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技术领域

本发明涉及涡轮增压器（特别地，排气涡轮增压器）的压缩机，其具有专利权利要 求1的前序部分所述的特征。

背景技术

由于火花点火式发动机的优化，并且其目标在于降低消耗，因此对涡轮增压器的 工作范围的要求与日俱增。这么做的最重要原因是：当发动机处于部分负载下时，发动机以 尽可能最低的速度但在高扭矩下运行以提高效率。为此目的，需要高的增压压力和相对低 的体积流量。因此，必须针对较广的体积流量范围来优化至压缩机轮的接近流（approach flow）。为了满足更高未来要求的需求使得有必要实现可切换的接近流，从而使得能够根据 体积流量来选择较大或较小的流截面。因此，有可能的是，不仅能够在大的体积流量下而且 能够在小的体积流量下实现压缩机叶片的足够高的接近流速度。在较低接近流速度但在较 高压缩机速度下，至叶片边缘的接近流过于急剧，从而引起流分离。此操作范围称为喘振极 限。

为了解决这些问题，已研发了具有产生涡流的空气导管的涡轮增压器，从而有助 于改进在低接近流速度下至压缩机叶片的接近流角度。但是，这些设计导致全负载下的不 必要的流动阻力。

在另外的解决方案中，经由压缩机入口中的环形导管来馈送回已经压缩的空气。

尽管进气体积较小，但仍能够由此获得压缩机中较高的流速。但是，由于这种解决 方案损害了广泛范围内的增压器的效率，所以涡轮机的功率不足以驱动载客车辆应用中的 压缩机。

DE102010026176A1描述了一种系统，其中在较低发动机速度下通过减小接 近流截面来增加流速。为此目的，将机械上相对复杂的零件直接安装在压缩机入口中。此 处，关键的会是不存在可用于此装置的足够安装空间，并且关于循环次数和温度负载存在 稳健性的问题。

用于稳定压缩机的特征图的装置和方法是从DE102010026176A1已知的。具 有可变角度的锥体布置在位于压缩机入口区域中的壳体的内壁上。通过改变锥角，因此能 够改变压缩机轮的接近流截面。

具有专利权利要求1的前序部分所述的特征的压缩机是从WO2013/166626A1所 已知的。在这种情况下，压缩机入口具有内管和围绕内管的外管，其中，内管被引导朝向压 缩机叶片的径向内区域。内管的通道截面能够借助于关闭装置被至少部分地关闭。

发明内容

本发明的根本目标是提供在开头所描述类型的压缩机，所述压缩机虽然具有特别 简单设计的压缩机入口，但其仍能够以特别通用的方式进行操作。

根据本发明，此目标在所述类型的压缩机中借助于专利权利要求1的特征化特征 来实现。

根据本发明的解决方案是基于将压缩机入口分成两个区域（即，内区域和围绕内 区域的环形外区域）的原理。内区域由内管的通道截面形成，而环形外区域由外管的通道截 面形成。由于两个区域能够至少部分地被关闭，所以能够经由两个管的整个通道截面或者 仅经由环形外区域（外管的通道截面）或仅经由内区域（内管的通道截面）来供应压缩机叶 片。由于通道截面也有可能仅部分地被关闭，所以在每种情况下也有可能经由相对应的通 道截面或经由两个通道截面进行部分供应。

因此，压缩机入口的通道截面能够简单地通过关闭而被减小，其中，在中心内区域 中或者在径向环形外区域中执行关闭。通过（部分地）关闭内管，能够增加外管中的流速。相 反地，通过（部分地）关闭外管，能够增加内管中的流速。以此方式，能够针对广泛的体积流 量范围来优化至压缩机轮的接近流。根据体积流量，能够选择较大或较小的流截面。不仅能 够在高的体积流量下而且能够在低的体积流量下实现至压缩机叶片的足够高的接近流速 度。

压缩机入口包括布置成彼此邻近的两个管，其中一个管进入另一个管的内部并且 随着内管在外管中延伸其延伸直至压缩机壳体。此处，因此，来自集管的压缩机入口分成彼 此邻近布置的两个管，这两个管接着转变成内管和围绕内管的外管。此实施例具有以下优 点：能够通过相对简单的机构来执行对两个管（内管和外管）的关闭。在此布置中，布置成彼 此邻近的管中的至少一者（也就是说）具备关闭装置。因此，关闭装置被布置在分离的管的 区域中，而非布置在同心管（内管和外管）的区域中，因此使得其能够具有相对简单的设计。 例如，滑块或简单的风门片能够用作此处的关闭装置，其中，风门片是尤其优选的，因为其 提供特别简单的关闭机构。

这一类的解决方案使得有可能使用尤其简单的风门片来使截面变窄，而非具有复 杂构型的可变的孔板。在此情况下，风门片布置在离压缩机壳体一距离处，即，不在同心管 的区域中而是在分离管的区域中，使得关闭装置或风门片并不直接位于压缩机壳体的入口 区域中，并且由此有可能相对简单地来解决安装空间和温度问题。

如所提及的，根据本发明，能够至少部分地关闭外管和/或内管的通道截面。相对 应的风门片或滑块因此能够在布置在彼此邻近布置的两个管中，但这一类的关闭装置也有 可能仅布置在这些管中的一者中。如果风门片布置在彼此邻近布置的两个管中，则例如有 可能在压缩机运行期间选择是压缩机叶片的外区域还是内区域来接收接近流。

作为本发明的一项发展，压缩机具有致动器，所述致动器根据相关联的内燃发动 机的操作参数来控制关闭装置。此类的致动器能够（例如）根据发动机负载来控制关闭装 置。在一个特定实施例中，单个致动器控制两个管的关闭装置。

例如，致动器在此背景下以此方式操作，使得在从全负载至部分负载的过渡期间， 关闭外管的第一通道截面（例如，闭合相对应的风门片），并且仅当负载中存在进一步减小 时，才节流内管的通道截面（例如，部分地闭合相对应的风门片）。

在本发明的又另外的实施例中，关闭装置能够代替集管中的节流阀。

附图说明

下文结合附图借助于一个说明性实施例来详细解释本发明。单个的图示出了穿过 涡轮增压器的压缩机的入口区域的纵向剖面。

具体实施方式

在相对应的示意性剖面图示中，示出了具有相关联的压缩机入口12的压缩机壳体 1。具有相对应的压缩机叶片（仅示意性地指示）的压缩机轮2位于压缩机壳体1中。空气从进 气过滤器（未示出）流出并流入到集管3中，并且从此处流入到压缩机入口12中。在邻近集管 3处，压缩机入口12具有布置成彼此邻近的两个分离的管4、5，集管3合并至这两个管中。图 中所示的上管4延伸到下管5中，并且因此形成两个同心管（即，内管7和外管6）并且邻近在 压缩机入口12的区域中的压缩机壳体1。在这种情况下，内管7被引导朝向径向内区域，且外 管6被引导朝向压缩机叶片的径向外区域。在截面方面，内管7具有圆形的空气通道截面，而 外管6具有环形的空气通道截面。

来自集管3的空气因此在压缩机的方向上既能够经由管4和后面的内管7又能够经 由管5和后面的外管6来流入到压缩机壳体1中，并且在不同径向区域中作用在压缩机叶片 上。

在布置成彼此邻近的管4、5的区域中，关闭装置布置在所述管中。在此布置中，这 些是风门片8、9，借助于这些风门片能够完全或部分地关闭相对应的管通道截面。当风门片 8关闭管5及因此关闭外管6时，于是空气仅经由管4和内管7到达压缩机。相反地，当风门片9 关闭管4及因此关闭内管7时，于是空气仅经由管5和外管6到达压缩机。当两个风门片8、9打 开时，空气经由两个管6、7的通道截面来接近压缩机叶片。

借助于致动器10（示意性地示出）来控制风门片8、9，所述致动器由相关联的机动 车辆的控制单元11来控制（即，根据相应的负载状态）。对于全负载下的发动机操作而言，例 如，风门片8是打开的，从而允许使用压缩机的完整接近流截面（两个管6、7的完整通道截 面）。但是，如果在较低发动机速度和较低气流速率下需要较高增压压力（例如，在米勒循环 中），则接近流速度太低，以至于在较高压缩机速度下不能避免在压缩机叶片的前缘处发生 流分离。增压器于是超出喘振极限来操作，引起增压压力的明显下降。由于所产生的接近流 角度是从压缩机轮的相应周向速度和接近流速度所获得的，所以必须增加接近流速度以在 较低气流速率下且在较高增压压力下进行操作。为了增加接近流速度，将风门片8闭合，使 得全部进气质量流经管4和后面的内管7。以此方式，空气仅作用在压缩机叶片的径向内区 域上。

但是，根据叶片几何结构，更有利的做法也可以是：不将气流集中在中心而是将其 馈送到压缩机叶片的外区域。如果这是期望的，则闭合风门片9并且打开风门片8。

在此处所示的实施例中，两个风门片8、9是由单个致动器10所控制的。在此布置 中，能够以此方式来设计相关联机构，使得（例如）在从全负载至部分负载的过渡期间，首先 闭合风门片8，并且仅在负载中存在进一步减小时风门片9才开始节流。