[发明专利]废气涡轮增压器的压缩机的空气进入部

说明书

技术领域

本发明涉及增压内燃机的领域。本发明涉及废气涡轮增压器的压缩机的空气进入壳体尤其为过滤器式消声器或者空气吸入接头以及具有这种类型的空气进入壳体的压缩机。

背景技术

涡轮增压器具有空气进入壳体。空气进入壳体通常或者为过滤器式消声器或者为空气吸入接头。使用何种变型方案根据在发动机处的管路引导而相互区别并且通过发动机制造商确定。通常由涡轮增压器的制造商为相同的涡轮增压器类型提供两种空气进入部方案。

在直接在压缩机叶轮(Veridichterrad)上游的区域中的空气进入壳体的限制流动通道的内轮廓在空气进入壳体的两个变型方案中尽可能实施成结构相同。朝向压缩机叶轮的气体流入(Anstr?mung)的质量影响热力学性能并且由此影响效率以及涡轮增压器的压缩机稳定性以及机械性能例如压缩机叶轮的叶片振动。由此从流体力学方面来说需要的是，朝向压缩机叶轮的气体流入是尽可能均匀的并且仅仅尽可能少的压力损失产生。为此，在现代的涡流增压器中使用进入锥体(Einlaufkonus)，其对于过滤器式消声器和空气吸入接头来说实施成相同的。由此，对于两种空气进入部方案得到在压缩机之前相似的流动状态。

在破裂情况中(压缩机叶轮在高转速时破裂)，由于安全规章必须保证，没有部件离开涡轮增压器。当压缩机叶轮破裂时，插入壁的进入棱边由于塑性变形而轴向地在朝向空气进入部的方向上移动。由此耗尽(aufbrauchen)在空气进入壳体中的进入锥体的离开平面和插入壁中的流动通道的进入平面之间的间隙宽度(Spaltmass)，并且这可导致在进入锥体的区域中在插入壁和空气进入壳体之间的接触。在这种情况中，插入壁在撞击到进入锥体上时将轴向的冲击传递到空气进入壳体上。这可导致在空气进入壳体处的固定法兰断裂或者导致在该法兰处的螺栓连接失效。

需要一种这样的用于空气进入通道的实施方案，即其使在封拦情况中出现的作用到空气进入壳体上的轴向冲击最小化，而不会显著干扰朝向压缩机的气体流入。

一种选择是，增大在空气进入壳体中的进入锥体的离开平面和插入壁中的流动通道的进入平面之间的间隙宽度。通过增大在空气进入壳体中的进入锥体的离开平面和插入壁中的流动通道的进入平面之间的间隙宽度，仅仅在出现插入壁的大的塑性变形时才发生在插入壁和进入锥体之间的接触。缺点是潜在的更高的气体流入损失以及由此更低的压缩机效率。

另一选择是，在潜在的接触区域中通过轴向槽口局部针对性地削弱进入锥体。通过该轴向的槽口消除了在空气进入壳体的离开平面中连续的环形横截面。由此在撞击时在插入壁的局部撞击区域中导致应力集中。通过碰撞引起的压应力不再能够分布到进入锥体的(通过槽口中断的)环形横截面上。这导致进入锥体的单个节段的失效和折断(Herausbrechen)。这是期望的效应。通过能量通过变形降低并且提供足够路程供插入壁变形使用，由于单个节段从进入锥体中折断(一个节段从一个槽口伸延到另一槽口)减小了传递到整个空气进入壳体上的轴向冲击。由此减小了以下与封拦相关的风险：

·空气进入壳体的法兰失效

·在法兰连接中的螺栓折断

·空气进入壳体结构从涡轮增压器上飞离(absprengen)。

然而，由于通过槽口干扰了朝向压缩机叶轮的气体流入并且产生了压力损失，该措施对压缩机效率有负面影响。附加地，通过槽口可提高压缩机叶片的机械负载，因为这可产生压缩机叶片的附加的流动引起的振动激励。

发明内容

本发明的目标在于，如下优化废气涡轮增压器的压缩机的气体流入区域，即在破裂情况中可在保持高质量气体流入的情况下使结构负载最小化。

根据本发明，这通过以下方式实现，即在空气进入壳体处的进入锥体在与压缩机的插入壁的潜在接触区域中通过位于外部的轴向引导的切口局部针对性地被削弱。该切口从外部被引入进入锥体中直至剩余深度，从而进入锥体的向外限制流动通道的壁从内部保持完整。由此，在切口的区域中构造了理论断裂部位，其在负载作用下屈服(nachgeben)。在撞击时在插入壁的局部撞击区域中出现应力集中。通过碰撞引起的压应力导致理论断裂部位中的至少一个断裂，由此消除了在空气进入壳体的离开平面中连续的环形横截面。该压应力由此不再可分布到进入锥体的通过至少一个断裂部位中断的环形横截面上。导致了进入锥体的单个节段的失效和折断。通过能量通过变形降低并且提供足够路程供插入壁变形使用，由于由理论断裂部位限制的单个节段从进入锥体中折断减小了传递到整个空气进入壳体上的轴向冲击。

由此，利用了具有槽的已知设计的优点，然而不必承受其缺点。