EP4143443A1 - Abgasturbolader mit einem schalldämpfer - Google Patents

Abgasturbolader mit einem schalldämpfer

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EP4143443A1
EP4143443A1 EP21720266.2A EP21720266A EP4143443A1 EP 4143443 A1 EP4143443 A1 EP 4143443A1 EP 21720266 A EP21720266 A EP 21720266A EP 4143443 A1 EP4143443 A1 EP 4143443A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
materials
exhaust gas
gas turbocharger
metallic material
damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21720266.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Mathey
Carsten Spinder
Bernd Albiez
Detlef Behrendt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelleron Switzerland Ltd
Original Assignee
Turbo Systems Switzerland Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turbo Systems Switzerland Ltd filed Critical Turbo Systems Switzerland Ltd
Publication of EP4143443A1 publication Critical patent/EP4143443A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/664—Sound attenuation by means of sound absorbing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
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    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
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    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the field of exhaust gas turbochargers for supercharged internal combustion engines.
  • the invention relates to a muffler for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine.
  • the invention also relates to an exhaust gas turbocharger with a silencer described in the present disclosure and an internal combustion engine with such an exhaust gas turbocharger.
  • An exhaust gas turbocharger typically comprises a turbine in the exhaust tract of the combustion engine and a compressor upstream of the combustion engine.
  • the exhaust gases from the internal combustion engine are expanded in the turbine.
  • the work gained in this way is transmitted to the compressor by means of a shaft, which compresses the air supplied to the internal combustion engine.
  • sound waves typically arise predominantly in the compressor wheel, which are undesirably high: amplitudes that are released to the environment through the air intake duct. These Sound waves are therefore usually attenuated by means of a silencer, in particular a filter silencer.
  • Filter silencers are known from the prior art, which are typically used on the intake side of a compressor that compresses the combustion air and supplies it to an internal combustion engine. Such a compressor is driven by the exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger.
  • the filter silencer are designed such that ambient air can be introduced through a filter arranged on the periphery of a filter silencer into an interior of the filter silencer equipped with damping elements, then flows past the damping elements, and thereby to the compressor wheel, from which sound waves counter to the air flow go out, is deflected by guide elements.
  • the sound attenuation takes place dissipatively at the damping elements, in that the sound energy is converted directly into heat by porous or fibrous absorber materials from which the damping elements are essentially made up.
  • the absorber materials are usually held in shape by an acoustically transparent shell and protected from the flow. This shell can consist entirely or partially of metallic materials.
  • the object of the present invention is to provide a silencer which is improved at least with regard to one of the above-mentioned disadvantages of the filter silencer known from the prior art Compared to the filter silencer known from the prior art, it has an improved design, in particular to minimize flow and pressure losses.
  • a muffler for an exhaust gas turbocharger which comprises a plurality of damping elements which are arranged concentrically around a central axis of the muffler and are concentrically spaced from one another, so that a flow channel is formed between adjacent damping elements.
  • the damping elements comprise a non-metallic material.
  • the damping elements comprise one or more absorber materials made of a non-metallic material.
  • the damping elements can comprise a shell made of a non-metallic material.
  • the flow channel has an inflow opening which is at a greater radial distance from the central axis than an outflow opening of the flow channel
  • a silencer for an exhaust gas turbocharger is advantageously provided, which compared to the prior art known silencers is improved.
  • the silencer according to the invention provides a silencer with which flow and pressure losses can be reduced.
  • a muffler with improved damping properties can be provided.
  • an exhaust gas turbocharger is provided with a muffler according to one of the Ausftihrungsformen described herein, wherein the muffler is arranged on the intake side of a compressor, in particular a radial compressor, of the exhaust gas turbocharger.
  • the silencer described herein is advantageously designed such that the silencer can be connected to a radially inner housing area of a compressor housing, the silencer in the assembled state being at least partially enclosed by a radially outer housing area of the compressor housing.
  • an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger described herein is provided.
  • the exhaust gas turbocharger comprises a muffler according to the embodiment described herein, since the exhaust gas turbocharger is arranged on the intake side of a compressor, in particular a radial compressor an internal combustion engine can be connected.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a muffler according to the embodiments described herein, which is arranged on an intake side of a compressor;
  • FIG. 2 shows a schematic axial front view of a silencer according to the embodiments described herein;
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of an exhaust gas turbocharger with a silencer according to the embodiments described herein.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of the muffler 40, which is arranged on an intake side of a compressor, in particular a radial compressor 20.
  • the muffler 40 comprises a plurality of damping elements 41.
  • the damping elements 41 are arranged concentrically around a central axis 42 of the muffler. Furthermore, the damping elements 41 are concentrically spaced from one another. In other words, the damping elements 41 are angcordnct spaced from one another in the radial direction R. As is shown by way of example in FIG. 1, the damping elements 41 are designed and arranged in such a way that a respective flow channel 43 is formed between adjacent damping elements 41.
  • the flow channel 43 has a Inflow opening 44 which has a greater radial distance from the central axis 42 than an outflow opening 45 of the flow channel 43.
  • the damping elements 41 comprise a non-metallic material.
  • the damping elements 41 can consist of a non-metallic material.
  • a silencer for an exhaust gas turbocharger is advantageously provided, which is improved over the silencers known from the prior art.
  • the embodiments of the silencer described here can reduce flow and pressure losses.
  • an inexpensive silencer can be provided.
  • the use of a non-metallic material can also lead to improved sound absorption.
  • the design of the silencer can be better adapted to the needs of the application.
  • the silencer can be made smaller, which makes it more cost-effective.
  • the non-metallic material comprises at least one material selected from the group consisting of: polymers, in particular inorganic polymers; polymer-based materials, in particular polymer-based composite materials; ceramic materials, in particular materials comprising ceramic hollow spheres; Fiberglass materials, in particular fiberglass-based absorber materials; Glass fiber materials comprising S1O2 silicate fibers; and foam glass materials.
  • the damping elements 41 can consist of one or more of the non-metallic materials listed herein, or comprise one or more of the non-metallic materials listed herein.
  • conventional mufflers for exhaust gas turbochargers are typically designed in such a way that the damping elements are arranged in the circumferential direction around a central axis, flow channels being formed between the damping elements so that their outflow openings are directed essentially perpendicular to the central axis.
  • the flow channels of the silencer described herein are designed in such a way that their outflow openings provide an outflow direction which has a radial and a positive axial flow component.
  • the damping elements 41 are arranged in a funnel-like manner around the central axis 42, as is shown by way of example in FIG that the damping element has the shape of a truncated cone, the truncated cone having a central opening which extends from the truncated cone base surface to the truncated cone top surface and thereby tapers.
  • the truncated cone outer surface can be curved.
  • the radially outwardly pointing flow surfaces 48 damping elements shown in FIG. 1 are, for example, concave, curved jacket surfaces.
  • the damping elements 41 are curved between an inflow end 41A and an outflow end 41B, so that the flow channel 43 is formed in such a way as to deflect the flow in the direction of Provide central axis 42.
  • flow surfaces 48 of the damping elements 41 pointing radially outward typically have a concave curvature.
  • Radially inwardly pointing flow surfaces 49 of the damping elements 41 typically have a convex curvature
  • the flow deflection provided by the flow channels can include a deflection of the flow by a deflection angle ⁇ of 5 ° ⁇ a ⁇ 180 °, in particular 15 ° ⁇ a ⁇ 180 °.
  • the expression “deflection angle” can be understood to mean the angle which results between a main inflow direction of an inflow opening 44 of a flow channel 43 and a main outflow direction of an outflow opening 45 of the flow channel 43
  • the respective deflection angles of the respective flow channels in the radial direction R can increase.
  • flow channels arranged radially further outwards typically provide a larger deflection angle than radially wider flow channels arranged inside.
  • the flow channels are configured such that the flow rate is as constant as possible and no speed peaks occur. This is particularly advantageous since speed peaks are included in the pressure loss as a square, so that the silencer described here has a reduced pressure loss. A reduction in the pressure loss advantageously has a positive effect on the damping behavior of the silencer, so that the damping behavior of the silencer described herein can be improved.
  • the inflow-side ends 41A of the damping elements 41 lie on a surface A which is convexly curved in the axial direction x.
  • the convexly curved surface A can be a partially spherical or partially elliptical surface .
  • a perforated plate 411 or a filter element is arranged on the convexly curved surface A, as is shown by way of example in FIG.
  • the inflow opening 44 of the respective flow channels has a larger flow cross-section than the outflow opening 45 of the respective flow channels.
  • the inflow opening 44 of the respective flow channels 43 can be designed in the manner of a ring around the central axis 42.
  • a distance T between adjacent damping elements 41 is shown by way of example in FIG. 2. The distance T between adjacent damping elements 41 can increase, decrease or be constant in the radial direction R.
  • outflow opening 45 of the respective flow channels 43 can also be designed in a ring-like manner around the central axis 42.
  • the silencer further comprises a connecting structure 46 for connecting at least two adjacent damping elements 41.
  • connecting structure 46 is designed to improve the stability of the silencer.
  • the connecting structure 46 can be provided, for example, by webs between the damping elements.
  • the connecting structure can comprise or be made of a non-metallic material consist of a non-metallic material.
  • the connecting structure 46 can have at least one non-metallic material selected from the group consisting of: polymers, in particular inorganic polymers; polymer-based materials, in particular polymer-based composite materials; ceramic materials, in particular materials comprising ceramic hollow spheres; Glass fiber materials, in particular absorbent materials based on glass fiber; Glass fiber materials comprising S1O2 silicate fibers; and foam glass materials.
  • the connection structure 46 may be composed of one or more of the non-metallic materials listed herein, or comprise one or more of the non-metallic materials listed herein.
  • the muffler further comprises an outflow-side cylindrical
  • Damping structure 47 For example, the cylindrical damping structure 47 can be connected to an outflow-side end of the radially outermost damping element 412. The damping properties of the muffler can thus be additionally improved.
  • the damping structure 47 comprises a non-metallic material or consists of a non-metallic material.
  • the damping structure 47 can have at least one non-metallic material selected from the group consisting of: polymers, in particular inorganic polymers; polymer-based materials, in particular polymer-based composite materials; ceramic materials, in particular materials comprising ceramic hollow spheres; Fiberglass materials, in particular fiberglass-based absorber materials; Glass fiber materials including S1O2 Silicate Fesem; and foam glass materials, comprised or composed of.
  • the damping structure 47 can consist of one or more of the non-metallic materials listed herein, or comprise one or more of the non-metallic materials listed herein.
  • the cylindrical damping structure 47 can have a connecting structure 471 for connecting the muffler to an intake side of a compressor housing 10 of an exhaust gas turbocharger 30.
  • the compressor housing 10 can be, for example, a compressor housing of a radial compressor 20.
  • the connection structure 471 came to be designed as a connection flange.
  • the connecting structure 471 comprises a non-metallic material or consists of a non-metallic material.
  • the connecting structure 471 can have at least one non-metallic material selected from the group consisting of: polymers, in particular inorganic polymers; polymer-based materials, in particular polymer-based composite materials; ceramic materials, in particular materials comprising ceramic hollow spheres; Fiberglass materials, in particular fiberglass-based absorber materials; Glass fiber materials comprising S1O2 silicate fibers; and foam glass materials.
  • the connection structure 471 may be composed of one or more of the non-metallic materials listed herein, or comprise one or more of the non-metallic materials listed herein.
  • the compressor housing 10 comprises a radially inner housing area 10A, which forms an axial inflow channel 11 in an intake area of the radial compressor 20. Furthermore, the compressor housing 10 comprises a diffuser area 10B adjoining the radially inner housing area 10A. The diffuser region 10B is designed to deflect a radial flow after a compressor wheel 21 in an axial direction counter to an inflow direction 12 of the inflow channel 11.
  • the compressor housing 10 comprises a radially outer housing area IOC adjoining the diffuser area 10B, which extends axially opposite to the direction of flow 12 and provides one or more charge air collecting spaces 13, 14 the non-metallic materials described here must be sound-absorbent.
  • the one or more charge air plenums 13, 14 typically each have a charge air outlet opening 19.
  • the charge air outlet opening is typically designed to provide an outflow of the charge air in an outflow direction 23 which is transverse, in particular essentially is at right angles to the direction of inflow 12.
  • the radially outer housing area IOC comprises a first charge air collection space 13 and a second charge air collection space 14.
  • the first charge air collection space 13 and the second charge air collection space 14 are each connected to the diffuser area 10B, so that a first charge air housing leg 10C1 and a second charge air housing leg 10C2 is provided.
  • the radially outer housing area IOC has an axial expansion in the opposite direction to the direction of flow 12, which is greater than an axial expansion of the radially inner housing area 10A.
  • the compressor housing is thus designed in such a way that the radially outer housing region IOC at least partially encloses an axial intermediate space 24.
  • the cylindrical damping structure 47 can be fastened to the radially outer housing region IOC via a fastening element 472.
  • the axial space 24 can be used to supply air to the inflow channel 11 of the radial compressor.
  • the air can be supplied via a supply line, which can be designed as a cylindrical damping structure 47, for example.
  • a sound-absorbing intake section can advantageously be used in order to achieve a reduction in the sound pressure level at the intake opening of the centrifugal compressor.
  • a silencer with lower sound absorption can thus be used, which in turn has advantages in terms of pressure loss. This thus leads to a further reduction in losses and can thus contribute to an improvement in the efficiency of a radial compressor.
  • At least one of the radially outer housing area 10C and the diffuser area 10B is designed with two shells, so that one for one Cooling medium through which space 15 can flow is provided.
  • the radially outer housing area 10C is typically designed with two shells and the diffuser area 10B is at least partially or completely designed with two shells.
  • at least one, in particular both, of the radially outer housing area 10C and the diffuser area 10B can comprise an inner shell 16 and an outer shell 17 spaced apart from the inner shell by a distance D, as is shown by way of example in FIG
  • a compressor housing with integrated charge shift cooling can thus advantageously be provided.
  • At least one charge air cooler 18 can be provided in the one or more charge shift collecting spaces 13, 14, as is shown by way of example in FIG. 1.
  • the muffler 40 can further comprise a central elongated damping element 41Z.
  • the central elongate damping element 41Z typically extends along the central axis and protrudes in the axial direction x beyond an outflow-side end of the radially outermost damping element 412.
  • the central elongated damping element 41Z can be a dome-like damping element, as is shown by way of example in FIG.
  • the central elongate damping element 41Z is arranged concentrically around the central axis 42 of the muffler. In this way, the damping properties of the silencer can be additionally improved.
  • a mounting structure 41R for mounting the central elongate damping element 41Z can also be provided.
  • the Support structure 41R include radial webs.
  • the radial webs are connected at one end to the inner circumferential surface of the cylindrical damping structure and at an opposite end to the central elongated damping element 41Z.
  • the radial webs can have teardrop-shaped cross-sections.
  • the exhaust gas turbocharger 30 comprises a muffler 40 according to the embodiments described herein, the muffler 40 being arranged on the intake side of a compressor, in particular a radial compressor 20, of the exhaust gas turbocharger.
  • the silencer 40 can be connected to a radially inner housing area 10A of a compressor housing 10 and at least partially enclosed by a radially outer housing area 10C of the compressor housing 10.
  • the exhaust gas turbocharger 30 is connected to an internal combustion engine via one or more exhaust gas lines 32 and one or more charge air outlet openings 19 in a vertical or horizontal orientation.
  • an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger described herein can advantageously be provided, which can be connected to an internal combustion engine via one or more exhaust gas lines and one or more charge air outlet openings in a vertical or horizontal orientation.
  • a silencer is advantageously provided which is improved over the filter silencers known from the prior art.
  • the silencer according to the invention provides a silencer with which flow and pressure losses can be reduced.
  • the silencer according to the invention advantageously has a design and an arrangement of the damping elements with which pressure losses can be reduced when there is a flow through the silencer, which leads to improved damping properties.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (30) mit einem Schalldämpfer. Der Schalldämpfer umfasst eine Vielzahl von Dämpfungselementen (41), die konzentrisch um eine Zentralachse (42) des Schalldämpfers angeordnet und konzentrisch voneinander beabstandet sind, so dass jeweils zwischen benachbarten Dämpfungselementen ein Strömungskanal (43) ausgebildet ist. Der Strömungskanal (43) weist eine Einströmöffnung (44) auf, die von der Zentralachse (42) einen größeren radialen Abstand aufweist als eine Ausströmöffnung (45) des Strömungskanals (43).

Description

ABGASTURBOLADER MIT EINEM SCHALLDÄMPFER
TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abgasturbolader für aufgeladene Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schalldämpfer für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader mit einem in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Schalldämpfer sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasturbolader.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0002] Für die Leistungssteigerung einer Brennkraftmaschine werden heutzutage standardmäßig Abgasturbolader eingesetzt Ein Abgasturbolader umfasst typischerweise eine Turbine im Abgastrakt der V erbrennungskraftmaschinc und einen der V crbrenmmgskraftmaschine vorgelagerten Verdichter. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden dabei in der Turbine entspannt. Die dabei gewonnene Arbeit wird mittels einer Welle auf den Verdichter übertragen, welcher die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft verdichtet. Durch die Verwendung der Energie der Abgase zur Verdichtung der dem Verbrennungsprozess in der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, können der Verbrennungsprozess und der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine optimiert werden.
[0003] Im Betrieb des Abgasturboladers entstehen typischerweise vorwiegend im Verdichterrad Schallwellen unerwünscht hoho: Amplitude, die durch den Luftansaugkanal an die Umgebung freigesetzt werden. Diese Schallwellen werden daher üblicherweise mittels eines Schalldämpfers, insbesondere eines Filterschalldämpfers, gedämpft.
[0004] Aus dem Stand der Technik sind Filterschalldämpfer bekannt, die typischerweise auf der Ansaugseite eines Verdichters eingesetzt werden, der die Verbrennungsluft komprimiert und einem Verbrennungsmotor zuführt. Angetrieben wird ein derartiger Verdichter von der Abgasturbine eines Abgasturboladers.
[0005] Üblicherweise sind die Filterschalldämpfer derart ausgebildet, dass Umgebungsluft durch einen am Umfang eines Filterschalldämpfers angeordneten Filter in einen mit Dämpfungselementen ausgestatteten Innenraum des Filterschalldämpfers eingeleitet werden kann, anschließend an den Dämpfungselementen vorbei strömt, und dabei zum Verdichterrad, von dem entgegen der Luftströmung Schallwellen aus gehen, durch Leitelemente umgelenkt wird. Die Schalldämpfung erfolgt an den Dämpfungselementen dissipativ, indem die Schallenergie unmittelbar durch poröse oder faserige Absorbermaterialien, aus denen die Dämpfungselemente im Wesentlichen aufgebaut sind, in Wärme umgesetzt wird. Die Absorbermaterialien werden üblicherweise durch eine akustisch transparente Hülle in Form gehalten und vor der Strömung geschützt. Diese Hülle kann ganz oder teileweise aus metallischen Werkstoffen bestehen.
[0006] Es hat sich herausgestellt, dass mit den aus dem Stand der Technik bekannten Filterschalldämpfem, bei denen die Ansaughift durch eine Ringfläche radial angesaugt, sowie durch gekrümmte Einschübe radial geleitet und anschließend axial zum Austritt des Schalldämpfers umgelenkt wird, noch keine optimale Schalldämpfung erzielt wird, und unerwünschte Strömungs- und Druckverluste auftreten.
[0007] Ferner hat sich herausgestellt, dass bei konventionellen Filterschalldämpfem unerwünschte Strömungs- und Druckverluste auftreten. KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schalldämpfer bereitzustellen, der mindestens hinsichtlich einem der obengenannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Filterschalldämpfer verbessert ist Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schalldämpfer für einen Abgasturbolader bereitzustellen, der im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten F ilterschalldämpfer ein verbessertes Design aufweist, insbesondere zur Minimierung von Strömungs- und Druckverlusten.
[0009] Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird ein Schalldämpfer für einen Abgasturbolader gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Figuren zu entnehmen.
[0010] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Schalldämpfer für einen Abgasturbolader bereitgestellt, welcher eine Vielzahl von Dämpfungselementen umfasst die konzentrisch um eine Zentralachse des Schalldämpfers angeordnet und konzentrisch voneinander beabstandet sind, so dass jeweils zwischen benachbarten Dämpfungselementen ein Strömungskanal ausgebildet ist. Die Dämpfungselemente umfassen ein nichtmetallisches Material. Insbesondere, umfassen die Dämpfungselemente ein oder mehrere Absorbermaterialien aus einem nicht-metallisches Material. Ferner können die Dämpfungselemente eine Hülle aus einem nichtmetallischen Material umfassen. Der Strömungskanal weist eine Einströmöffnung auf, die von der Zentralachse einen größeren radialen Abstand aufweist als eine Ausströmöffnung des Strömungskanals·
[0011] Somit wird vorteilhafterweise ein Schalldämpfer für einen Abgasturbolader bereitgestellt, der gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schalldämpfern verbessert ist. Insbesondere wird durch den erfindungsgemäßen Schalldämpfer ein Schalldämpfer bereit gestellt mit welchem Strömungs- und Druckverluste verringert werden können. Somit kann ein Schalldämpfer mit verbesserten Dämpfungseigenschaften bereitgestellt werden.
[0012] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Abgasturbolader mit einem Schalldämpfer gemäß einer der hierin beschriebenen Ausftihrungsformen bereitgestellt wobei der Schalldämpfer auf der Ansaugseite eines Verdichters, insbesondere eines Radialverdichters, des Abgasturboladers angeordnet ist. Insbesondere ist der hierein beschriebene Schalldämpfer vorteilhafterweise derart ausgestaltet dass der Schalldämpfer mit einem radial innen liegenden Gehäusebereich eines V erdichtergehäuses verbunden werden kann, wobei der Schalldämpfer im montierten Zustand zumindest teilweise von einem radial außen liegenden Gehäusebereich des Verdichtergehäuses umschlossen ist.
[0013] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einem hierin beschriebenen Abgasturbolader bereitgestellt. Der Abgasturbolader umfasst einen Schalldämpfer gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformal, da auf der Ansaugseite eines Verdichters, insbesondere Radialverdichters, des Abgasturboladers angeordnet ist Der Abgasturbolader ist vorteilhafter derart ausgestaltet, dass der Abgasturbolader über eine oder mehrere Abgasleitungen und eine oder mehrere Ladeluftaustrittsöffinmgen in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung an einen Verbrennungsmotor angeschlossen werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0014] Im Weiteren soll die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden, aus denen sich weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben. Hierbei zeigt
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Schalldämpfers gemäß hierin beschriebenen AusfÜhnmgsfbrmen, der auf einer Ansaugseite eines Verdichters angeordnet ist;
Figur 2 eine schematische axiale Frontansicht eines Schalldämpfers gemäß hierin beschriebenen Ausfühnmgsformen; und
Figur 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Abgasturboladers mit einem Schalldämpfer gemäß hierin beschriebenen AusftUmmgsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0015] Mit Bezugnahme auf Figur 1 wird ein Schalldämpfer 40 für einen Abgasturbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht des Schalldämpfers 40, der auf einer Ansaugseite eines Verdichters, insbesondere eins Radialverdichters 20, angeordnet ist.
[0016] Gemäß eine: Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert wenden kann, umfasst der Schalldämpfer 40 eine Vielzahl von Dämpfungselementen 41. Wie beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist, sind die Dämpfungselemente 41 konzentrisch um eine Zentralachse 42 des Schalldämpfers angeordnet. Ferner sind die Dämpfungselemente 41 konzentrisch voneinander beabstandet Mit anderen Worten, die Dämpfungselemente 41 sind in radialer Richtung R zueinander beabstandet angcordnct. Wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist sind die Dämpfungselemente 41 derart ausgebildet und angeordnet, dass jeweils zwischen benachbarten Dämpfungselementcn 41 jeweils ein Strömungskanal 43 ausgebildet ist. Der Strömungskanal 43 weist eine Einströmöffnung 44 auf, die von der Zentralachse 42 einen größeren radialen Abstand aufweist als eine Ausströmöffnung 45 des Strömungskanals 43. Die Dämpfungselemente 41 umfassen ein nicht-metallisches Material. Insbesondere, können die Dämpfungselemcnte 41 aus einem nichtmetallischen Material bestehen.
[0017] Demnach wird vorteilhafterweise ein Schalldämpfer für einen Abgasturbolader bereitgestellt, der gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schalldämpfern verbessert ist. Insbesondere können mit den hierein beschriebenen Ausfuhrungsformen des Schalldämpfers Strömungsund Druckverluste verringert werden. Ferner kann durch die Verwendung eines nicht-metallisches Materials ein kostengünstiger Schalldämpfer bereitgestellt werden. Die Verwendung eines nicht-metallisches Materials kann zudem zu einer verbesserten Schalldämpfung fuhren. Darüber hinaus kann die Bauform des Schalldämpfers besser an die Bedürfnisse der Anwendung angepasst werden. Insbesondere kann der Schalldämpfer kleiner gebaut werden, wodurch dieser kostengünstiger wird.
[0018] Gemäß einer Ausfuhrungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, umfasst das nicht-metallische Material mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymeibasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialen auf Glasfaserbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfasem; und Glasschaummaterialien. Somit können die Dämpfungselemente 41 aus einem oder mehreren der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien bestdien, oder ein oder mehrere der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien umfassen.
[0019] Wie aus Figur 1 hervorgeht, unterscheidet sich die Anordnung der Strömungskanäle des hierin beschriebenen Schalldämpfers von der Strömungskanalanordnung konventioneller Schalldämpfern darin, dass die Strömungskanäle des hierin beschrieben Schalldämpfers konzentrisch ausgeführt sind. Im Gegensatz dazu sind konventionelle Schalldämpfer für Abgasturbolader typischerweise derart ausgestaltet, dass die Dämpfungselemente in Umfangsrichtung um eine zentrale Achse herum angeordnet sind, wobei zwischen den Dämpfungselemcntcn Strömungskanäle ausgebildet sind, so dass deren Ausströmöffnungen im Wesentlichen senkrecht auf die zentrale Achse gerichtet sind. Wie in Figur 1 gargestellt ist, sind die Strömungskanäle des hierin beschriebenen Schalldämpfers derart ausgestaltet, dass deren Ausströmöffnungen eine Ausströmrichtung bereitstellen, welche eine radiale und eine positive axiale Strömungskomponente aufweist.
[0020] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen AusfÜhrungsfbnnen kombiniert weiden kann, sind die Dämpfungselemente 41 trichterartig um die Zentralachse 42 herum angeordnet, wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist Ein „trichterartiges Dämpfungselement“ kann in der vorliegenden Offenbarung so verstanden werden, dass das Dämpfungselement eine Form eines Kegelstumpfes aufweist, wobei der Kegelstumpf eine zentrale Öffnung aufweist, die sich von der Kegelstumpfgrundfläche zur Kegelstumpfdeckfläche erstreckt und dabei verjüngt Die Kegelstumpfmantelfläche kann gekrümmt sein. Die in Figur 1 dargestellten radial nach außen zeigenden Strömungsflächen 48 Dämpfungselement sind beispielsweise, konkave gekrümmte Mantelflächen.
[0021] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, sind die Dämpfungselementen 41 zwischen einem einströmseitigen Ende 41A und einem ausströmseitigen Ende 41B gekrümmt, sodass der Strömungskanal 43 derart aus gebildet ist, um eine Strömungsuml enkung in Richtung der Zentralachse 42 bereitzustellen. Wie beispielhaft in Figur 1 gezeigt ist, weisen radial nach außen zeigende Strömungsflächen 48 der Dämpfungselemente 41 typischerweise eine konkave Krümmung auf. Radial nach innen zeigende Strömungsflächen 49 der Dämpfungselemcnten 41 weisen typischerweise eine konvexe Krümmung auf
[0022] Insbesondere kann die von den Strömungskanälen bereitgestellte Strömungsumlenkung eine Umlenkung der Strömung um einen Umlenkwinkel α von 5° <a< 180°, insbesondere 15° <a< 180°, umfassen. Unter dem Ausdruck „Umlenkwinkel“ kann in der vorliegenden Offenbarung der Winkel verstanden werden, welcher sich zwischen eine Haupteinströmrichtung einer Einströmöffnung 44 eines Strömungskanals 43 und einer Hauptausströmrichtung einer Ausströmöffnung 45 des Strömungskanals 43 ergibt
[0023] Wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist, können die jeweiligen Umlenkwinkel der jeweiligen Strömungskanale in radialer Richtung R zunehmen. Mit anderen Worten, radial weiter außen angeordnete Strömungskanäle stellen typischerweise einen größeren Umlenkwinkel bereit als radial weite· inner angeordnete Strömungskanäle.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, sind die Strömungskanäle (auch als Kulissenkanäle bezeichnet) derart konfiguriert, dass die Durchströmungsgeschwindigkeit möglichst konstant ist und keine Geschwindigkeitsspitzen auftreten. Dies ist insbesondere von Vorteil da Geschwindigkeitsspitzen quadratisch in den Druckverlust eingehen, sodass der hierin beschriebene Schalldämpfer einen verringerten Druckverlust aufweist. Eine Verringerung des Druckverlusts wirkt sich vorteilhafterweise positiv auf das Dämpfungsverhalten des Schalldämpfers aus, so dass das Dämpfungsverhalten des hierin beschriebenen Schalldämpfers verbessert werden kann. [0025] Gemäß einer Ausfuhrungsfbrm, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, liegen einströmseitige Enden 41A der Dämpfungselemente 41 auf einer in axialer Richtung x konvex gekrümmten Fläche A. Beispielsweise kann die konvex gekrümmten Fläche A eine teilweise kugelförmige oder teilweise elliptischen Fläche sein. Typischerweise ist auf der konvex gekrümmten Fläche A ein Lochblech 411 oder ein Filterelement angeordnet, wie cs beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist
[0026] Gemäß einer Ausfuhrungsfbrm, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, weist die Einströmöffnung 44 der jeweiligen Strömungskanäle einen größeren Strömungsquerschnitt auf als die Ausströmöffnung 45 der jeweiligen Strömungskanäle. Wie beispielhaft in Figur 2 dargestellt ist, kann die Einströmöffnung 44 da- jeweiligen Strömungskanäle 43 ringartig um die Zentralachse 42 ausgebildet sein. Ferner ist in Figur 2 beispielhaft ein Abstand T zwischen benachbarten Dämpfungselementen 41 dargestellt Der Abstand T zwischen benachbarten Dämpfungselementen 41 kann in radialer Richtung R zunehmen, abnehmen oder konstant sein.
[0027] In diesem Zusammenhang sei angemeikt, dass auch die Ausströmöffnung 45 der jeweiligen Strömungskanäle 43 ringartig um die Zentralachse 42 ausgebildet sein kann.
[0028] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, umfasst der Schalldämpfer ferner eine Verbindungsstruktur 46 zur Verbindung von mindestens zwei benachbarten Dämpfungselementen 41. Typischerweise ist Verbindungsstruktur 46 ausgelegt, um die Stabilität des Schalldämpfers zu verbessern. Die Verbindungsstruktur 46 kann beispielsweise durch Stege zwischen dar Dämpfungselementen bereitgestellt werden. Die V erbindungsstruktur karm ein nicht-metallisches Material umfassen oder aus einem nicht-metallischen Material bestehen. Beispielsweise kann die Verbindungsstruktur 46 mindestens ein nicht-metallisches Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfhscrmaterialen, insbesondere Absorbcrmaterialcn auf Glasfascrbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfasem; und Glasschaummaterialien, umfassen oder daraus bestehen. Somit kann die V erbindungsstruktur 46 aus einem oder mehreren der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien bestehen, oder ein oder mehrere der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien umfassen.
[0029] Gemäß einer Ausfuhrungsfbrm, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst der Schalldämpfer ferner eine ausströmseitge zylindrische
Dämpfungsstruktur 47. Beispielsweise kann die zylindrische Dämpfungsstruktur 47 mit einem ausströmseitgen Ende des radial äußersten Dämpfungselements 412 verbunden sein. Somit können die Dämpfungseigenschaften des Schalldämpfers zusätzlich verbessert werden.
[0030] Gemäß einer Ausftihrungsform, die mit anderen hierin beschriebenen AusfÜhrungsformen kombiniert werden kann umfasst die Dämpfungsstruktur 47 ein nicht-metallisches Material oder besteht aus einem nicht-metallischen Material. Beispielsweise kann die Dämpfungsstruktur 47 mindestens ein nicht-metallisches Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialen auf Glasfaserbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfesem; und Glasschaummateriahen, umfassten oder daraus bestehen. Somit kamt die Dämpfungsstruktur 47 aus einem oder mehreren der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien bestehen, oder ein oder mehrere der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien umfassen.
[0031] Gemäß einer Ausfuhrungsförm, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, kann die zylindrische Dämpfungsstruktur 47 eine Veibindungsstruktur 471, zur Verbindung des Schalldämpfers mit einer Ansaugseite eines Verdichtergehäuses 10 eines Abgasturboladers 30 aufweisen. Wie in Figur 1 gezeigt ist, kann das Verdichtergehäuse 10 beispielsweise ein Verdichtergehäuse eines Radialverdichters 20 sein. Die Verbindungsstruktur 471 kam als V erbindungsflansch ausgeführt sein.
[0032] Gemäß einer Ausfuhnmgsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann umfasst die Verbindungsstruktur 471 ein nicht-metallisches Material oder besteht aus einem nicht-metallischen Matmal. Beispielsweise kann die Verbindungsstruktur 471 mindestens ein nicht-metallisches Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialen auf Glasfaserbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfesem; und Glasschaummaterialien, umfassen oder daraus bestehen. Somit kann die V erbindungsstruktur 471 aus einem oder mehreren der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien bestehen, oder ein oder mehrere der hierin aufgelisteten nicht-metallischen Materialien umfassen.
[0033] Mit Bezugnahme auf Figur 1 wird ein Verdichtergehäuse 10 eines Radialverdichters 20 gemäß der vorliegenden Offenbarung näher beschrieben. Gemäß einer Ausfuhrungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsförmen kombiniert werden kann, umfasst das Verdichtergehäuse 10 einen radial innen liegenden Gehäusebereich 10A, der einen axialen Einströmungskanal 11 in einem Ansaugbereich des Radialverdichters 20 bildet. Ferner umfasst das Verdichtergehäuse 10 einen sich an den radial innen liegenden Gehäusebereich 10A anschließenden Diffusorbereich 10B. Der Diffusorbereich 10B ist ausgebildet, um eine radiale Strömung nach einem Verdichterrad 21 in eine axiale Richtung entgegen einer Einströmungsrichtung 12 des Einströmkanals 11 umzulenken. Ferner umfasst das Verdichtergehäuse 10 einen sich an dm Diffusorbereich 10B anschließenden radial außen liegenden Gehäusebereich IOC, der sich axial entgegengesetzt zur Einströmungsrichtung 12 erstreckt und einen oder mehrere Ladeluftsammelräume 13, 14 bereitstellt Einzelne Teile des Verdichtergehäuses, insbesondere der Diffusorbereich 10B des Verdichtergehäuses, können mit den hierein beschriebenen nichtmetallischen Materiahen schallabsorbicrend ausgeklcidet sein.
[0034] Wie beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist, umfasst der eine oder die mehreren Ladeluftsammelräume 13, 14 typischerweise jeweils eine Ladeluftaustrittsöffnung 19. Die Ladeluftaustrittsöffhung ist typischerweise derart ausgebildet, um eine Ausströmung der Ladeluft in eine Ausströmungsrichtung 23 bereitzustellen die quer, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig, zur Einströmungsrichtung 12 ist.
[0035] In der in Figur 1 dargestellten beispielhaften AusfÜhrungsföim umfasst der radial außen liegende Gehäusebereich IOC einen ersten Ladchiftsammelraum 13 und einai zweiten Ladchiftsammelraum 14. Der erste Ladeluftsammelraum 13 und der zweite Ladeluftsammelraum 14 sind jeweils mit dem Diffusorbereich 10B verbunden, sodass ein erster Ladcluftgchäuseschenkel 10C1 und ein zweiter Ladeluftgehäuse- schenkel 10C2 bereitgestellt wird. [0036] Typischerweise weist der radial außen liegenden Gehäusebereich IOC eine axiale Ausdehnung in entgegengesetzter Richtung zur Einströmungsrichtung 12 auf, die größer ist als eine axiale Ausdehnung des radial innen liegenden Gehäusebereichs 10A. Somit ist das V erdichtergehäuse derart ausgebildet, dass der radial außen liegende Gehäusebereich IOC einen axialen Zwischenraum 24 zumindest teilweise umschließt. Der axiale Zwischenraum 24, der typsicherweise zwischen dem ersten Ladeluftgehäuseschenkel 10C1 und dem zweiten Ladehiftgehäuseschenkel 10C2 liegt, ist in Figur 3 gezeigt Typischerweise, ist der axiale Zwischenraum 24 ausgebildet, um ansaugseitig eine zylindrische Dämpfungsstruktur 47 eines hierin beschriebenen Schalldämpfers aufzunchmen. Wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist, kann die zylindrische Dämpfungsstruktur 47 über ein Befestigungselement 472 an dem radial außen liegenden Gehäusebereich IOC befestigt sein.
[0037] Mit anderen Worten, der axiale Zwischenraum 24 kann zur Luftzufuhr zum Einströmkanal 11 des Radialverdichters genutzt werden. Die Luftzufuhr kann über eine Zuleitung erfolgen, die beispielsweise als zylindrische Dämpfungsstruktur 47, ausgebildet sein kann. Eine derartige schallabsorbierende Ansaugstrecke kann vorteilhafterweise genutzt werden, um an der Ansaugöf&ung des Radialverdichters eine Reduktion des Schalldruckpegels zu erreichen. Damit kann ein Schalldämpfer mit geringerer Schallabsorption verwendet werden, der wiederum Vorteile im Druckverlust hat Dies führt somit zu einer weiteren Verringerung der Verluste und kann somit zu einer Wirkungsgradverbesserung eines Radialverdichters beitragen.
[0038] Gemäß einer Ausfuhrungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausfuhrungsformen kombiniert werden kann, ist zumindest einer des radial außen liegenden Gehäusebereichs 10C und des Diffusorbereichs 10B zweischalig ausgefuhrt ist, so dass ein für ein Kühlmedium durchströmbarer Zwischenraum 15 bereitgestellt wird. Insbesondere ist typischerweise der radial außen liegenden Gehäusebereichs 10C zweischalig ausgeführt und der Diffusorbereich 10B zumindest teilweise oder vollständig zweischalig ausgeführt. Beispielsweise kann zumindest einer, insbesondere beide, des radial außen hegenden Gehäusebereichs 10C und des Diffusorbereichs 10B, eine Innenschale 16 und eine zur Innenschale mit einem Abstand D beabstandete Außenschale 17 umfassen, wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist
[0039] Somit kann vorteilhafter weise ein Verdichtergehäuse mit integrierter Ladhiftkühlung bereitgestellt werden.
[0040] Ferner kann, in dem einen oder den mehreren Ladehiftsammelräumen 13, 14 mindestens ein Ladeluftkühler 18 bereitgestellt sein, wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist.
[0041] Gemäß einer Ausfuhnmgsform, die mit anderen hierin beschriebenen AusfÜhrungsformen kombiniert werden kann, kann der Schalldämpfer 40 ferner ein zentrales längliches Dämpfungselement 41Z umfassen. Typischerweise erstreckt sich das zentrale längliche Dämpfungselement 41Z entlang der Zentralachse und ragt in axialer Richtung x über ein ausströmseitiges Ende des radial äußersten Dämpfungselements 412 hinaus. Insbesondere kann das zentrale längliche Dämpfungselement 41Z ein domartiges Dämpfungselement sein, wie cs beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Typischerweise ist das zentrale längliche Dämpfungselement 41Z konzentrisch um die Zentralachse 42 des Schalldämpfers angeordnet. Somit können die Dämpftmgseigenschaften des Schalldämpfers zusätzlich verbessert werden.
[0042] Wie beispielhaft in Figur 1 gezeigt ist, kann ferner eine Lagerungsstruktur 41R zur Lagerung des zentralen länglichen Dämpfungselements 41 Z vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Lagerungsstruktur 41R radiale Stege umfassen. Typischerweise sind die radiale Stegen an einem Ende mit der inneren Mantelfläche der zylindrischen Dämpfungsstruktur und an einem gegenüberliegenden Ende mit dem zentralen länglichen Dämpfungselcments 41Z verbunden. Gemäß einem Beispiel können die radialen Stege tropfenförmige Querschnitte aufweisen.
[0043] Mit Bezugnahme auf Figur 3 wird ein Abgasturbolader 30 mit einem Schalldämpfer 40 gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst der Abgasturbolader 30 einen Schalldämpfer 40 gemäß hierein beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Schalldämpfer 40 auf der Ansaugseite eines Verdichters, insbesondere Radialverdichters 20, des Abgasturboladers angeordnet ist. Wie es beispielshaft aus Figur 3 in Kombination mit Figur 1 hervorgeht, kann der Schalldämpfer 40 mit einem radial innen liegenden Gchäuscbereich 10A eines Verdichtergehäuses 10 verbunden und zumindest teilweise von einem radial außen liegenden Gehäusebereich 10C des V erdichtergehäuses 10 umschlossen sein.
[0044] Typischerweise wird der Abgasturbolader 30 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen über eine oder mehrere Abgasleitungen 32 und eine oder mehrere Ladeluftaustrittsöffinmgen 19 in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung an einen Verbrennungsmotor angeschlossen. Somit kann vorteilhafterweise eine Brennkraftmaschine mit einem hierin beschriebenen Abgasturbolader bereitgestellt werden, der über eine oder mehrere Abgasleitungen und eine oder mehrere Ladcluftaustrittsöffaungen in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung an einen V erbrennungsmotor angeschlossen werden kann.
[0045] Wie aus den hierin beschriebenen Ausführungsformen hervorgeht wird vorteilhafterweise ein Schalldämpfer bereitgestellt, der gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Filterschalldämpfem verbessert ist. [0046] Insbesondere wird durch dm erfindungsgemäßen Schalldämpfer ein Schalldämpfer bereitgestellt, mit welchem Strömungs- und Druckverluste verringert werden können. Insbesondere, weist der erfindungsgemäße Schalldämpfer vorteilhafterweise ein Design und eine Anordnung der Dämpfungselemente auf, mit welchem Druckverluste bei Durchströmung des Schalldämpfers verringert werden können, was zu verbesserten Dämpfungscigenschaften führt.
BEZUGZEICHENLISTE
10 Verdichtergehäuse
10A radial innen liegender Gehäusebcreich 10B Difiusorbereich IOC radial außen liegender Gehäusebereich 10C1 erster Ladeluftgehäuseschenkel
10C2 zweiter Ladeluftgehäuseschenkel
11 Einströmungskanal
12 Einströmungsrichtung 13 erster Ladeluftsammelraum
14 zweiter Ladeluftsammelraum
15 Zwischenraum
16 Innenschale
17 Außenschale 18 Ladeluftkühler
19 Ladeluftaustrittsöf&ung
20 Radialverdichter
21 Verdichterrad
23 Ausströmungsrichtung der Ladeluft 24 axialer Zwischenraum
30 Abgasturbolader
40 Schalldämpfer
41 Dämpfungselemente
41A einströmseitigen Ende der Dämpfungselemente 41B ausströmseitiges Ende der Dämpfungselemente
41Z zentrales längliches Dämpfungselement
41R Lagerungsstruktur zur Lagerung des zentralen länglichen Dämpfungselements 411 Lochblech/ Filterelement 412 radial äußerstes Dämpfungselement 42 Zentralachse
43 Strömungskanal
44 Einströmöffnung
45 Ausströmöffnung 46 Verbindungsstruktur
47 zylindrische Dämpfungsstruktur
471 Verbindungsstruktur
472 Befestigungselement zur Befestigung des schallabsorbierenden Elements an dem radial außen liegender Gehäusebereich 48 radial nach außen zeigende Strömungsflächen
49 radial nach innen zeigende Strömungsflächen
31 Turbine
32 Abgasleitung
R radiale Richtung x axiale Richtung
T Abstand zwischen benachbarten Dämpfungsclcmcntcn
D Abstand zwischen Innenschale und Außenschale
A konvex gekrümmte Fläche

Claims

ANSPRÜCHE
1. Abgasturbolader (30) mit eben Schalldämpfer (40), de auf de
Ansaugseite erncs Vendichtes des Abgastuibolades angeordnet ist, wobei de Schalldämpfe (40) eine Vielzahl von Dämpfungselementen (41) umfasst, die konzentrisch um eine Zentralachse (42) des Schalldämpfers angeordnet und konzentrisch voneinander beabstandet sind, so dass jeweils zwischen benachbarten Dämpfungselementen ein Strömungskanal (43) ausgebildet ist, wobei die Dämpfungselemente (41) ein nicht-metallisches Material umfassen, und wobei der Strömungskanal (43) eine Einströmöffnung (44) aufweist, die von der Zentralachse (42) eben größeren radialen Abstand aufweist als eine Ausströmöffnung (45) des Strömungskanals (43).
2. Abgasturbolader (30) nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungselemente (41) trichterartig um die Zentralachse (42) hemm angeordnet smd.
3. Abgasturbolader (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Dämpfungselemente (41) aus einem nicht-metallischen Material bestdien.
4. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das nichtmetallische Material mindestens eb Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialcn auf Glasfascrbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfasem; und Glasschaummaterialien, umfasst.
5. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dämpfungselementen (41) zwischen einem einströmseitigen Ende (41 A) und einem ausströmseitigen Ende (41B) gekrümmt sind, sodass der Strömungskanal (43) ausgebildet ist, um eine Strömungsumlenkung in Richtung der Zentralachse (42) bereitzustcllen, insbesondere wobei die Strömungsumlenkung eine Umlenkung der Strömung um einen Umlenkwinkel α von 5 °< α < 180 ° umfasst
6. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei radial nach außen zagende Strömungsflächen (48) der Dämpfungselementen (41) eine konkave Krümmung auf weisen, und wobei radial nach innen zeigende Strömungsflächen (49) der Dämpfungselementen (41) eine konvexe Krümmung auf weisen.
7. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei einströmseitige Enden (41 A) der Dämpfungselemente (41) auf einer in axialer Richtung konvex gekrümmtem Fläche, insbesondere auf einer teilweise kugelförmigen oder teilweise elliptischen Fläche, liegen.
8. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einströmöffnung (44) einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die Ausströmöffnung (45), insbesondere wobei die Einströmöffnung (44) und/oder die Ausströmöffnung (45) des Strömungskanals (43) ringartig um die Zentralachse (42) ausgebildet sind.
9. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine V erbindungsstruktur (46) zur Verbindung von mindestens zwei benachbarten Dämpfungselementen (41), insbesondere wobei die Verbindungsstruktur (46) ein nicht-metallisches Material umfasst oder aus einem nicht-metallischen Material besteht, wobei das nicht-metallische Material mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialen auf Glasfaserbasis; Glasfasermaterialen umfassend S1O2 Silikatfasem; und Glasschaummaterialien, umfasst.
10. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine ausströmseitge zylindrische Dämpfungsstruktur (47), insbesondere wobei die Dämpfungsstruktur (47) ein nicht-metallisches Material umfasst oder aus einem nicht-metallischen Material besteht, wobei das nichtmetallische Material mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbermaterialen auf Glasfhserbasis; Glasfhsermaterialen umfassend S1O2 Silikatfasera; und Glasschaummaterialien, umfasst..
11. Abgasturbolader (30) nach Anspruch 10, wobei die zylindrische Dämpfungsstruktur (47) mit einem ausströmseitgcn Ende des radial äußersten Dämpfungselements verbunden ist
12. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die zylindrische Dämpfungsstruktur (47) eine Verbindungsstruktur (471), insbesondere Verbindungsflansch, zur Verbindung des Schalldämpfers mit einer Ansaugseite eines Verdichtergehäuses, insbesondere eines Radialverdichters (20), eines Abgasturboladers aufweist
13. Abgasturbolader (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend ein zentrales längliches Dämpfungselement (41Z), insbesondere domartiges Dämpfungselement, welches sich entlang der Zentralachse (42) erstreckt und in axialer Richtung über ein ausströmseitiges Ende des radial äußersten Dämpfungselements hinausragt, insbesondere wobei das zentrales längliches Dämpfungselement (41 Z) ein nicht-metallisches Material umfasst oder aus einem nicht-metallischen Material besteht, wobei das nicht-metallische Material mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polymeren, insbesondere anorganischen Polymeren; polymerbasierten Werkstoffen, insbesondere polymerbasierten Verbundwerkstoffen; keramischen Materialien, insbesondere Materialien umfassend keramische Hohlkugeln; Glasfasermaterialen, insbesondere Absorbcrmaterialcn auf Glasfaserbasis; Glasfasermaterialen umfassend SiOz Silikatfasem; und Glasschaummaterialien, umfasst.
14. Abgasturbolader (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der
Verdichter ein Radialverdichter (20) ist, und wobei der Schalldämpfer (40) mit einen radial innen liegenden Gehäusebereich (10A) eines Verdichtergehäuses (10) verbunden ist, und zumindest teilweise von einem radial außen liegenden Gehäusebereich (IOC) des Verdichtergehäuses (10) umschlossen ist, insbesondere wobei einzelne Teile des Verdichter gehäuses, insbesondere ein Diffusorbereich (10B) des Verdichter gehäuses (10) mit schallabsorbierendem Material, insbesondere schallabsorbierendem nicht-metallischem Material ausgeldeidet sind.
15. Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader (30) gemäß Anspruch 14, insbesondere wobei der Abgasturbolader über eine oder mehrere Abgasleitungen (32) und eine oder mehrere Ladeluftaustrittsöffnungen (19) in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung an einen Verbrennungsmotor angeschlossen ist.
EP21720266.2A 2020-04-29 2021-04-21 Abgasturbolader mit einem schalldämpfer Withdrawn EP4143443A1 (de)

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