[发明专利]用于内燃机的增压装置的压缩机、节气门模块和用于内燃机的增压装置

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的增压装置（1）的压缩机（30），该压缩机（30）具有：‑ 压缩机壳体（31），其中压缩机轮（13）旋转地联合地布置在转子轴（14）上；‑ 空气进料通道（36），该空气进料通道（36）用于将空气质量流（LM）引导到压缩机轮（13）。压缩机（30）具有节气门模块（70），该节气门模块（70）具有：‑‑ 虹膜式隔膜机构（50），该虹膜式隔膜机构（50）布置在压缩机轮（13）的上游并且具有多个薄片（52），并且被设计成通过薄片（52）来关闭或打开隔膜孔口（55），从而允许可变地调节进入压缩机轮（13）的空气质量流（LM）的流动截面；‑‑ 节气门模块壳体（71），该节气门模块壳体（71）至少部分地限定空气进料通道（36），并且虹膜式隔膜机构（50）布置并安装在该节气门模块壳体（71）中和/或在该节气门模块壳体（71）上；和‑‑ 致动器（56），该致动器（56）安装在节气门模块壳体（71）上并且机械地联接到虹膜式隔膜机构（50）以对其进行致动。节气门模块（70）形成为结构单元，该结构单元与压缩机壳体（31）分离，并且通过节气门模块壳体（71）法兰安装在压缩机壳体（31）上。本发明还涉及节气门模块（70）和增压装置（1）。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的增压装置的压缩机、用于增压装置的压缩机的节气门模块，和用于内燃机的增压装置。

背景技术

诸如排气涡轮增压器的增压装置越来越多地用于增加机动车辆内燃机中的功率。越来越频繁地，这样做的目的是为了减少相同功率或甚至更大功率的内燃机的整体尺寸和重量，并且同时关于在这方面日益严格的法律要求，降低消耗且因此降低CO₂排放。作用原理在于使用排气流中含有的能量来增加内燃机的进气道中的压力，并因此使内燃机的燃烧腔室更好地充满大气中的氧气。以这种方式，在每个燃烧过程中可转化更多的燃料，诸如汽油或柴油，也就是说，可增加内燃机的功率。

排气涡轮增压器具有布置在内燃机的排气道中的排气涡轮机、布置在进气道中的新鲜空气压缩机，和布置在其之间的转子轴承。排气涡轮机具有涡轮机壳体和布置在其中的涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮由排气质量流驱动。新鲜空气压缩机具有压缩机壳体和布置在其中的压缩机叶轮，其构建升压压力。涡轮机叶轮和压缩机叶轮旋转地联合地布置在共同的轴（该共同的轴被称为转子轴）的相对的端部上，并且因此形成了所谓的涡轮增压器转子。转子轴通过布置在排气涡轮机和新鲜空气压缩机之间的转子轴承在涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间轴向延伸，并且相对于转子轴轴线在径向和轴向方向上可旋转地安装在所述转子轴承中。在此构造中，由排气质量流驱动的涡轮机叶轮通过转子轴驱动压缩机叶轮，从而相对于空气质量流增加了新鲜空气压缩机下游的内燃机的进气道中的压力，并且因此确保了燃烧腔室更好地充满大气中的氧气。

就压缩机的操作特性而言，压缩机的特征在于所谓的压缩机特性图，该特性图描述了对于不同压缩机旋转速度或圆周速度的压力构建相对于质量吞吐量的关系。压缩机的稳定且可使用的特性图朝向低吞吐量被所谓的喘振极限界定，朝向相对高的吞吐量被所谓的阻塞极限界定，并且就结构力学而言，被最大旋转速度极限界定。在将增压装置（诸如排气涡轮增压器）适配于内燃机时，选择具有对于内燃机而言尽可能合宜的压缩机特性图的压缩机。在此应满足以下前提条件：

- 发动机的满负荷曲线应完全位于可使用的压缩机特性图内；

- 应维持如车辆制造商所要求的相对于特性图极限的最小间隙；

- 在额定负载下以及内燃机的低端最高扭矩范围内，应可获得最大压缩机效率；和

- 压缩机轮应具有最小的惯性矩。

对于常规压缩机，在没有附加措施的情况下，则只可能在有限的范围内同时满足提及的所有前提条件。例如，相反的趋势将产生以下相矛盾的目标：

- 减少压缩机的惯性矩，并且最大化特征图宽度和峰值效率，

- 减少低端最高扭矩区域的扫气，并且最大化比额定功率，

- 改善响应行为，并且增加内燃机的比额定功率。