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 V·斯米利亚诺夫斯基 F·A·萨默候夫 J·克默林 H·M·金德尔 H·弗里德 于 2020-01-16 设计创作，主要内容包括：用于分离和排出冷凝物的流道。描述了一种具有内表面(5)、入口(2)和出口(3)的流道(1),其中入口(2)被设计用于与排气再循环流道的流体连接,并且出口(3)被设计用于与压缩机(20)的入口的流体连接。入口(2)包括中心线(4),并且至少一个涡流发生器(6)布置在入口(2)的下游和出口(3)的上游,所述涡流发生器在径向方向(16)上可移动。在流道(1)的内表面(5)中、在出口(3)的上游且在所述至少一个涡流发生器(6)的下游布置有沿出口(3)的圆周延伸的环形凹陷(8),其中环形凹陷(8)流体连接至流出部(12)。(A flow channel for separating and discharging the condensate. A flow channel (1) with an inner surface (5), an inlet (2) and an outlet (3) is described, wherein the inlet (2) is designed for fluid connection with an exhaust gas recirculation flow channel and the outlet (3) is designed for fluid connection with an inlet of a compressor (20). The inlet (2) comprises a centre line (4) and at least one vortex generator (6) is arranged downstream of the inlet (2) and upstream of the outlet (3), said vortex generator being movable in a radial direction (16). An annular recess (8) extending along the circumference of the outlet (3) is arranged in the inner surface (5) of the flow channel (1), upstream of the outlet (3) and downstream of the at least one vortex generator (6), wherein the annular recess (8) is fluidly connected to the outflow (12).)

用于分离和排出冷凝物的流道

技术领域

本发明涉及流道，特别是涉及与排气再循环流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、排气再循环装置、用于操作排气再循环装置的方法和机动车辆。

背景技术

为了达到排气所需的排放限制，通常进行排气再循环，特别是结合各种排气后处理方法，例如使用稀薄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再循环的应用中，存在冷凝物会渗透至压缩机的危险。在这种情况下，冷凝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损坏。

因此，避免冷凝物的形成和从再循环排气中去除冷凝物是重要的，同时也是一个挑战。在WO 2008/129076 A1中，涡流发生器和冷凝器直接设置在涡轮增压器的压缩机的上游。文献US 6,748,741 B2描述收集与排气再循环系统相关的增压空气冷凝物的可能性。为此，在流道中布置有具有环形贮存器和流出部的环形唇。在文献JP 6370147 B2中描述用于收集在再循环排气的冷却期间形成的冷凝物的另一种变型，其中使用冷凝物吸收器。

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，用于与排气再循环系统结合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，例如再循环排气、增压空气或排气/空气混合物)中去除和排出冷凝物。其他目的在于提供有利的压缩机、有利的涡轮增压器、排气再循环装置、用于操作排气再循环装置的方法和机动车辆。

所述目的通过根据专利权利要求1的流道、根据专利权利要求8的压缩机、根据专利权利要求9的涡轮增压器、根据专利权利要求10的排气再循环装置、根据专利权利要求12的用于操作排气再循环装置的方法以及根据专利权利要求14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，入口被设计用于与排气再循环流道流体连接。出口被设计用于与压缩机的入口流体连接。流道包括中心线。至少一个涡流发生器布置在入口的下游和出口的上游。所述至少一个涡流发生器可在径向方向上移动，即，换言之，被设计成控制或改变入口区域中的流道的横截面或流动横截面。在流道的内表面中、在出口的上游且在所述至少一个涡流发生器的下游布置有沿流道的圆周方向延伸的环形凹陷。环形凹陷流体连接至流出部或出口。换言之，流出部被设计成排出液体，特别是冷凝物。

连接至环形凹陷的流出部优选布置在其地理最低点处。环形凹陷沿流道的圆周呈通道型配置，并将冷凝物引导至流出部。

本发明的优点在于，通过至少一个涡流发生器与设置在其下游的冷凝物收集设备的组合，可有效地分离和排出流经流道的气体(例如再循环排气或排气/空气混合物)中存在的冷凝物。借助于至少一个涡流发生器，气体中所含有的液体通过作为涡流形成的结果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环形凹陷中，并经由流出部排出，该冷凝膜的形成特别是受到流道的壁温低于水的露点的促进。

在一种有利的变型中，所述至少一个涡流发生器可在径向方向上移动至一个位置，在该位置，该至少一个涡流发生器终止于流道的内表面。这种变型的优点在于，根据操作条件，一方面可将涡流发生器用于生成涡流，而另一方面，如果不需要使用涡流发生器，则穿过流道的流动不会受到阻碍。换言之，例如在再循环排气的情况下，可将涡流发生器径向推入流道中，其中涡流发生器(涡漩发生器)生成涡流，该涡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液滴被带向外壁并进入环形管道。如果没有排气正被再循环，即例如仅增压空气正流经流道，则所述至少一个涡流发生器可在径向方向上从流道中被推出，从而确保流道的流横截面未减小。在此特别有利的是，如果涡流发生器在此类“停止位置”终止于流道的内表面，因为在这种情况下，防止流道的内表面中可能的凹陷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，环形凹陷可包括冷凝物收集器或冷凝物收集槽，例如以环状凹陷中用于收集冷凝物的另一凹陷的形式，该另一凹陷连接至流出部。这样做的优点是，大量的冷凝物也可通过流出部有效地排出。

流道有利地包括至少一个可冷却的壁。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，整个壁以及因此流道的内表面可优选具有可冷却的配置，并且可通过冷却促进在流道的内表面上的冷凝物形成。

所述至少一个涡流发生器可为环的形式。此类配置促进在整个流动横截面上的有效涡流形成。

流道可具有内直径和长度，其中该长度至少是内直径的两倍。优选地，所述至少一个涡流发生器在轴向方向上布置在距环形凹陷一定距离处，该距离至少为流道的内直径的两倍大。例如，假设压缩机入口的净内直径为50mm，则涡流发生器的内直径为30mm是有利的。例如，凭借位于该环中的导向叶片，所述环在流动方向上的长度可为5mm至15mm。

在另一个变型中，流道的入口可包括三通排气再循环阀和/或低压排气再循环组合阀。作为替代方案，入口可流体连接至三通排气再循环阀和/或低压排气再循环组合阀。在这种情况下，三通排气再循环阀或低压排气再循环组合阀的控制可在控制方面与涡流发生器的径向位置的控制相关联。因此，例如可根据阀位置控制所述至少一个涡流发生器的径向位置。

借助于本发明，至少减少损坏布置在流道下游的压缩机的风险。特别地，对于与低压排气再循环有关的冷凝物(一方面借助于供应和添加的增压空气的较低温度冷却再循环排气，或者另一方面通过与所使用的涡流发生器流道的较冷部分接触)可以借助于作用离心力被分离并且然后被排出。为了排出最大的冷凝物量，可单独地确定流道的尺寸，特别是还可关于所述至少一个涡流发生器和环形凹陷的位置和尺寸以及流出部的位置和尺寸来确定流道的尺寸。通过本发明，低压排气再循环的使用也可用于更广泛的应用。此外，可延长布置在流道下游的涡轮增压器的节流极限。

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前述流道。根据本发明的涡轮增压器包括先前描述的根据本发明的压缩机。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列举的优点。特别是在低压排气再循环方面，它们也可在再循环排气存在高水分含量或低温度的情况下使用。

根据本发明的排气再循环装置包括出口，在该出口处布置有根据本发明的上述流道。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列举的优点。此外，根据本发明的排气再循环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再循环装置的方法包括以下步骤：如果排气正被再循环，则所述至少一个涡流发生器在径向方向上向内移动至流道中，从而导致涡流发生器突出至流道中。如果没有排气正被再循环，则所述至少一个涡流发生器在径向方向上向外移动，至少远至流道的内表面，因此从而导致涡流发生器至少不会突出至流道中。如果没有排气正被再循环，则所述至少一个涡流发生器有利地在径向方向上向外移动，从而导致它终止于流道的内表面。根据本发明的方法具有上面已列举的优点。特别地，它允许结合所形成的冷凝物的排出使用与各自的操作状况相匹配的涡流发生器。

根据本发明的机动车辆包括先前描述的排气再循环装置和/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。机动车辆具有已列举的优点。机动车辆可为乘用车、重型货车、公共汽车、小型公共汽车或摩托车。

附图说明

在图中：

图1以纵向截面示意性地示出根据本发明的流道。

图2示意性地示出根据本发明的机动车辆。

具体实施方式

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

至少一个涡流发生器6布置在入口2的下游和出口3的上游。所述至少一个涡流发生器6可例如直接布置在入口2处或者布置在小于流道1长度的三分之一的距离26处。所述至少一个涡流发生器6可在径向方向上移动。这由箭头16表示。因此，所述至少一个涡流发生器6可径向向内移动至流道1中，从而导致所述涡流发生器在径向方向上穿过内表面5向内突出至流道中。此外，所述至少一个涡流发生器6可在径向方向16上向外移动，至少远至流道1的内表面5，特别是移动至其至少终止于内表面5的程度，即不突出至流道1中。

借助于所述至少一个涡流发生器6，在流经流道1的气体中形成涡流，其中气体(例如再循环排气中)中所含有的液滴由于涡流的形成而作用在排气上的离心力被径向向外推动并因此引导至内表面5。这由箭头7表示。流经入口2进入流道1的气体的流动方向由附图标记14表示。通过离心力引导至内表面5的冷凝物形成冷凝膜17，并且然后由于流道1中的流动而在出口3的方向上流动。

流道1的外壁15可优选被冷却，即例如可配置有冷却设备。这促进冷凝物的形成，并确保更有效地分离和排出冷凝物或液体。

在流道1的内表面5中、在出口3的上游且在所述至少一个涡流发生器6的下游布置有沿流道1的圆周延伸的环形凹陷8。环形凹陷8还流体连接至流出部12。另外，可在流出部12的上游布置冷凝物收集器(图1中未示出)，该冷凝物收集器改善冷凝物的收集和排出。流经环形凹陷8和流出部12的冷凝物的流动方向由箭头13表示。

在图1所示的变型中，根据本发明的流道1在其出口3处流体连接至压缩机20，例如涡轮增压器22的压缩机20。压缩机20包括压缩机叶轮21。借助于利用根据本发明的流道1排出流动(特别是排气流)中所含有的冷凝物，保护压缩机20的压缩机叶轮21免受冷凝物的损坏。

在图1所示的变型中，所述至少一个涡流发生器6被布置在距环形凹陷8一定距离23处。该距离23优选大于流道1的内直径24的两倍。

图2示意性地示出根据本发明的机动车辆25。机动车辆25包括具有压缩机20的涡轮增压器22以及排气再循环装置27。排气再循环装置27和压缩机20经由根据本发明的流道1彼此流体连接。

参考符号列表

1 流道

2 入口

3 出口

4 中心线

5 内表面

6 涡流发生器

7 液滴的移动

8 环形凹陷

10 距离

12 流出部

13 流向

14 流向

15 外壁

16 径向方向上的可移动性

17 冷凝膜

20 压缩机

21 压缩机叶轮

22 涡轮增压器

23 距离

24 内直径

25 机动车辆

26 距离

27 排气再循环装置