阅读说明：本技术 用于分离和排放冷凝物的流动通道 (Flow channel for separating and discharging condensate ) 是由 A·库斯克 V·斯米利亚诺夫斯基 J·克默林 F·A·萨默候夫 H·M·金德尔 H·弗里德 于 2020-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于分离和排放冷凝物的流动通道。描述了一种流动通道(1),其具有内表面(5)、入口(2)和出口(3),其中入口(2)被设计成与排气再循环流动通道流体连接,并且出口(3)被设计成与压缩机(20)的入口流体连接。入口(2)包括中心轴线(4),并且至少一个涡流发生器(6)被布置在入口(2)的下游和出口(3)的上游,涡流发生器(6)在径向方向(16)上可移动。沿着出口(3)的周边延伸的捕获槽(8)被布置在出口(3)的上游和至少一个涡流发生器(6)的下游,捕获槽由流动通道(1)的内表面(5)径向向外限定,在轴向方向上由捕获边缘(9)限定,并且由在周向方向上与内表面(5)以一定间距延伸的边缘(10)径向向内限定,其中捕获槽(8)与流出设备(12)流体连接。(The invention relates to a flow channel for separating and discharging condensate. A flow channel (1) is described having an inner surface (5), an inlet (2) and an outlet (3), wherein the inlet (2) is designed to be in fluid connection with an exhaust gas recirculation flow channel and the outlet (3) is designed to be in fluid connection with an inlet of a compressor (20). The inlet (2) comprises a central axis (4) and at least one vortex generator (6) is arranged downstream of the inlet (2) and upstream of the outlet (3), the vortex generator (6) being movable in a radial direction (16). A catching groove (8) extending along the periphery of the outlet (3) is arranged upstream of the outlet (3) and downstream of the at least one vortex generator (6), the catching groove being defined radially outwards by an inner surface (5) of the flow channel (1), by a catching edge (9) in the axial direction and radially inwards by an edge (10) extending at a distance from the inner surface (5) in the circumferential direction, wherein the catching groove (8) is in fluid connection with an outflow device (12).)

用于分离和排放冷凝物的流动通道

技术领域

本发明涉及一种流动通道，特别是用于与排气再循环流动通道和压缩机结合使用的流动通道。此外，本发明涉及一种压缩机、一种涡轮增压器、一种排气再循环装置(exhaust-gas recirculation arrangement)、一种用于操作排气再循环装置的方法和一种机动车辆。

背景技术

为了满足排气的排放限值的要求，排气再循环通常被执行，特别是与各种排气后处理程序相结合执行，例如使用稀NOx捕集器和催化转化器进行选择性催化还原。在这种情况下，排气中的高比湿度(hight specific moisture)导致排气冷却时形成大量冷凝物。特别是在以低压排气再循环为特点的应用中，存在冷凝物到达压缩机的风险。在这种情况下，冷凝物液滴对压缩机叶片的影响可能导致压缩机叶轮由于剪切力而损坏。

因此，防止冷凝物形成或从循环的排气中排出冷凝物十分重要，同时也提出了挑战。在文献US 6,748,741中，描述了与排气再循环系统有关的一种收集增压空气冷凝物的方法。为此，具有环形储存器和流出设备的环形唇被布置在流动通道中。在文献JP6370147B2中描述了用于捕获再循环排气冷却时产生的冷凝水的另一变型，其中使用了冷凝水吸收器。

在所描述的背景下，本发明的目的是提供一种有利的流动通道，该流动通道与排气再循环系统一起使用并且布置在压缩机的上游，特别是该流动通道可以从供应给压缩机的气体(即，例如再循环的排气、增压空气或排气/空气混合物)中去除并排除冷凝物。进一步的目的在于提供一种有利的压缩机、一种有利的涡轮增压器、一种排气再循环装置、一种用于操作排气再循环装置的方法以及一种机动车辆。

发明内容

所述目标通过根据权利要求1所述的流动通道，根据权利要求7所述的压缩机，根据权利要求8所述的涡轮增压器，根据权利要求9所述的排气再循环装置，根据权利要求11所述的用于操作排气再循环装置的方法和通过根据权利要求13所述的机动车辆来实现。从属权利要求包含本发明的其他有利配置。

根据本发明所述的流动通道包括内表面、入口和出口。在这种情况下，入口被设计成与排气再循环流动通道流体连接。出口被设计成与压缩机的入口流体连接。入口包括中心轴线。在入口的下游和出口的上游布置至少一个涡流发生器。至少一个涡流发生器在径向方向上可移动，即，换句话说，被设计成控制或改变流动通道在入口区域中的横截面或流动截面。沿所述出口的周边延伸的捕获槽被布置在所述出口的上游和所述至少一个涡流发生器的下游。所述捕获槽的深度优选沿轴向方向延伸。所述捕获槽由流动通道的内表面径向向外地限定，在轴向方向上由捕获边缘限定，并且由在周向方向上与内表面以一定间距延伸的边缘(例如周向带)径向向内地限定。捕获槽流体连接到流出设备或出口。换句话说，流出设备被设计成排出液体，特别是冷凝水。

与捕获槽连接的流出设备优选地被布置在其测地线(geodetically)的最深点处。捕获槽以沿着流动通道的周边的通道的方式被配置，并且将冷凝水引导至流出设备。

本发明的优点在于，由于至少一个涡流发生器与布置在所述涡流发生器的下游的冷凝水捕获设备相结合，通过流动通道引导的气体(例如再循环的排气或排气/空气混合物)中存在的冷凝水可以被有效地分离和排出。借助于至少一个涡流发生器，气体中包含的液体通过由于涡流形成而产生的离心力而被引导至流动通道的内表面。在流动通道的内表面上形成的冷凝物膜随后被收集在捕获槽中并经由流出设备排放，该冷凝物膜尤其通过流动通道壁低于水露点的温度来促进其形成。

在一种有利的变体中，至少一个涡流发生器在径向方向上可移动到其在流动通道的内表面处终止的位置。这种变体的优点是，涡流发生器一方面可以根据工况被实现以用于产生涡流，而另一方面，如果不需要使用涡流发生器，则通过流动通道的流动不受阻碍。换句话说，例如在排气被再循环的情况下，涡流发生器可以被径向地推入流动通道中，其中，涡流由涡流发生器(旋涡发生器)产生，涡流发生器具有用于该目的的导向叶片。所产生的离心力引起冷凝物液滴向外壁的输送，并进一步向环形通道内的输送。如果排气未被再循环，即例如仅增压空气被引导通过流动通道，则至少一个涡流发生器可以在径向方向上从流动通道中推出或拉出，从而使得流动通道的横截面不被减小。在这种情况下，如果涡流发生器以这样的“停放位置”在流动通道的内表面处终止，则特别有利，因为在这种情况下通过在流动通道的内表面中可能的凹陷来防止对流动特性的不期望影响。

在另一种变体中，捕获槽可以包括冷凝物收集器或冷凝物收集槽，例如以捕获槽中的凹陷的形式，用于收集冷凝物，冷凝物收集器或冷凝物收集槽被连接到流出设备。其优点在于，大量的冷凝物也可以经由流出设备被有效地排放。

流动通道有利地包括至少一个壁，所述至少一个壁被配置为可冷却。例如，流动通道的至少一个壁可以被连接到冷却设备，例如热交换器。在这种情况下，整个壁以及因此流动通道的内表面可以优选地被配置为可冷却的，并且由于冷却的结果，可以促进在流动通道的内表面上的冷凝物的形成。

所述至少一个涡流发生器能够以环的形式被配置。这种配置促进在整个流动横截面上的有效涡流形成。

流动通道可以具有内直径和长度，其中长度至少是内直径的两倍。至少一个涡流发生器优选地与流动通道的出口以一定的间距布置，流动通道的出口至少是流动通道的内直径大小的两倍。例如，在压缩机入口的净内直径为50mm的情况下，涡流发生器的内直径为30mm是有利的。由于位于该环中的导向叶片，在流动方向上的长度例如可以是5至15毫米。

在另一变体中，入口可以包括三通排气再循环阀和/或低压排气再循环组合阀。该变体的替代方案是入口可以与三通排气再循环阀和/或低压排气再循环组合阀流体连接。在这种情况下，对三通排气再循环阀或低压排气再循环组合阀的控制(control)可以与对涡流发生器的径向位置的控制流体连接。因此，至少一个涡流发生器的径向位置可以根据阀位置来控制。

作为本发明的结果，损坏布置在流动通道下游的压缩机的风险至少被降低。特别是，在与低压排气再循环系统有关的情况下，冷凝物可以经由涡流发生器借助于主动离心力而被分离并且随后排出，该冷凝物的形成一方面是由于再循环的排气经由供给和混合的增压空气的相对低的温度而被冷却，或者另一方面是由于再循环的排气经由与使用的流动通道的相对冷的部分的接触而被冷却。为了排出最大量的冷凝物，流动通道的尺寸可以被定制，特别是根据至少一个涡流发生器和捕获槽以及流出设备的位置和大小来定制。此外，由于本发明的结果，低压排气再循环可以应用在更广泛的应用领域。此外，布置在流动通道下游的涡轮增压器的节流限制(choke limit)可以被延长。

根据本发明所述的压缩机包括入口，根据本发明的前述流动通道被布置在该入口处。根据本发明的涡轮增压器包括根据本发明的前述压缩机。根据本发明的压缩机和根据本发明的涡轮增压器具有上述优点。它们也可以用于高水分含量或低温的再循环排气的情况中，特别是与低压排气再循环有关的情况下。

根据本发明的排气再循环装置包括出口，如上所述的根据本发明的流动通道被布置在该出口处。排气再循环装置优选被设计为低压排气再循环装置。根据本发明的排气再循环装置具有上面已经提到的优点。此外，根据本发明的排气再循环装置可以包括上述压缩机和/或上述涡轮增压器。

根据本发明的用于操作前述的排气再循环装置的方法包括如下步骤：如果排气被再循环，所述至少一个涡流发生器在径向方向上向内移动到所述流动通道内，从而使得所述涡流发生器伸入到所述流动通道中。如果排气未被再循环，则至少一个涡流发生器在径向方向上向外至少移动到远至流动通道的内表面，即从而使得涡流发生器至少不伸入到流动通道中。如果排气未被再循环，则至少一个涡流发生器有利地在径向方向上向外移动，从而使得其终止于流动通道的内表面处。根据本发明的方法具有的优点已经在上文提出。特别的，这使涡流发生器的实施能够适于与排放形成的冷凝物有关的相应工作情况。

根据本发明所述的机动车辆包括前述的根据本发明的排气再循环装置和/或压缩机，和/或根据本发明的涡轮增压器。机动车辆具有的优点已经在上文提出。机动车可以是汽车、卡车、公共汽车、小型公共汽车或摩托车。

附图说明

图1是根据本发明的流动通道的纵向截面示意图。

图2是根据本发明的流动通道沿图1所示的II-II的截面的示意图。

图3是根据本发明的机动车辆的示意图。

附图标记列表

1流动通道

2入口

3出口

4中心轴线

5内表面

6涡流发生器

7液滴的运动

8捕获槽

9捕获边缘

10边缘

11冷凝物收集器

12流出设备

13流动方向

14流动方向

15外壁

16径向方向上的移动能力

17冷凝物膜

20压缩机

21压缩机叶轮

22涡轮增压器

23间距

24内直径

25机动车辆

26间距

27排气再循环装置

具体实施方式

在图1和2中示出的根据本发明的流动通道1包括入口2、出口3和中心轴线4。在示出的变体中，中心轴线4同时是入口2和出口3的中心轴线。在示出的变体的替代方案中，入口2和出口3的中心轴线也可以彼此偏离，因此，流动通道1也可以具有一个或多个弯曲。根据本发明的流动通道1还包括内表面5和外壁15。

至少一个涡流发生器6被布置在入口2的下游和出口3的上游。例如，至少一个涡流发生器6可以被直接布置在入口2处或以一定的间距26布置，间距26小于流动通道1长度的三分之一。至少一个涡流发生器6在径向方向上可移位。这由箭头16表示。因此，至少一个涡流发生器6可以被径向向内推入流动通道1中，从而使得其在径向方向上向内突出超过内表面5。此外，至少一个涡流发生器6可以在径向方向16上向外移动，至少移动到远至流动通道1的内表面，特别是至少移动到其在内表面5处终止，即不伸入流动通道1中。

通过至少一个涡流发生器6，在流过流动通道1的气体中形成涡流，其中气体(例如在循环的排气)中包含的液滴通过由于涡流形成而产生的作用在其上的离心力被迫径向向外，并且因此被引导到内表面5。这是由箭头7表示的。通过入口2进入流动通道1的气体的流动方向由附图标记14表示。由离心力引导到内表面5的冷凝物形成冷凝物膜17，并且随后由于在流动通道1中的流体而沿出口3的方向流动。

流动通道1的外壁15可以优选地被冷却，即，例如配置有冷却设备。因此，促进冷凝物形成，实现冷凝物或液体的更有效的分离和排放。

沿流动通道1的周边(例如沿出口3的周边)延伸的捕获槽8被布置在出口3的上游和至少一个涡流发生器6的下游。在这种情况下，捕获槽8沿轴向方向(例如流动方向14)在其深度上延伸。捕获槽8由流动通道的内表面5径向向外限定。在轴向方向4上或在流动方向14上，捕获槽8由捕获边缘9限定，例如该捕获边缘9可以由外壁15的一部分形成。捕获槽8由边缘10径向向内限定，该边缘10在流动通道1的周向方向上与内表面5以一定间距延伸，并且例如可以被配置为周向带(circumferential strip)。此外，捕获槽8与流出设备12流体连接。优选地，冷凝物收集器11被额外地布置在流出设备12的上游，该冷凝物收集器11改善了冷凝物的收集和排放。流过捕获槽8、冷凝物收集器11和流出设备12的冷凝物的流动方向通过箭头13表示。

在图1所示的变体中，根据本发明的流动通道1在其出口3处流体连接到压缩机20，例如涡轮增压器22的压缩机20。压缩机20包括压缩机叶轮21。通过借助于根据本发明的流动通道1排出冷凝物(特别是排气流中包含的冷凝物)，保护了压缩机20的压缩机叶轮21免受冷凝水的损害。

在图1所示的变体中，至少一个涡流发生器6与出口3以一定间距23布置或与捕获槽8以一定间距布置。间距23优选大于流动通道1的内直径24的两倍。

图3示出根据本发明的机动车辆25的示意图。机动车辆25包括具有压缩机20和排气再循环装置27的涡轮增压器22。排气再循环装置27和压缩机20经由根据本发明的流动通道1相互流体连接。