[发明专利]用于压缩机入口中的冷凝液捕集的方法和系统

说明书

本发明涉及用于压缩机入口中的冷凝液捕集的方法和系统，提供了用于涡轮增压器的方法和系统，所述涡轮增压器包括被成形为减轻其中的冷凝液形成的压缩机入口。在一个示例中，系统包括沿着压缩机入口的内壁行进并且被成形为捕集冷凝液的冷凝液捕集器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月23日提交的德国专利申请No.102017210648.4的优先权。为了所有目的，上面提及的申请的整个内容以引用方式被完全并入本文。

技术领域

本发明总体涉及减轻压缩机入口中的冷凝液形成。

背景技术

涡轮增压器或排气涡轮增压器可以增加内燃发动机的效率。相比于非机械增压式自然吸气发动机，机械增压式活塞发动机可以部分地表现出相当大地增加的功率。为了机械增压的目的，向内燃发动机供应的燃烧空气可以通过压缩机被压缩。压缩机可以将大量空气引入到内燃发动机内，并且因此在每个活塞循环中燃烧更多的燃料。在排气涡轮增压器中，压缩机被耦接至涡轮。涡轮可以通过从燃烧室排出的排气的动能来旋转，并且以此方式驱动压缩机。

排气再循环(EGR)布置可以减少在燃料的燃烧期间形成的氮氧化物(NOx)。这针对现代机动车辆发动机关于污染排放物规定的排放限值会是有要求的。在排气再循环布置中，向内燃发动机供应的燃烧空气与排气进行混合。由于排气的混合，燃烧空气的氧含量并且因此燃料的燃烧速率降低。这导致燃烧温度的降低。氮氧化物的形成的反应速率取决于燃烧温度，并且由于该原因，更低的燃烧温度导致减少的氮氧化物的形成。

通过涡轮增压器以及排气再循环布置的一同使用，增加内燃发动机的效率并且同时减少污染排放物是可能的。尤其关于排气的未来排放限值和CO₂排放限值，特别是在驾驶操作期间(实际驾驶排放–RDE)，希望使用排气再循环布置(具体地为低压排气再循环(LPEGR)布置)以运转通过宽范围的发动机特性映射图并且处于低环境温度下(多达负7℃)。

例如，DE 102010042442A1公开了一种用于具有排气涡轮增压器的机动车辆的内燃发动机的低压EGR系统。排气涡轮增压器具有压缩机和涡轮，被布置在压缩机壳体中的压缩机经由轴以扭矩传输的方式被耦接至被布置在涡轮壳体中的涡轮。涡轮通过内燃发动机的排气流被置于旋转中，并且驱动压缩机。压缩机壳体被连接至供应管路，燃烧空气能够经由所述供应管路被供应给压缩机。在低压EGR系统中，排气在涡轮的下游(即沿流动方向在涡轮增压器的涡轮后面)被提取。排气借助于EGR冷却器被冷却至更低的温度，并且随后经由通向供应管路的再循环管路与燃烧空气混合。已经在压缩机前面生成的排气/空气混合物随后被供应给压缩机。

再循环的排气包含水蒸气。水蒸气可以响应于到达排气/空气混合物的冷凝点而冷凝。具体地在低环境温度下，排气/空气混合物的温度被降低使得冷凝的液体的形成或冷凝液液滴的形成能够在压缩机的上游(即沿流动方向在压缩机的前面)发生是可能的。低环境温度特别是影响供应管路的壁和压缩机壳体的壁，使得在供应管路中并且在压缩机入口的区域中，冷凝液薄膜能够在相应壁的内侧上形成。压缩机入口可以包含圆锥形形状，即横截面表面(具体地为直径)沿压缩机转子的方向变窄，由此排气/空气混合物的流速增加。由于排气/空气流动，冷凝液薄膜沿压缩机转子的方向被进一步移动，直至最后足够大量的冷凝液已经积聚，或冷凝液薄膜的高度和/或流速已经生长使得大冷凝液液滴与壁分离。试验已经表明，由于其更大的质量和相关联的更大的动量，具体地这些大冷凝液液滴可以使压缩机的刀片末端退化，这被称为“液滴冲击”。具体地，压缩机的刀片末端经受增加的负荷，因为最大加速度或最大扭矩作用在其上。大冷凝液液滴(如能够特别地由供应管路和压缩机入口的壁区域中的冷凝液薄膜形成的)对刀片末端的撞击因此能够导致压缩机的使用寿命的缩短。