらなる圧縮器ハウジングを不要とするものである。吸気口消音器１０は、排ガス過給機の圧縮機１１に角度自在に配設可能とされる。

このために、圧縮機ハウジングと消音器との間に配置されたラジアル方向ガス供給管を具備するさらなる圧縮機ハウジング又はパイプ要素を利用することによって、内燃機関に取り付けられた過給機の振動挙動に対する悪影響を解消することができる。このために、圧縮機の動作が最適化可能となる。さらなる圧縮器ハウジングを設ける必要が無いので、費用や設置スペースについての要件が緩和される。

１０吸気口消音器
１１圧縮機
１２ハウジング
１３外装壁
１４外装壁
１５外殻壁
１６主流れ入口
１７主流れ出口
１８さらなる流れ案内要素
１９さらなる流れ出口
２０第１の媒体（主流れ）
２１第２の媒体（さらなる流れ）
２２圧縮機羽根車
２４（ハウジング１２の）長手方向中心軸線
２５（さらなる流れ案内要素１８の）長手方向中心軸線

Claims

互いに対して反対側に配置されている外装壁（１３，１４）と前記外装壁（１３，１４）の間に延在している外殻壁（１５）とを具備する円筒状のハウジング（１２）と、前記外殻壁（１５）の領域に形成されている主流れ入口（１６）と、前記外装壁（１４）の領域に形成されている主流れ出口（１７）とを備えている吸気口消音器（１０）であって、
第１の媒体が、前記主流れ入口（１６）と前記主流れ出口（１７）との間において前記吸気口消音器（１０）を通じて流れる場合に、略ラジアル方向に流入する向きから略アキシアル方向に流出する向きに偏向される、前記吸気口消音器（１０）において、
前記吸気口消音器（１０）が、第２の媒体のためのさらなる流れ案内要素（１８）を備えており、
さらなる流れ出口（１９）が、前記ハウジング（１２）の内部において前記第１の媒体の流れ偏向地点の下流に配設されており、これにより、前記さらなる流れ案内要素（１８）を通じて流れる前記第２の媒体が、前記ハウジング（１２）の内部において前記第１の媒体の流れ方向の下流で前記第１の媒体と混合されることを特徴とする吸気口消音器。
前記第２の媒体のための前記さらなる流れ案内要素（１８）が、前記さらなる流れ案内要素（１８）の長手方向中心軸線と前記ハウジング（１２）の長手方向中心軸線とが一致するように、前記ハウジング（１２）の中心において前記ハウジング（１２）の前記長手方向中心軸線の方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の吸気口消音器。
前記第１の媒体の流れが、前記さらなる流れ出口（１９）の領域において前記さらなる流れ案内要素（１８）の周囲を循環することを特徴とする請求項１又は２に記載の吸気口消音器。
前記さらなる流れ案内要素（１８）の前記さらなる流れ出口（１９）が、前記第２の媒体のための第２の流れ断面積（Ｄ２）を備えており、
前記さらなる流れ出口（１８）の平面において、前記吸気口消音器（１０）が、障害物が存在しない前記第１の媒体のための流路断面であって、第１の流路断面積（Ｄ１）を具備する前記流路断面を有しており、
前記第１の流路断面積（Ｄ１）に対する前記第２の流路断面積（Ｄ２）の比が、０．０２〜０．０９とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気口消音器。
前記第１の流路断面積（Ｄ１）に対する前記第２の流路断面積（Ｄ２）の比が、０．０３〜０．０８とされることを特徴とする請求項４に記載の吸気口消音器。
前記第１の流路断面積（Ｄ１）に対する前記第２の流路断面積（Ｄ２）の比が、０．０３５〜０．０７５とされることを特徴とする請求項４に記載の吸気口消音器。
前記さらなる流れ出口（１９）が、前記主流れ出口（１７）に対して平行とされる状態で、前記ハウジング（１２）の内部において前記主流れ出口（１７）の上流に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の吸気口消音器。
給気を圧縮するための圧縮機と排ガスを膨張させるためのタービンとを具備する吸気口消音器であって、
前記タービンの内部において前記排ガスを膨張させる際に抽出されたエネルギが、前記圧縮機の領域において前記吸気を圧縮するために利用され、
圧縮すべき前記給気が、圧縮すべき前記給気のための前記吸気口消音器を介して前記圧縮機の上流に案内される、前記吸気口消音器において、
前記吸気口消音器が、請求項１〜７のいずれか一項に記載の吸気口消音器とされることを特徴とする吸気口消音器。
前記主流れ入口（１６）と前記主流れ出口（１７）との間において流れる前記第１の媒体が、圧縮すべき給気であることを特徴とする請求項８に記載の排ガス過給機。
前記さらなる流れ案内要素（１８）を介して流れる第２の媒体が、圧縮機−バイパス空気又は空燃混合気であることを特徴とする請求項８又は９に記載の排ガス過給機。