阅读说明：本技术 用于分离和排出冷凝物的流道 (Flow channel for separating and discharging condensate ) 是由 A·库斯克 F·A·萨默候夫 J·克默林 V·斯米利亚诺夫斯基 H·M·金德尔 H·弗里德 于 2020-01-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于分离和排出冷凝物的流道。描述一种具有内表面(5)、入口(2)和出口(3)的流道(1),其中入口(2)经配置以技术流动方式连接至排气回流通道,并且出口(3)经配置以技术流动方式连接至压缩机(20)的入口。流道(1)包括中心轴线(4),并且至少一个湍流发生器(6)布置在入口(2)的下游且在出口(3)的上游。至少一个湍流发生器(6)可在径向方向(16)上移位。在出口(3)上布置有冷凝物收集设备(8),该冷凝物收集设备(8)沿出口(3)的周边延伸,并且由流道(1)的内表面(5)径向向外界定并且在轴向方向上由收集边缘(9)界定,其中冷凝物收集设备(8)以技术流动方式连接至排出口(12)。(The invention relates to a flow channel for separating and discharging condensate. A flow channel (1) with an inner surface (5), an inlet (2) and an outlet (3) is described, wherein the inlet (2) is configured to be connected in a technical flow manner to an exhaust gas return channel and the outlet (3) is configured to be connected in a technical flow manner to an inlet of a compressor (20). The flow channel (1) comprises a central axis (4) and at least one turbulence generator (6) is arranged downstream of the inlet (2) and upstream of the outlet (3). At least one turbulence generator (6) is displaceable in the radial direction (16). A condensate collecting device (8) is arranged on the outlet (3), which condensate collecting device (8) extends along the periphery of the outlet (3) and is delimited radially outwards by the inner surface (5) of the flow channel (1) and in the axial direction by a collecting edge (9), wherein the condensate collecting device (8) is connected to the discharge opening (12) in a technical flow manner.)

用于分离和排出冷凝物的流道

技术领域

本发明涉及流道，特别是涉及与排气回流通道和压缩机结合使用的流道。本发明还涉及压缩机、涡轮增压器、排气回流装置、用于操作排气回流装置的方法，以及机动车辆。

背景技术

为了达到所需的排气排放极限值，通常进行排气回流，特别是结合各种排气后处理方法，例如使用稀NOx捕集器和进行选择性催化还原的催化转化器。在这种情况下，排气中的高的比湿度致使在排气冷却期间形成大量的冷凝物。特别是在具有低压排气回流的应用中，存在冷凝物到达压缩机或压实机的风险。在这种情况下，冷凝物液滴在压缩机叶片上的作用会由于剪切力而致使压缩机叶轮的损坏。

因此，防止冷凝物形成或从回流排气中排出冷凝物是重要的，同时也是一个挑战。在文献US 2011/011084 A1中，在压缩机的上游，设置湍流发生器和用于排出异物的凹槽。在文献US 2010/0205949 A1中，用于分离冷凝物的湍流发生器设置在压缩机的上游。

发明内容

鉴于所描述的背景，本发明的目的是提供有利的流道，用于与排气回流一起使用并且用于布置在压缩机的上游，该流道特别是从要供给到压缩机的气体(即，例如回流排气、充气空气或排气/空气混合物)中去除和排出冷凝物。其他目的涉及提供有利的压缩机、有利的涡轮增压器、排气回流装置、用于操作排气回流装置的方法，以及机动车辆。

所述目的通过根据本申请权利要求1的流道、根据本申请权利要求8的压缩机、根据本申请权利要求10的涡轮增压器、根据本申请权利要求11的排气回流装置、根据本申请权利要求13的用于操作排气回流装置的方法以及根据本申请权利要求15的机动车辆来实现。从属权利要求含有本发明的其他有利实施例。

根据本发明的流道包括内表面、入口和出口。在这种情况下，入口经配置用于以技术流动方式连接至排气回流通道。出口经配置用于以技术流动方式连接至压缩机的入口。流道包括中心轴线。至少一个湍流发生器布置在入口的下游且在出口的上游。该至少一个湍流发生器可在径向方向上移位，也就是说，其被配置成控制或改变入口区域中的流道的横截面或流动横截面。在出口上布置有冷凝物收集设备，该冷凝物收集设备沿出口的周边延伸，并且由流道的内表面径向向外界定，并且在轴向方向上由收集边缘界定。冷凝物收集设备以技术流动方式连接至排出口或出口。换言之，排出口被配置成排出流体，特别是冷凝水。

连接至冷凝物收集设备的排出口优选布置在冷凝物收集设备的地理最低点处。冷凝物收集设备沿流道的周边以边缘状或通道状的方式配置，并将冷凝水引导至排出口。

本发明的优点在于，由于至少一个湍流发生器的组合，该湍流发生器具有布置在其下游的用于冷凝水的收集设备，因此可有效地分离并排出通过流道引导的存在于气体(例如回流排气或排气/空气混合物)中的冷凝水。借助于至少一个湍流发生器，气体中所含有的液体通过由于湍流形成而产生的离心力被引导至流道的内表面。在流道的内表面上形成的冷凝膜随后被收集在冷凝物收集设备中，并经由排出口排出，该冷凝膜的形成特别是受到流道的壁温低于水的露点而被促进。

根据本发明的具有收集边缘的冷凝物收集设备的构造的另一优点包括，由于收集边缘的对应尺寸，特别是由于收集边缘的高宽度，分离长度被缩短，并且因此在冷凝物分离方面具有一致功能的流道能够被构造成在轴向方向上缩短。这在有效利用结构空间方面是特别有利的。

在一种有利的变型中，至少一个湍流发生器可在径向方向上移位至一个位置，在该位置，该至少一个湍流发生器终止于流道的内表面。这种变型的优点在于，一方面可根据操作条件使用湍流发生器以便产生湍流，而另一方面，如果不需要使用湍流发生器，则穿过流道的流动不会受到阻碍。也就是说，例如在回流排气的情况下，可将湍流发生器径向推入流道中，其中经由湍流发生器(涡漩发生器)产生湍流，该湍流发生器具有用于该目的的导向叶片。由此产生的离心力确保冷凝物液滴被带向外壁传输并进一步进入环形通道。如果没有排气被回流，也就是说，例如仅增压空气被引导通过流道，则至少一个湍流发生器可在径向方向上从流道中推出，使得流道的流动横截面不会减小。在湍流发生器在此类“停止位置”终止于流道的内表面的情况下特别有利，因为在这种情况下，防止流道的内表面中的潜在凹槽对流动特性的不希望的影响。因此，本发明在减少燃料消耗和污染物排放方面也是有利的。

在另一种变型中，冷凝物收集设备可包括用于收集冷凝物的冷凝物收集器或冷凝物收集容器，例如呈冷凝物收集设备中的径向凹槽的形式的冷凝物收集器或冷凝物收集容器，其连接至排出口。这样做的优点是，大量的冷凝物也可通过排出口被有效地排出。

有利地，流道包括构造成可冷却的至少一个壁。例如，流道的至少一个壁可连接至冷却设备，例如热交换器。在这种情况下，优选地，整个壁以及因此流道的内表面可被构造成可冷却的，并且由于冷却可促进冷凝物在流道的内表面上的形成。

至少一个湍流发生器可被构造成环的形式。此类实施例促进在整个流动横截面上的有效湍流形成。

流道可具有内径和长度，其中该长度为内径的至少两倍。优选地，至少一个湍流发生器布置成在轴向方向上与冷凝物收集设备间隔开，该间隔至少为流道的内径的两倍。例如，在压缩机入口的净内径为50mm的情况下，湍流发生器的内径为30mm是有利的。由于导向叶片位于该环中，其在流动方向上的长度可例如为5mm至15mm。

在另一个变型中，流道的入口可包括三通排气回流阀和/或低压排气回流组合阀。另选地，入口可以以技术流动方式连接至三通排气回流阀和/或低压排气回流组合阀。在这种情况下，三通排气回流阀或低压排气回流组合阀的控制可在技术控制方面连接至湍流发生器的径向位置的控制。因此，例如，可根据阀位置来控制至少一个湍流发生器的径向位置。

作为本发明的结果，至少减少损坏布置在流道下游的压缩机的风险。特别地，与低压排气回流有关形成的冷凝物一方面借助于所供应的和所添加的增压空气的较低温度来冷却回流排气，或者另一方面借助于与所使用的流道的较冷部件接触，能够由湍流发生器借助于主动离心力分离并随后将其排出。为了排出最大量的冷凝物，可单独地确定流道的尺寸，特别还可关于至少一个湍流发生器和冷凝物收集设备以及排出口的位置和尺寸来单独地确定流道的尺寸。作为本发明的结果，进一步使得低压排气回流的使用可获得更广泛的应用范围。此外，可扩展布置在流道下游的涡轮增压器的关闭极限(节流极限(chokelimit))。

根据本发明的压缩机包括入口，在该入口处布置有根据本发明的上述流道。有利地，压缩机的入口具有内径，而流道的出口具有由收集边缘确定的内径，该内径小于压缩机的入口的内径。作为此类实施例的结果，以最佳方式保护压缩机免受冷凝水的不期望的渗透，其中同时缩短分离长度并且因此缩短流道的长度。

根据本发明的涡轮增压器包括根据本发明的上述压缩机。根据本发明的压缩机和根据本发明的涡轮增压器具有上面已提到的优点。它们也可特别地与低压排气回流一起使用，该低压排气回流具有高湿度水平或低温度的回流排气。

根据本发明的排气回流装置包括出口，在该出口处布置有根据本发明的上述流道。优选地，排气回流装置被配置为低压排气回流装置。根据本发明的排气回流装置具有上面已提到的优点。此外，根据本发明的排气回流装置可包括上述压缩机和/或上述涡轮增压器。

根据本发明的用于操作上述排气回流装置的方法包括以下步骤：如果排气被回流，则至少一个湍流发生器在径向方向上向内移位至流道中，使得湍流发生器突出至流道中。如果没有排气回流，则至少一个湍流发生器在径向方向上向外移位远至流道的内表面，也就是说，使得湍流发生器至少不突出至流道中。有利地，如果没有排气回流，则至少一个湍流发生器在径向方向上向外移位，使得它终止于流道的内表面。根据本发明的方法具有上面已提到的优点。特别地，它使得能够使用适于与所形成的冷凝物的排出相关的各自的操作情况的湍流发生器。

根据本发明的机动车辆包括上述排气回流装置和/或根据本发明的上述压缩机和/或根据本发明的涡轮增压器。机动车辆具有已提到的优点。机动车辆可为乘用车、卡车、公共汽车、小型公共汽车或摩托车。

附图说明

在图中：

图1是根据本发明的流道的示意性纵向截面图。

图2是根据图1所示的本发明的流道的沿II-II的示意性截面图。

图3是根据本发明的流道的另一变型的示意性纵向截面图。

图4是根据本发明的示意性机动车辆。

具体实施方式

图1至图3所示的根据本发明的流道1包括入口2、出口3和中心轴线4。在所示的变型中，中心轴线4同时是入口2的中心轴线和出口2的中心轴线。作为所示变型的替代，入口2和出口3的中心轴线也可彼此不同，因此流道1也可具有一个或多个曲线。根据本发明的流道1还包括内表面5和外壁15。

至少一个湍流发生器6布置在入口2的下游且在出口3的上游。至少一个湍流发生器6可例如直接布置在入口2处，或者以小于流道1长度的三分之一的间距26布置。至少一个湍流发生器6可在径向方向上移位。这由箭头16表示。因此，至少一个湍流发生器6可径向向内被推入流道1中，使得它在内表面5上在径向方向上向内突出至流道中。此外，至少一个湍流发生器6可在径向方向16上向外移位远至流道1的内表面5，特别是直到它至少终止于内表面5，也就是说，它不突出至流道1中。

借助于至少一个湍流发生器6，在流经流道1的气体中形成湍流的发生，其中气体中(例如回流排气中)所含有的液滴由于湍流的形成而作用在其上的离心力被径向向外推动，并因此被引导至内表面5。这由箭头7表示。流经入口2进入流道1的气体的流动方向用14表示。通过离心力引导至内表面5上的冷凝物形成冷凝膜17，并且随后由于在流道1中在出口3的方向上的流动而流动。

优选地，流道1的外壁15可被冷却，即例如配置有冷却设备。由此促进冷凝物的形成，并且实现冷凝物或液体的更有效的分离和排出。

在出口3处，布置有沿流道1的周边延伸的冷凝物收集设备8。冷凝物收集设备8在径向方向上由流道1的内表面5界定，并且在轴向方向上由收集边缘9界定，也就是说，它因此以边缘的形式构造成所示的变型。

在图1所示的变型中，至少一个湍流发生器6布置有与冷凝物收集设备8的间隔23。优选地，间隔23大于流道1的内径24的两倍。

此外，冷凝物收集设备8以技术流动方式连接至排出口12。此外，在排出口12的上游可布置有冷凝物收集器11，该冷凝物收集器11改善冷凝物的收集和排出。流经冷凝物收集设备8、冷凝物收集器11和排出口12的冷凝物的流动方向用箭头13表示。图2是根据图1所示的本发明的流道的沿II-II的示意性截面图。在这种情况下，冷凝物收集器11被布置在冷凝物收集设备8的地理最低区域中，即在6点钟区域中。

在图1所示的变型中，根据本发明的流道1在其出口3处以技术流动方式连接至压缩机20，例如涡轮增压器22的压缩机20。压缩机20包括具有内径29的入口28和压缩机叶轮21。由于特别是排气流中所含有的冷凝物的排出，借助于根据本发明的流道1保护压缩机20的压缩机叶轮21不受冷凝水的损坏。

流道1的出口23的内径30由收集边缘9形成。在图1所示的变型中，流道的出口3的内径30等于压缩机20的入口28的内径29。因此，压缩机入口的流动横截面被完全使用。图1中所示的流道1的总长度用32表示。

在图3所示的变型中，流道的出口3的内径30小于压缩机20的入口28的内径29。尽管因此压缩机入口的流动横截面没有被完全使用，但是分离长度并且因此总长度31被减小。总长度31和总长度32的差异由箭头33表示。从空间需求的观点来看，缩短总体长度是特别有利的。

图4示意性地示出根据本发明的机动车辆25。机动车辆25包括涡轮增压器22，该涡轮增压器具有压缩机20和排气回流装置27。排气回流装置27和压缩机20通过根据本发明的流道1以技术流动方式彼此连接。

参考标记列表

1 流道

2 入口

3 出口

4 中心轴线

5 内表面

6 湍流发生器

7 液滴的移动

8 冷凝物收集设备

9 收集边缘

11 冷凝物收集器

12 排出

13 流动方向

14 流动方向

15 外壁

16 径向方向上的移位

17 冷凝膜

20 压缩机

21 压气机叶轮

22 涡轮增压器

23 间距

24 内径

25 机动车辆

26 间距

27 排气回流装置

28 压缩机入口

29 压缩机入口的内径

30 流道出口的内径

31 总长度

32 总长度

33 长度差