專利名稱：用于運行壓縮機的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于運行壓縮機的方法，該壓縮;〖幾向一個在出口側 與其配置的內燃機供給被壓縮到 一 個增壓壓力的空氣，其中該增壓壓力 可以減小，其方法是該壓縮的空氣至少部分地通過一個泄壓閥排出。
本發明此外涉及一種壓縮機，尤其用于內燃機。
背景技術：
開頭所述類型的以及相應的壓縮機的運行方式已由
DE102005010792A1已知。在那里使用了構造成所謂的循環空氣分流閥 (Schubumluftventil)的泄壓閥，用于快速減小由壓縮機產生的增壓壓 力，其中將壓縮空氣引導到壓縮機入口處的低壓側。由此通過一個含有 該循環空氣分流閥的旁通管路產生循環流動等，該旁通管路將壓縮機的 高壓側與其低壓側連接起來。
所述的常規方法在使用循環空氣分流閥情況下雖然可以快速減小 增壓壓力，但是在通過循環空氣分流閥進行壓力補償方面還是有問題 的，當內燃機從內燃機的節流裝置完全打開的全負荷快速變換到節流裝 置大大地關閉的慣性運行并且接著重新全負荷運行時，必須重新產生在 壓縮機出口側的，亦即在節流裝置上游的增壓壓力。由此在發出的轉矩 方面內燃機相對于司機的轉矩愿望產生延遲的動作特性。
因此其它的常規技術方案規定，作為對旁通管道中的循環空氣分流 閥的替代或補充，在壓縮機的上游設置笫二節流裝置。該措施可以至少 在一些與運行狀態下阻止壓縮機不希望地轉移到一種泵送狀態以及在 快速負荷變換時增壓壓力的完全下降，但是需要形式為另外的執行機構 或相應復雜的控制機構的較大的結構費用。
發明內容
為此，本復明的1亡分文可:T大可還矢T的還訂萬〉3 進，使得壓縮機的動作特性和由此被供給的內燃機尤其是在負荷變換得
到改善，同時不需要增加壓縮機在結構或控制機構方面的復雜性。
3該任務在開頭所述類型的方法中按照本發明是這樣解決的，即將泄 壓閥排出的空氣用于驅動壓縮機的壓縮機輪。由此有利地保證被排出的 壓縮空氣的能量基本上不是處于未利用狀態，如這在具有循環空氣分流 閥的旁通系統中是這種情況，其中被排出的空氣無定向地引導到壓縮機 上游的進氣系統中。相反，按照本發明，排出的壓縮空氣中含有的能夠 被有利地用于維持壓縮機的以及可能地與其連接的轉動件的轉速或者 至少防止轉速過度地下降。本發明的原理的一個特別的優點在于，在進 行了一次正的負荷變換之后可以非常快速地建立起增壓壓力，因為壓縮 機輪的轉速在任何時候沒有具有處于低于額定轉速的轉速。
本發明的技術方案的特征在于結構費用非常小并且控制機構相應 地簡單，因為按照本發明的一種變型，由泄壓閥排出的空氣相對于常規 系統僅需要以特別的形式亦即指向地引導到壓縮機的壓縮機輪上，以實 現本發明的原理。尤其是不需要其它的執行機構。在正的負荷變換時壓
證。^于按照本發明壓縮機維持在高的轉速下，此時調節的增壓l力的 建立可特別快速地實現。
在^l安照本發明的運行方法的一個有利的實施例中，排出的空氣可以 直接地引導到壓縮機的壓縮機輪上和驅動壓縮機輪。此外排出的空氣按 照本發明也可以切向地引導到可能設有的壓縮機的導向葉片上，以按照 本發明驅動壓縮機輪。
在按照本發明的運行方法的另 一個非常有利的實施例中，其中該壓 縮機配有一個與壓縮機輪轉動連接的用于驅動壓縮機輪的渦輪機，可以 有利地將排出的空氣也直接地引導到該渦輪機上。該發明變型方案例如 應用于被組合在廢氣渦輪增壓器中并且與渦輪機一起安裝在一個公共
的軸上的壓縮^u中。
按照本發明的運行方法的效率的進 一 步提高有利地通過在入口側 對壓縮機節流實現，而增壓壓力按照本發明通過泄壓閥減小。對壓縮機 的入口側的節流減小了壓縮機必須壓縮的空氣質量流，從而由此節省的 功有利地也可以用于提高壓縮機的轉速。亦即，通過入口側的節流，使 壓縮機或包含壓縮機的廢氣渦輪增壓器在具有較高效率的運行點上運 行，由此也可以有利地實現在一次負荷中斷結束之后較快地隨后建立增 壓壓力。
4作為本發明的任務的另一個技術方案，提出了一種按照權利要求6 所述的壓縮機。
只要壓縮機是廢氣渦輪增壓器的組成部分，就可以有利地也設置一 個單獨的、與廢氣渦輪增壓器的其余的轉動件轉動連接的第二渦輪機， 它專門用于通過按照本發明由泄壓閥排出的空氣進行驅動。
一些有利的實施例是從屬權利要求的內容。
按照本發明的壓縮機由于快速動作特性而能夠特別好地適用于對 汽車的內燃機的供給，但是也可以結合其它的壓縮空氣用戶進行應用。
其它的優點、特征和細節由以下的描述中得出，其中在參照附圖下 展示了本發明的不同的實施例。其中在權利要求書和說明書中提及的特 征可以分別單獨地或以任意的組合成為本發明的本質所在。
圖1顯示了本發明的壓縮機與一個要供給的內燃機一起的示意圖； 圖2顯示了本發明的運行方法的一個實施例的簡化流程圖。
具體實施例方式
圖l顯示了一個內燃機l的簡化方框圖，該內燃機例如用于驅動一 個沒有示出的汽車。內燃機1例如可以是奧托發動機或柴油發動機并且 包括沒有詳細示出的具有一個或多個氣缸的發動機體，這些氣缸通過進 氣管la供入空氣。在進氣管la中布置一個節氣閥lb,它以已知的方式 控制供給氣缸的空氣質量流。
內燃機1的燃燒廢氣由同樣在圖1中示出的廢氣管lc排出。供給 內燃機1的空氣在圖1中用箭頭U0表示，并且由內燃機1產生的廢氣 在圖1中由箭頭120表示。
按照本發明，內燃機1具有壓縮機5，它布置在內燃機的入口側并 且向內燃機供給壓縮到一定的增壓壓力的空氣110。壓縮機5為此具有 一個沒有示出的壓縮機輪，其用于壓縮在入口側供給的空氣100。
壓縮機5例如可以由自己的驅動裝置(未示出)驅動，該驅動裝置 尤其也可以是電動構造的。但是特別優選的是，壓縮機5是廢氣渦輪增 壓器的組成部分并且由渦輪機55驅動，該渦輪機與壓縮才幾5的壓縮機 輪轉動連接，例如通過公共的軸55a連接。廢氣渦輪增壓器的渦輪機55本身以已知的方式由內燃機1產生的廢氣120驅動。之后廢氣離開包含渦輪機55的渦輪機室(未示出)，參見箭頭130。
為了能夠快速減小在進氣管la中的由壓縮機5壓縮的空氣110所具有的增壓壓力，設置了泄壓閥5a。快速減小增壓壓力例如在在內燃機1中出現負的負荷突變時是需要的并且節流閥lb被關閉，以便減小內燃機1發出的轉矩。
按照本發明，由泄壓閥5a放出的空氣110a被用于驅動壓縮機5的壓縮機輪。
在一個非常有利的第一發明變型中，例如可以規定將排出的空氣110a直接地引導到壓縮才幾5的壓縮機輪，從而壓縮機輪可以與冷空氣渦輪機相當地運轉。排出的空氣110a的空氣射流此時由于在進氣管la中的增壓壓力和在壓縮機輪入口側存在的壓力之間的壓差而將一種脈沖轉遞到壓縮機輪上，該脈沖使壓縮機輪被進一步加速或者至少阻止壓縮機輪轉速下降。這樣，即使在進氣管la中的增壓壓力減小時壓縮機輪的轉速也不會降低大大地低于額定轉速，從而按照本發明可以有利地非常迅速地再次建立起進氣管la中的增壓壓力。由此特別是在動態運行情況下如快速相繼的負荷變換時改善由壓縮機5供給壓縮空氣110的內燃機1的動作特性。
按照本發明的運行方法的另一個有利的實施例，排出的空氣110a也可以切向地引導到壓縮機5的壓縮機輪上。
本發明的運行方法的一種替代的變型規定，排出的空氣UOb不是直接地引導到壓縮機5的壓縮機輪上，而是引導到渦輪機55,后者與壓縮機輪旋轉連接，如例如在常規的廢氣渦輪增壓器中的情況那樣。
與前述的第一發明變型類似地，該變型也可以在單獨地，亦即沒有配屬的渦輪機55情況下設置的壓縮機5中應用，在本發明的運行方法的第二變型中排出的壓縮空氣UOb也可以有利地應用于阻止壓縮機輪的轉速下降。排出的空氣110b優選直接地引導到渦輪機55的導向葉片上，其在其它情況下僅僅用廢氣120加載。通過按照本發明導入被排出的空氣110b,渦輪機55和壓縮機5的壓縮機輪的轉速上升或尤其是在隨著增壓壓力的下降出現的負荷變化情況下阻止轉速繼續下降。
由本發明的方法可能產生的在渦輪機55的入口處廢氣壓力的超比廢氣泄壓閥(waste gate)(未示出) 的專門的協調的控制來避免，該廢氣泄壓閥可以以已知的方式減小布置 在渦輪機55出口側中的廢氣系統的區域中的壓力。由此保證在使用本 發明的方法時渦輪機55也始終可以在一個最佳的運行點上運行。
總之，本發明的原理可以使得廢氣渦輪增壓器的工作輪或壓縮機5 的壓縮機輪在負荷變化或負荷中斷時以同時的壓力減小進行加速或至 少保持在一個比常規方法較高的轉遞水平上，由此可以實現壓縮機5和 因而內燃機1的動作特性。
前述的方法變型的組合也是可以考慮到的。
附加地，可以有利地通過合適的節流機構(未示出)節流在入口側 輸給壓縮機5的空氣質量流100。由此保證，按照本發明由壓縮的排出 的空氣U0a， UOb中獲得的用于加速壓縮機輪的能量不必附加地還用 于壓縮在入口側輸送的不必要地大的空氣質量流，而是僅僅用于提高壓 縮機輪的轉速。
作為節流機構例如使用光闌式節流閥、節流閥和/或節氣門或高速增 壓閥或類似物。總體上該節流可以使得壓縮機5的運行點朝著較高的效 率方向移動并且也提高排出的壓縮空氣U0a至壓縮機輪的體積流。由 于在較高的效率下運行，實現了在一次先前進行的負荷中斷之后增壓壓 力的快速提高。在具有內燃機1的汽車的行駛運行中，這種情況可以通 過內燃機1的較快速的轉矩升高和明顯較短的動作特性感覺到。
按照另一個非常有利的的發明變型，排出的壓縮空氣U0b也可以 被引導到一個單獨的渦輪機(未示出)，其類似于廢氣渦輪增壓器的廢 氣渦輪機55與其上也安置了壓縮機5的壓縮機輪的軸55a轉動連接。 用排出的處于增壓壓力下的空氣110b加載的該單獨的渦輪機可以特別 有利地布置在一個自己的渦輪機殼中并且尤其是不必布置在廢氣系統 lc的具有較高溫度的區域中。
圖2示意地示出了按照本發明的運行方法的簡化流程圖。按照本發 明的運行方法的第一步驟200此處表示內燃;Kl的一種正常狀態，其中 內燃機由壓縮機5供給處于增壓壓力下的空氣110。
按照本發明，在步驟210中檢查，是否存在內燃機1的這樣的負荷 變換，其要求由壓縮機5在進氣管la中建立的增壓壓力盡可能短時間 地減小。如果是這種情況，按照本發明的方法就分支到隨后的工作步驟
7220，其中按照本發明地控制泄壓閥5a,并且此時排出的壓縮空氣U0a, 110b以前面多次描述的方式用于或直接地壓縮機5的壓縮機輪或也驅 動廢氣渦輪增壓器的渦輪機55或類似物。
如果沒有負荷變換發生或不需要減小增壓壓力，那么就不控制泄壓 閥5a,參見步驟230。
權利要求
1. 用于運行壓縮機(5)的方法，該壓縮機向一個在出口側與其配置的內燃機(1)供給被壓縮到一個增壓壓力的空氣(110)，其中通過由一個泄壓閥(5a)至少部分地排出該壓縮空氣可以減小該增壓壓力，其特征在于，將通過泄壓閥(5a)排出的空氣(110a，110b)用于驅動壓縮機(5)的壓縮機輪。
2. 按照權利要求1所述的方法，其特征在于，將排出的空氣(110a) 直接地引導到壓縮機(5)的壓縮機輪。
3. 按照權利要求1或2所述的方法,其特征在于，將排出的空氣 (110a)切向地引導到壓縮機(5)的導向葉片上。
4. 按照前述權利要求中之一所述的方法,其中該壓縮機(5)配有一 個與壓縮機輪轉動連接的用于驅動壓縮機輪的渦輪機(55)，其特征在 于，將排出的空氣(110b)引導到該渦輪機(55)上。
5. 按照前述權利要求中之一所述的方法,其特征在于，壓縮機(5) 在入口側被節 流o
6. 壓縮機(5),該壓縮機用于向一個在出口側與其配置的內燃機 (1 )供給被壓縮到一個增壓壓力的空氣(110),其中設有泄壓閥(5a),以通過至少部分地排出該壓縮空氣(110)減小該增壓壓力，其特征在 于，將通過泄壓閥(5a)排出的空氣(110a，U0b)可以引導到壓縮機(5) 的壓縮機輪和/或一個與壓縮機輪轉動連接的渦輪機(55 )上，以驅動壓 縮機輪。
7. 按照權利要求6所述的壓縮機(5),其中壓縮機(5)具有一個 與壓縮機輪轉動連接的第一渦輪機(55),其特征在于，壓縮機(5) 除了該第一渦輪機(55)以外還具有一個與壓縮機輪轉動連接的第二渦 輪機該第二渦輪機布置在一個單獨的渦輪機殼中，該渦輪機殼尤其是與 第一渦輪機(55)的渦輪機殼分開，并且被排出的空氣(U0b)被引導 到該第二渦輪機上。
8. 按照權利要求6或7所述的壓縮機(5),其特征在于，在入口側 設有節流機構，其用于限制在入口側輸給壓縮機(5)的空氣質量流(100)。
9. 內燃機，其具有按照權利要求6至8中之一所述的壓縮機(5 ),。
全文摘要
本發明涉及用于運行壓縮機的方法，該壓縮機(5)向一個在出口側與其配置的內燃機(1)供給被壓縮到一個增壓壓力的空氣(110)，其中通過由一個泄壓閥(5a)至少部分地排出該壓縮空氣可以減小該增壓壓力。按照本發明，將通過泄壓閥(5a)排出的空氣(110a，110b)用于驅動壓縮機(5)的壓縮機輪。
文檔編號F02B39/16GK101457689SQ20081018550
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月12日 優先權日2007年12月14日
發明者J·勞本德 申請人:羅伯特·博世有限公司