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技术领域

本发明涉及一种内燃机，其具有燃烧发动机(Verbrennungsmotor)、废气线路、新鲜气体线路(Frischgasstrang)、带有集成到废气线路中的涡轮和集成到新鲜气体线路中的压缩机的废气涡轮增压器以及具有调整器(Trimsteller)，通过调整器能够改变压缩机入流(Verdichteranstr?mung)的横截面。

背景技术

经由燃烧发动机的新鲜气体线路所输送的新鲜气体在压缩机中被压缩。在此，压力提升取决于压缩机的工作轮(Laufrad)的转速以及经由工作轮所引导的新鲜气体的质量流(Massenstrom)。在压缩机特性场(Verdichterkennfeld)的泵极限(Pumpgrenze)的方向上由于相对于圆周速度减小的流入速度工作轮叶片的进入棱边的流入在压力侧增加地实现，也就是说，流入的发生持续增加。从该发生的与运行点相关的极限值、泵极限起，流动在进入棱边处剥离且在压缩机中的流动变得不稳定。

在泵极限的范围中，在压缩机的壳体轮廓的区域中形成少脉冲的流体的回流区(Rückstr?mgebiet)。该所谓的回流泡(Rückstr?mblase)由于涡旋和混合损失在泵极限的方向上导致压缩机效率的下降。但在工作轮的轮毂轮廓(Nabenkontur)的区域中，多脉冲的且损失较少的核心流动(Kernstr?mung)还接近泵极限伸延通过压缩机，该核心流动确定质量流量(Massendurchsatz)和压力建立(Druckaufbau)。

调整器用于使在高压缩比的情况下压缩机特性场的泵极限向低质量流的方向移动。同时，调整器可在泵极限的范围中引起压缩机效率的提升。对此，调整器包括一装置，通过其能够改变流入横截面(在其中压缩机的工作轮被流入)。通过如此实现的调整器的喷嘴效应(Düsenwirkung)，随着调节干预(Regeleingriff)增加(流入横截面减小)可将压缩机入流更强地聚集到压缩机工作轮的靠近轮毂的流动横截面上。由此，更少的流体流到回流泡的少脉冲的且有损失的区域中并且使在靠近轮毂的区域中的核心流动加速且由此附加地稳定。在压缩机的靠近轮毂的区域中的流动的加速附加地导致压缩机入流的抽吸侧移动，这可有助于流动的进一步稳定化。核心流动的稳定化导致压缩机特性场的泵极限期望地向废气的较少的质量流移动。在不期望的调节干预(调整器完全打开)下，在压缩机之前尽可能开启新鲜气体线路的整个横截面，从而在压缩机入流中尽可能不产生附加的摩擦或节流损失。压缩机效率和压缩机特性场的宽度因此在堵塞界限(Stopfgrenze)的方向上不显著地被调整器负面影响。

通过借助于调整器泵极限的移动和同时压缩机效率的提升可改善增压的内燃机的动态响应特性以及部分负载运行(Teillastbetrieb)。通过改善的系统效率，在部分负载范围中的排气背压(Abgasgegendruck)可降低，由此内燃机的消耗降低。通过效率提升和泵极限的移动，最大的发动机扭矩可在发动机转速较低时已能够达到且因此改善内燃机的瞬态响应特性。

这种类型的内燃机由文件DE 10 2010 026 176 A1已知。那里的调整器包括锥体(Konus)，其在一实施形式中由多个薄片(Lamelle)构成。薄片布置在两个层中，其中，每层的薄片彼此相间隔且这两层彼此旋转错位，使得一层的薄片遮盖在相应另一层的薄片之间的间距。借助于可在纵轴方向上移动的、在外侧围绕薄片的环可使薄片的构造锥体的排出横截面(Austrittsquerschnitt)的端部径向移动。由此，排出横截面的和因此流入横截面(在其中压缩机的工作轮被流入)的尺寸改变。

在当今的内燃机中越来越多地使用低压-废气再循环(ND-AGR)以达到法律规定的排放极限值。在废气涡轮增压器的涡轮下游所取出的废气在此经由输送在废气涡轮增压器的压缩机之前被导入且与新鲜气体一起被压缩机抽吸。在此，再循环的废气的导入应在压缩机之前尽可能靠近地实现，以避免在新鲜气体中的不期望的冷凝物形成或者保持较少。为了调节ND-AGR率，大多将调节阀集成到在压缩机入口之前的ND-AGR导入管路中。

不仅ND-AGR的输入管路而且调整器受功能限制应尽可能近地布置在压缩机的工作轮之前，这导致竞争的结构空间情况。

发明内容

从该现有技术出发，本发明目的在于说明一种用于将ND-AGR集成到这种类型的内燃机中的有利的可能性。

该目的通过一种根据独立权利要求1的内燃机来实现。其有利的设计方案是从属权利要求的内容且由本发明的接下来的说明得出。

带有(至少一个)燃烧发动机、(至少一个)废气线路、(至少一个)新鲜气体线路、具有(至少一个)集成到废气线路中的涡轮和(至少一个)集成到新鲜气体线路中的压缩机尤其径向压缩机的(至少一个)废气涡轮增压机以及带有(至少一个)调整器(通过其可改变压缩机入流的横截面)的这种类型的内燃机根据本发明具有(至少一个)低压废气再循环(ND-AGR)，通过其将废气在涡轮下游从废气线路中取出且可在压缩机上游导入新鲜气体线路中，其中，ND-AGR的(至少一个)通入口(Mündung)布置在调整器的区域中、也就是说在新鲜气体线路的与调整器或调整器的改变压缩机入流的横截面的元件相同的区段中。

通过将ND-AGR的通入口集成到调整器中可实现，不仅调整器而且ND-AGR的通入口尽可能靠近压缩机工作轮的进入侧布置。由此解决这两个部件的结构空间竞争(Bauraumkonkurrenz)。

通过内燃机的根据本发明的设计还可实现另外的优点，如这接下来所指出的那样。尤其有利地可设置成，通入口的集成和调整器或改变压缩机入流的横截面的元件的设计被选择成使得还可借助于调整器控制或调节被导入新鲜气体线路中的废气的量。可动的、改变压缩机入流的元件相应地优选地可布置和构造成使得其用作用于ND-AGR的控制阀或调节阀。该设计方案可尤其有利地实现，因为燃烧发动机的可合理地使用ND-AGR的运行区域通常与压缩机在泵极限附近相应的运行相联系。尤其ND-AGR率的提高可与压缩机在压缩机特性场中的运行点在泵极限的方向上的移动相联系，从而优选地可设置成，调整器在压缩机入流的横截面减小时增大用于废气的通过横截面(Durchlassquerschnitt)。相应地，经由ND-AGR导回的废气的量可成比例于流入横截面的减小通过调整器来提高。

在流入横截面的减小对于压缩机的运行不再必需且因此还应被避免的燃烧发动机的运行状态，为了避免节流损失，通常也不再需要经由ND-AGR的废气再循环。因此优选地可设置成，通过横截面可借助于调整器完全封闭。

调整器在一优选的设计方案中可具有布置在管形的壳体(新鲜气体线路的区段)内的、漏斗形的壁系统(Wandsystem)，其中，壁系统的排出横截面通过壁系统的或多或少实现的张开可改变，且其中，用于废气的通过横截面构造在壁系统与壳体之间。特别优选地，ND-AGR的通入口在此可布置在壁系统的区域中。相应地，壁系统可用作用于ND-AGR的AGR阀的阀体，其中，壁系统在完全张开、也就是说压缩机工作轮的流入横截面尽可能最大时使用壳体的区段作为阀座。这是借助于调整器、结构简单地且因此成本有利地实现再循环的废气的调节。然而即使调整器可承担AGR阀的功能，也可设置有单独的AGR阀。当应实现ND-AGR的独立于调整器或独立于其对AGR再循环率(AGR-Rückführrate)的影响的调节时，这尤其可以是有利的。

在优选的设计方案中壁系统可具有多个第一壁元件(其在周向上彼此相间隔地环形地来布置)和多个第二壁元件(其在周向上彼此相间隔地环形地来布置)，其中，第二壁元件遮盖在第一壁元件之间的间距。此外，调整器可具有(例如电气地、气动地或液压地操纵)调节装置，借助于其第一和/或第二壁元件的构造排出横截面的端部可在径向上移动。以该方式，可以结构上简单的方式来提供可调节的、漏斗形的壁系统，其不使用高弹性材料、例如弹性体(Elastomer)也可以。壁元件因此有利地可由很大程度上硬的材料且尤其(多个)金属(例如钢)来构造。

调节装置可具有位置识别，其可将壁系统的相应的位置反馈到内燃机的调节电子设备(例如发动机控制器)处，以便将调整器针对性地调整到内燃机的运行点处。

为了能够接受由壁元件的排出横截面的变化产生的角度改变，此外优选地可设置成，壁元件可旋转地支承在构造壁系统的进入横截面的端部处。

在此特别优选地可设置成，壁元件中的至少一些跷板式地(wipenartig)来支承，从而在这些壁元件的构造排出横截面的端部径向指向内移动时使这些壁元件的构造进入横截面的端部径向向外移动，这与(至少一个)弹簧元件的弹性预紧相联系。由此以简单的方式可利用壁系统弹簧加载到其打开的位置中来实现可旋转的支承。

壁元件还可(至少部分地)在构造壁系统的进入横截面的端部处固定地张紧，其中，角度变化通过壁元件的弹性变形来接受。因为变形在此比较小，这也可在例如由(多个)金属构成的壁元件中实现。由此必要时可落到用于将壁系统加载到其打开的位置中的附加的弹簧元件上。

优选地可设置成，壁元件具有U形的横截面，其中，每个第一壁元件的自由的边腿(Schenkel)的端部分别位于第二壁元件上(且反之亦然)。由此对于在第一壁元件与第二壁元件之间的滑动的相对运动可将阻力保持较小。此外由此可限制壁系统的最大张开。

调节装置的优选的结构简单的设计方案可包括带有一个或多个引导槽的调节环(Verstellring)，其中，第一和/或第二壁元件在引导槽中被引导成使得调节环的旋转引起第一和/或第二壁元件的构造排出横截面的端部的径向移动。

根据权利要求7至11的调整器的设计方案独立于在调整器的区域中ND-AGR的通入口且相对于已知的调整器具有相关的优点。这些设计方案因此是独立于此的发明。

附图说明

接下来根据在附图中所示的实施例来详细阐述本发明。其中：

图1以示意性图示在第一实施形式中显示了排出横截面完全打开的调整器以及根据本发明的内燃机的压缩机；

图2显示了沿着图1中的剖切平面II-II穿过根据图1的调整器的横截面；

图3显示了由根据图1的调整器和压缩机组成的单元，然而调整器的排出横截面减小；

图4显示了沿着图3中的剖切平面IV-IV穿过根据图3的调整器横截面；

图5在第二实施形式中显示了排出横截面完全打开的调整器以及根据本发明的内燃机的压缩机；

图6显示了由根据图5的调整器和压缩机组成的单元，然而调整器的排出横截面减小；

图7以第一透视图在第三实施形式中显示了用于根据本发明的的内燃机的调整器的调节装置和可调节的壁系统；以及

图8以第二透视图显示了由根据图7的壁系统和调节装置组成的单元。

具体实施方式

图1和3以示意性的纵剖面显示了径向压缩机10以及用于根据本发明的内燃机的调整器12的第一实施形式。

调整器12包括管形的壳体14，其可在径向压缩机1上游集成到内燃机的新鲜气体线路中。在此，壳体14在下游直接在进入侧与径向压缩机10连接。在壳体14内布置有壁系统16，其在当前实施例中包括两个半壳形或叶片形的壁元件18，壁元件在其上游的端部处可旋转地支承在壳体14的内侧处。在这些端部处，两个壁元件18具有大致半圆形的横截面。在下游的端部的方向上，壁元件18的部分圆形的横截面的长度连续减小，其中，在图1至4中上部所示的壁元件18的长度减小高于下部的壁元件18的长度减小。当借助于未示出的调节装置使壁元件18向内摆动时，这使上部的壁元件18能够沉入下部的壁元件18中(见图4)，由此自由的下游的端部径向(关于调整器的纵轴线20)向内移动。通过该摆动，使壁系统16或调整器12的排出横截面的大小相对于完全打开的位置(如其在图1中所示)减小(见图3)。同时实现排出横截面的形状从大致圆形改变成椭圆形。排出横截面的减小引起流过调整器12的新鲜气体聚集到径向压缩机10的工作轮22的中心区段上且因此引起与调整器12的完全打开的位置相比径向压缩机10的流入横截面的减小。

下部的壁元件18还用作ND-AGR的AGR阀，ND-AGR在调整器12的壁系统16的区域中通到其壳体14中。在调整器12完全打开的情况下，下部的壁元件18完全遮盖ND-AGR的通入口24，从而基本上不发生废气再循环。随着调整器12的排出横截面越来越减小，下部的壁元件18开启变宽的、部分圆形的环状缝隙(Ringspalt)，废气通过其可从ND-AGR流到径向压缩机10中。

图5和6显示了在相对于根据图1至4的实施形式变型的实施形式中的径向压缩机10和调整器12。

调整器12包括壳体14，其不可动地布置在由径向压缩机10的壳体26构造的容纳部中。在调整器12的壳体14内布置有漏斗形的壁系统16，其由多个条带形的带有部分圆形的横截面的壁元件28,30来构造。壁系统16相应于如其在图7和8中所示的壁系统16。壁元件28,30布置在两个同轴的圆形的层中且具有U形横截面，也就是说其除了条带形的、在横截面中部分圆形的基础区段之外分别还包括两个从其大约以直角延伸的边腿，其中，处于内部的第一层的(第一)壁元件28的边腿径向指向外，而处于外部的第二层的(第二)壁元件30的边腿径向指向内。这两个层中的每个的壁元件28,30此外彼此相间隔地来布置，其中，在两个层之间设置有旋转错位，从而每个层的壁元件28,30遮盖相应另一层的间隙。由此产生大致封闭的、漏斗形的壁系统16。这两个层的壁元件28,30经由边腿的比较小面积的端部棱边(Endkante)接触，由此可实现壁元件28,30在彼此上相对少阻力的滑动。此外，壁元件28,30的边腿构造终端止挡，其限制壁系统16的张开。

还在完全打开的状态中漏斗形的壁系统16的或多或少实现的张开、也就是说壁元件28,30的自由的下游的端部的径向移动在根据图5和6的实施例中借助于移动环32(其在外侧围绕壁元件28,30且借助于调节装置34可在其纵轴线的方向上移动)实现。壁元件28,30的上游的端部可旋转或摆动地来支承，从而由于自由端部的径向移动而出现的角度改变不借助于壁元件28,30的变形来平衡。支承环36用作用于可旋转的或跷板式的支承的支承元件，支承环具有与壁元件28,30的数量相应的数量的缝形开口，壁元件28,30的狭窄的端部区段延伸通过缝形开口。借助于例如由弹性体构成的弹簧环38将壁系统16加载到其完全打开的位置(见图5)中。弹簧环38由第一壁元件28中的每个的端部区段大约半圆形地包围。由于壁元件28,30在支承环36中跷板式的支承，壁元件28,30的自由的端部的指向内的径向移动引起端部区段的指向外的径向移动且因此结合弹簧环38的(增加的)弹性预紧引起弹性的周缘增大(Umfangsvergr??erung)。

在径向压缩机10的壳体26中伸延有通入通道40，其设置用于联接到根据本发明的内燃机的ND-AGR处。通入通道40在壁系统16的区域中通到调整器12的壳体14中。从通入通道40中出来的废气因此可在环形地围绕壁系统16的环腔42中扩散。在调整器12的完全打开的状态中，壁元件28,30的自由的端部贴靠在径向压缩机10的进入通道的棱边44处。由此在很大程度上避免废气从环腔42溢流到径向压缩机10的进入通道中。随着调整器12的排出横截面越来越减小，由于壁元件28,30的自由的端部径向向内移动，开启变宽的圆形的环状缝隙，通过其废气可从环腔42流到径向压缩机10中。

在图7和8中示出了调节装置34的备选的设计方案，如其可应用在根据图5和6的调整器12中那样。调节装置34包括调节环46，其具有与第二壁元件30的数量相应的数量的倾斜伸延的引导槽48。在引导槽48中的每个中可移动地支承有引导螺栓50。引导螺栓50分别经由固定臂52与第二壁元件30中的一个相连接。由于引导槽48的倾斜取向，调节环46的旋转引起引导螺栓50和因此第二壁元件30的径向移动。第二壁元件30在向内径向移动时带动第一壁元件28。反之，在向外径向移动时借助于弹簧环38的加载负责使第一壁元件28跟随第二壁元件30的运动。

附图标记清单

10 径向压缩机

12 调整器

14 壳体

16 壁系统

18 壁元件

20 纵轴线

22 工作轮

24 通入口

26 壳体

28 第一壁元件

30 第二壁元件

32 移动环

34 调节装置

36 支承环

38 弹簧环

40 通入通道

42 环腔

44 棱边

46 调节环

48 引导槽

50 引导螺栓

52 固定臂。