[发明专利]用于内燃发动机的增压装置的包括虹膜式隔板机构的径流式压缩机、增压装置和虹膜式隔板机构的薄片

说明书

本发明涉及一种用于内燃发动机的增压装置（1）的包括虹膜式隔板机构（50）的径流式压缩机（30）。本发明还涉及增压装置（1），其包括径流式压缩机（30）和用于虹膜式隔板机构（50）的薄片（52）。径流式压缩机（30）具有：压缩机轮盘（13），其可旋转地固定到可旋转地安装的转子轴（14）；和新鲜空气供应通道（36），其用于将新鲜空气质量流量（FM）传送到压缩机轮盘（13）。虹膜式隔板机构（50）布置在压缩机轮盘（13）的上游，使得用于相对于压缩机轮盘（13）流动的新鲜空气质量流量（FM）的流动截面可以至少在子区域上可变地调节。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的增压装置的包括虹膜式隔板（irisdiaphragm）机构的径流式压缩机(30)。本发明还涉及一种具有径流式压缩机的增压装置，以及一种用于径流式压缩机的虹膜式隔板机构的薄片。

背景技术

增压装置越来越多地用于增加内燃发动机的功率，尤其是在机动车辆内燃发动机中。越来越多的情况下，这样做的目的是为了对于相同功率甚至增加的功率减小内燃发动机的整体尺寸和重量，同时根据这方面越来越严格的法律要求，减少燃料消耗并因此减少CO₂排放。作用原理在于增加内燃发动机的进气道中的压力，从而使内燃发动机的燃烧室更好地充满大气中的氧气。这样，在每个燃烧过程中可以转化更多的燃料，例如汽油或柴油，即可以增加内燃发动机的功率。

这种增压装置的一个具体示例是废气涡轮增压器，它利用废气流中包含的能量在进气道中产生压力。为此，废气涡轮增压器具有布置在内燃发动机废气道中的废气涡轮、布置在进气道中的径流式压缩机和布置在废气涡轮和径流式压缩机之间的转子轴承。废气涡轮具有涡轮壳体和布置在涡轮壳体中的涡轮叶轮，涡轮叶轮由废气质量流驱动。径流式压缩机具有压缩机壳体和布置在压缩机壳体中的压缩机叶轮，压缩机叶轮累积升压压力。涡轮叶轮和压缩机叶轮布置成在被称为转子轴的公共轴的相对端上共同旋转，从而形成所谓的涡轮增压器转子。转子轴穿过布置在废气涡轮和径流式压缩机之间的转子轴承在涡轮叶轮和压缩机叶轮之间轴向地延伸，并且相对于转子轴轴线在径向方向和轴向方向上可旋转地安装在所述转子轴承中。根据这种构造，由废气质量流驱动的涡轮叶轮经由转子轴驱动压缩机叶轮，从而相对于空气质量流增加在径流式压缩机后面的内燃发动机的进气道中的压力，并由此确保燃烧室更好地充满大气氧气。

作为替代方案，在这种增压装置中，也可以使用例如电动马达驱动单元来驱动径流式压缩机，而不是废气涡轮。这种增压装置也被称为“E升压器”或“E增压器”。

径流式压缩机的操作行为由“压缩机特性线图”表征，该特性线图描述了不同压缩机旋转速度或圆周速度下压力累积与质量流量的关系。径流式压缩机的稳定且可用的特性线图由朝向低流量的“喘振极限”、朝向高流量的“扼流极限”以及结构力学方面的最大旋转速度极限来限定。在使废气涡轮增压器适配于内燃发动机的过程中，选择径流式压缩机，其具有尽可能适合内燃发动机的压缩机特性线图。这里应满足以下先决条件：

- 发动机满负荷曲线应完全在可用的压缩机特性线图内；

- 应保持如由车辆制造商要求的关于特性线图极限的最小间隙；

- 最大压缩机效率应在内燃发动机的额定负荷和较低低端扭矩的范围内可用；和

- 压缩机轮盘应具有最小惯性矩。

在没有额外措施的情况下，用常规的径流式压缩机只能在有限的程度上同时满足上述所有先决条件。例如，由于相反的趋势，会出现以下相互冲突的目标：

- 径流式压缩机的惯性矩的减小与特性线图宽度和峰值效率的最大化，

- 在较低低端扭矩的区域中扫气的减少与特定额定功率的最大化，

- 响应的改善与内燃发动机的特定额定功率的增加。

所述的冲突目标可以通过压缩机设计来解决，该压缩机设计具有宽的特性线图，在发动机的满负荷曲线上具有最小的惯性矩和最大的效率。