壓縮機和機動車輛制造技術

本申請提供一種用于內燃發動機的壓縮機。該壓縮機包括壓縮機軸和磁性軸承，該壓縮機軸具有與其附連的壓縮機葉片、被定位在進氣管道中并且在壓縮機運轉期間圍繞軸線旋轉，該磁性軸承在進氣管道中被定位在壓縮機葉片的上游，該磁性軸承包括被定位在壓縮機軸周圍的環形物、被布置在環形物中的定子電體以及被布置在壓縮機軸上的至少兩個磁體，所述磁體被配置為施加磁力在定子電體上以在環形物與壓縮機軸之間形成氣隙。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉引用本申請要求于2015年4月22日提交的德國專利申請DE 102015207341.6的優先權，該德國專利申請的內容全部通過引用并入本文以用于所有目的。
技術介紹
渦輪增壓器被用在內燃發動機中以增加燃燒效率和/或發動機功率輸出。因此，通過渦輪增壓器來對發動機升壓使發動機功率和效率能夠被增加或者使發動機能夠被縮小尺寸且同時提供較大的自然吸氣發動機的功率輸出。軸承被用在渦輪增壓器中以促進與渦輪機和壓縮機葉片附連的軸的旋轉。例如，DE 102013203042 A1示出一種用于內燃發動機的渦輪增壓器，其具有油潤滑軸承、用于油的供應管路以及用于油的限流器。這種類型的油軸承具有由軸承中的摩擦所造成的功率損耗。熱量也是軸承摩擦的不需要的副產物。功率損耗和發熱兩者都有降低渦輪增壓器性能的效果。
技術實現思路
為了解決至少一些上述問題，本申請提供一種用于內燃發動機的壓縮機。該壓縮機包括壓縮機軸和磁性軸承，該壓縮機軸具有與其附連的壓縮機葉片、被定位在進氣管道中并且在壓縮機運轉期間圍繞軸線旋轉，該磁性軸承在進氣管道中被定位在壓縮機葉片的上游，該磁性軸承包括被定位在壓縮機軸周圍的環形物(ring)、被布置在環形物中的定子電體(stator electrics)以及被布置在壓縮機軸上的至少兩個磁體，所述磁體被配置為施加磁力在定子電體上以在環形物與壓縮機軸之間形成氣隙(air gap)。當單獨或結合附圖時，本說明書的以上優點和其他優點以及特征在以下具體實施方式中是顯而易見的。應該認識到，提供上述內容是為了以簡化的形式引入在具體實施方式中將會進一步描述的選擇構思。這不意味著識別了所要求保護主題的關鍵或本質特征，所述主題的范圍由隨附于具體實施方式的權利要求書唯一地限定。而且，所要求保護的主題不局限于解決上文或在本公開的其他部分中指出的任何缺點的實施方式。附圖說明圖1示出在示例配置中的機動車輛；圖2以側視圖示出圖1中所示的在示例配置中包括在機動車輛中的壓縮機；圖3示出壓縮機的支柱；圖4以剖視圖示出壓縮機；以及圖5示出用于發動機和壓縮機的運轉的方法。具體實施方式本說明書涉及一種用于內燃發動機的磁性支撐壓縮機。本說明書也涉及一種具有內燃發動機和壓縮機的機動車輛。在本文所描述的壓縮機的特征減小壓縮機中的摩擦損耗且同時向壓縮機中的軸承提供冷卻。在一個示例中，提供了一種在車輛的內燃發動機中的壓縮機。該壓縮機包括壓縮機軸，該壓縮機軸具有與其附連的壓縮機葉片。該壓縮機軸被可旋轉地安裝在進氣管道并且被配置為圍繞旋轉軸線旋轉。該壓縮機也包括布置在壓縮機葉片的上游的磁性軸承。該磁性軸承包括環形物，該環形物以無接觸(contact-free)方式接合在壓縮機軸周圍。因此，在環形物與壓縮機軸之間存在氣隙。該磁性軸承也包括布置在環形物中的定子電體和布置在壓縮機軸上的至少兩個磁體。該磁性軸承可以被配置為使壓縮機軸能夠旋轉且同時在軸中的磁體與進氣管道中的定子電體之間形成氣隙。因此該軸承可以用磁力安裝壓縮機軸。因此提供了壓縮機軸的無接觸且非常低損耗的安裝。也預想到具有所述配置的磁性軸承集成到其它壓縮機類型中。當與渦輪增壓器中所用的以前的輥式軸承相比時，用磁性軸承支撐壓縮機軸使得軸承中的損耗能夠被減小，從而增加壓縮機轉速。另外，將軸承定位在壓縮機的進氣中使軸承能夠通過進氣氣流來冷卻。以此方式，壓縮機和軸承兩者的運轉可以被改進。此外，通過提供以無接觸方式使能軸旋轉的磁性軸承增加了壓縮機的壽命。在一個有利示例中，環形物可以由進氣管道中的至少一個支柱來保持。特別地，支柱可以具有水滴形(drop-shaped)的橫截面。因為至少一個支柱被形成以具有低空氣阻力，所以氣流的壓力損耗特別地通過支柱的水滴形配置來有利地減少。在另一示例中，用于定子電體的供電線被布置在壓縮機的支柱內。該供電線因此被以節省空間的(例如，緊湊的)方式布置并且具有低空氣阻力。在又一示例中，該磁性軸承被形成為電動馬達。在此，根據需要，壓縮機軸可以以扭矩傳輸的方式同時連接到排氣渦輪機的渦輪機軸。可以通過將磁性軸承形成為電動馬達來驅動壓縮機軸。通過磁性軸承驅動壓縮機可以通過控制器根據預定控制策略來實施。該排氣渦輪機代表壓縮機軸的積極有利驅動的可能性。結合形成為電動馬達的軸承，壓縮機的響應特性可以被改進，這是因為占優勢的排氣壓力并不總是使壓縮機能夠在期望時段內向發動機傳送增壓和/或使得能夠在發動機中生成期望的升壓量。因此，當渦輪機沒有正在提供期望的旋轉輸入時，該磁性軸承可以用于驅動壓縮機。例如，磁性軸承可以用于驅動壓縮機以減小由緩慢氣門響應所引起的渦輪增壓器滯后(lag)。在又一示例中，該磁性軸承可以用于在高扭矩需求時段期間驅動與渦輪機串聯的壓縮機以增加發動機功率輸出。進一步地，在另一示例中，磁性軸承可以用作驅動壓縮機的唯一輸入。應當認識到，該磁性軸承可以通過進入壓縮機的未壓縮進氣流來冷卻。結果，根據需要，由于通過將軸承定位在壓縮機的進氣中所實現的冷卻，該軸承可以特別地作為具有較高輸出的電動馬達來運轉。應當認識到，壓縮機可以被包括在機動車輛的內燃發動機中。該機動車輛可以包括供應空氣分支(supply air branch)，壓縮機被布置在該分支中。該壓縮機的優點因此有益于機動車輛。由于本文所描述的壓縮機，該機動車輛擁有具有改進的響應特性的更有效驅動裝置。機動車輛10以圖1中的示例配置示意性地表示。機動車輛10具有內燃發動機11。為了內燃發動機11的運轉，機動車輛10還具有供應空氣分支12，該供應空氣分支12如圖2所示被形成為供應空氣24(例如，進氣)到內燃發動機11。繼續參考圖1，機動車輛10具有排氣分支(exhaust gas branch)13，以便排放在內燃發動機11的運轉期間所生成的排氣。機動車輛10包括布置在供應空氣分支12中的壓縮機16。壓縮機16可以是排氣渦輪增壓器14的一部分并且以扭矩傳輸的方式被連接到布置在排氣分支13中的排氣渦輪機15。它在圖1中以此種方式表示。特別地，在一個示例中，壓縮機16的壓縮機軸18以扭矩傳輸的方式被連接到排氣渦輪機15的渦輪機軸，特別是壓縮機軸18和渦輪機軸由單個渦輪增壓器軸41形成。但是，在其它示例中，壓縮機可以被包括在接收來自發動機曲軸的機械驅動輸入的機械增壓器中和/或可以被電驅動。壓縮機16在圖2和圖4中以示例配置表示。壓縮機16具有殼體17，進氣
管道27被形成在該殼體中。壓縮機軸18被至少部分地布置在進氣管道27中。壓縮機軸18被可旋轉地安裝在進氣管道27中并且因此圍繞旋轉軸線25旋轉。壓縮機軸18被提供有若干壓縮機葉片26，這些壓縮機葉片26被布置成至少一排葉片。也就是說，壓縮機葉片26被附連到壓縮機軸18。壓縮機16被形成為通過壓縮機軸18的旋轉傳送空氣24穿過進氣管路27。空氣24基本上在相對于旋轉軸線25的軸向上流過壓縮機葉片26的上游。在壓縮機葉片26的位置處，空氣24隨后在相對于旋轉軸線25的徑向方向上被傳送。因此壓縮機16是徑向壓縮機。空氣從壓縮機葉片26流入壓縮機蝸殼40。另外，如上所述，壓縮機軸18可以被連接到圖1中所示的排氣渦輪機15的渦輪機軸，使得扭矩從渦輪機軸被傳輸到壓縮機軸。壓縮機16具有被布置在特本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于內燃發動機的壓縮機，其包括：壓縮機軸，其被提供具有定位在進氣管道中的壓縮機葉片，所述壓縮機軸和所述壓縮機葉片被配置為圍繞旋轉軸線旋轉；以及磁性軸承，其在所述進氣管道中被定位在所述壓縮機葉片的上游，所述磁性軸承包括被定位在所述壓縮機軸周圍的環形物、被布置在所述環形物中的定子電體以及被安裝在所述壓縮機軸上的至少兩個磁體，其中在所述環形物與所述壓縮機軸之間存在氣隙，所述至少兩個磁體被配置為施加磁力在所述定子電體上。

【技術特征摘要】
2015.04.22 DE 102015207341.61.一種用于內燃發動機的壓縮機，其包括：壓縮機軸，其被提供具有定位在進氣管道中的壓縮機葉片，所述壓縮機軸和所述壓縮機葉片被配置為圍繞旋轉軸線旋轉；以及磁性軸承，其在所述進氣管道中被定位在所述壓縮機葉片的上游，所述磁性軸承包括被定位在所述壓縮機軸周圍的環形物、被布置在所述環形物中的定子電體以及被安裝在所述壓縮機軸上的至少兩個磁體，其中在所述環形物與所述壓縮機軸之間存在氣隙，所述至少兩個磁體被配置為施加磁力在所述定子電體上。2.根據權利要求1所述的壓縮機，其中所述環形物通過在所述進氣管道中的至少一個支柱來保持。3.根據權利要求2所述的壓縮機，其中用于所述定子電體的供電線被布置在所述至少一個支柱內。4.根據權利要求2所述的壓縮機，其中所述至少一個支柱具有水滴形的橫截面。5.根據權利要求1所述的壓縮機，其中所述壓縮機軸被連接到排氣渦輪機的渦輪機軸，使得扭矩從所述渦輪機軸被傳輸到所述壓縮機軸。6.根據權利要求1所述的壓縮機，其中所述至少兩個磁體和所述定子電體被配置為通過磁力彼此排斥。7.根據權利要求1所述的壓縮機，其中所述磁性軸承被形成為電動馬達。8.一種機動車輛，其包括：內燃發動機；向所述內燃發動機提供進氣空氣的供應空氣分支；以及布置在所述供應空氣分支中的壓縮機，所述壓縮機包括：壓縮機軸，所述壓縮機軸被提供具有定位在進氣管道中的壓縮機葉片，所述壓縮機軸和所述壓縮機葉片被配置為圍繞旋轉軸線旋轉；以及磁性軸承，其在所述進氣管道中被定位在所述壓縮機葉片的上游，所述磁性軸承包括被定位在所述壓縮機軸周圍的環形物、被布置在所述環形物中的定子電體以及被安裝在所述壓縮機軸上的至少兩個磁體，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·斯米利亞諾夫斯基，H·M·金德爾，J·克默林，F·克拉默，F·J·布林克曼，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US