DE102011007720A1

DE102011007720A1 - Turbolader mit Bowdenzug gesteuertem Wastegate

Info

Publication number: DE102011007720A1
Application number: DE102011007720A
Authority: DE
Inventors: Klaus Daut
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-25

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Turbolader zur Gemischverdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem Heißgehäuse 15 angeordneten Turbine, wobei das Heißgehäuse 15 eine zum Antrieb der Turbine vorgesehene Abgasführung zumindest teilweise ausbildet und die Abgasführung zur Spitzenentlastung der Turbine ein mittels eines Aktuators 14 steuerbares Wastegate 16 aufweist. Mit dem Ziel die Montagekosten zu reduzieren, den Einstellprozess des Wastegates zu vereinfachen und günstigere Aktuatoren einsetzen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Wirkverbindung zwischen Aktuator 14 und Wastegate 16 zumindest teilweise von einem Bowdenzug 11, 12 gebildet ist. Dadurch kann der Aktuator 14 außerhalb des Heißgehäuses 15 angeordnet werden, muss deswegen geringere Betriebstemperaturen aushalten und kann leichter eingestellt werden. Außerdem sind somit auch Aktuatoren unterschiedlicher Hersteller leichter einsetzbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Turbolader zur Gemischverdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem Heißgehäuse angeordneten Turbine, wobei das Heißgehäuse eine zum Antrieb der Turbine vorgesehene Abgasführung zumindest teilweise ausbildet und die Abgasführung zur Spitzenentlastung der Turbine ein mittels eines Aktuators steuerbares Wastegate aufweist.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Ein Wastegate wird in Turboladern verwendet, um bei einer Spitzenlast den Abgasstrom dahingehend zu regulieren, dass die Turbine des Turboladers keine weitere kinetische Energie umsetzen kann. Damit wird effektiv die Drehzahl der Turboladerachse gedrosselt, wenn eine weitere Verdichtung des anzusaugenden Brennstoff-Luftgemisches erforderlich oder sogar für den Motor schädlich wäre.
Das Wastegate besteht aus einer Gasweiche innerhalb des Heißgehäuses, die bei Bedarf durch einen Aktuator entsprechend betätigt wird, um den Abgasstrom zu regulieren.
Die Wirkverbindung zwischen Aktuator und Wastegate wird meist mechanisch, kann aber auch hydraulisch ( US 2006/0064980 A1 ) oder pneumatisch ( EP1 486 678 A2 ) umgesetzt sein.
Die mechanische Wirkverbindung erfordert einen in der Nähe des Heißgehäuses gelegenen Aktuator, der dann entsprechende Temperaturen aushalten muss.
Eine pneumatische Wirkverbindung verlangt, ähnlich wie auch die hydraulische, ein Röhrensystem, welches entsprechend abgedichtet sein muss, um den Steuerdruck vom Aktuator zum Wastegate übertragen zu können und ist daher wartungsintensiv.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher einen Turbolader anzugeben, der leicht zu installieren ist, wenige Bauteile aufweist und ferner die Nachteile des bekannten Stand der Technik ausräumt, ohne die Funktionalität des Wastegates zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Wirkverbindung zwischen Aktuator und Wastegate zumindest teilweise von einem Bowdenzug gebildet ist, der die Funktion einer mechanischen Steuerleitung aufweist. Der Bowdenzug ist eine mechanische Lösung, die nur in Zugrichtung formstabil ist. Der Bowdenzug aktiviert beim Anzug das Wastegate, sodass nur bei Zug eine Drosselung des Turboladers eintritt. Alternativ könnte auch bei Zug die Drosselung abgeschaltet werden, sodass nur bei angezogenem Bowdenzug der Turbolader operabel ist. Dies würde verhindern, dass bei einem Fehler an der Aktuatorik oder deren Komplettausfall auch der Turbolader Schaden nehmen könnte. Im Schadensfall würde der Turbolader durch Zugentlastung schlicht abgeschaltet.
Vorteilhafterweise ist der Bowdenzug in der Wirkverbindung zwischen Aktuator und Wastegate angeordnet ist und an einem feststehenden Teil, insbesondere einem Teil des Fahrwerks oder der Karosserie, befestigbar. Es können durchaus noch andere mechanische Elemente an der Wirkverbindung teilhaben, wie zum Beispiel, Steuerstangen.
Bevorzugt ist der Bowdenzug aus einer Schutzhülle und einer Seele gebildet, wobei der Aktuator dazu vorgesehen ist die Seele relativ zur Schutzhülle zu bewegen. Die Seele dient dabei zur Übertragung der Betätigungsbewegung und die Schutzhülle schützt die Seele vor Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel, Wasser oder anderen Fremdpartikeln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Schutzhülle aus einer Mehrzahl von ineinander angeordneten Schutzhüllen. Eine erste Schutzhülle könnte gegen mechanische Einwirkungen von außen schützen, wie zum Beispiel eine erste Schutzhülle aus Metall. Eine zweite Schutzhülle könnte aus Kunststoff sein und gegen Feuchtigkeit eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise ist die Schutzhülle mit dem Heißgehäuse und einem Gehäuse des Aktuators beziehungsweise mit dem Aktuator mittelbar oder unmittelbar verbunden. Unter dem Heißgehäuse wird das Gehäuseteil des Turboladers verstanden, welches den Abgasstrom leitet und in welchem die Turbine des Turboladers angeordnet ist. Dieses Heißgehäuse bietet auch Rückhalt für die nicht bewegbare Schutzhülle beziehungsweise Schutzhüllen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Seele mit einem Schließelement des Wastegates und mit einem bewegbaren Teil des Aktuators mittelbar oder unmittelbar verbunden. Dazu können an wenigstens einem oder beiden Ende der Seele Rückhalteelemente, beispielsweise in der Form von Verdickungen oder Bolzen, vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise ist die Seele mehrgliedrig ausgebildet, wodurch zwar ein longitudinaler Vorschub oder Zug möglich ist, jedoch eine dazu radiale Seitenkraft nicht weiter übertragen wird.
Ferner kann die Seele vorteilhafterweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein. Kunststoff ist leichter und rostet nicht. Bei Metall ist die Bruchgefahr geringer.
Entsprechendes gilt für die Schutzhülle, die sowohl aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Aktuator am oder im Verdichtergehäuse angeordnet, womit eine Aktivierung des Aktuators nicht mittels des Heißluftstroms erfolgen muss, sondern durch den Luftstrom des Verdichters aktivierbar ist. Somit sind keine zusätzlichen Schläuche vom Heißgehäuse zum Aktuator notwendig, sondern man macht sich die mechanische Kopplung zwischen Verdichter und Turbine zu nutze.
Ein weiterer Vorteil der Anbringung des Aktuators am Verdichtergehäuse, welches ebenfalls ein Teilgehäuse des Turboladers ist und den Kaltluftstrom vom Verdichter in Richtung Verbrennungsmotor leitet, dass der Aktuator bei der Installation des Turboladers zusammen mit diesem eingebaut wird. Damit erspart sich der Autohersteller den Arbeitsschritt der Anbringung des Aktuators und dessen Kalibrierung.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 einen Turbolader mit in einem Heißgehäuse angeordneten, mittels eines Bowdenzuges aktivierbaren Wastegates, und
2 eine Seitenansicht des Heißgehäuses auf 1.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 und 2 zeigen einen Turbolader mit Bowdenzug, der eine große Designfreiheit zulässt. Der Aktuator 16 ist am Verdichtergehäuse angeordnet. Beispielsweise kann der Aktuator 16 aber auch an einem anderen feststehenden Teil befestigt werden, wie zum Beispiel, an einem anderen Motorbauteil, oder einer anderen feststehenden Komponente des Kraftfahrzeuges. Somit können Montagekosten gesenkt und die Prozesssicherheit erhöht werden.
Das Wastegate 17 ist zur Wärmevermeidung am Verdichtergehäuse 18, in einiger Entfernung vom Heißgehäuse 13 angeordnet. Die Schutzhülle 11 ist am Gehäuse des Wastegates 17 befestigt, welche gleichermaßen einen Teil des Gehäuses 18 ausbildet.
Die Zugseele 12 kann in der feststehenden Schutzhülle 11 betätigt werden, indem der Aktuator 16 über den Eingang 14 der Steuerleitung in Gang gesetzt wird und das Wastegate 17 über die Zugseele betätigt, d. h. dieses öffnet oder schließt.
Der Einstell- oder Kalibrierungsprozess kann werkseitig beim Turboladerhersteller erfolgen. Außerdem wird die Anzahl der Zukaufteile reduziert.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Turbolader zur Gemischverdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem Heißgehäuse 15 angeordneten Turbine, wobei das Heißgehäuse 15 eine zum Antrieb der Turbine vorgesehene Abgasführung zumindest teilweise ausbildet und die Abgasführung zur Spitzenentlastung der Turbine ein mittels eines Aktuators 14 steuerbares Wastegate 16 aufweist. Mit dem Ziel die Montagekosten zu reduzieren, den Einstellprozess des Wastegates zu vereinfachen und günstigere Aktuatoren einsetzen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Wirkverbindung zwischen Aktuator 14 und Wastegate 16 zumindest teilweise von einem Bowdenzug 11,12 gebildet ist. Dadurch kann der Aktuator 14 außerhalb des Heißgehäuses 15 angeordnet werden, muss deswegen geringere Betriebstemperaturen aushalten und kann leichter eingestellt werden. Außerdem sind somit auch Aktuatoren unterschiedlicher Hersteller leichter einsetzbar.
Bezugszeichenliste

10: Anschlussflansch
12: Zugseele
14: Eingang der Steuerleitung
16: Aktuator
18: Verdichtergehäuse
11: Schutzhülle
13: Heißgehäuse
15: feststehender Teil
17: Wastegate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2006/0064980 A1 [0004]
EP 1486678 A2 [0004]

Claims

Turbolader zur Gemischverdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem Heißgehäuse (13) angeordneten Turbine, wobei das Heißgehäuse (13) eine zum Antrieb der Turbine vorgesehene Abgasführung zumindest teilweise ausbildet und die Abgasführung zur Spitzenentlastung der Turbine ein mittels eines Aktuators (16) steuerbares Wastegate (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen Aktuator (16) und Wastegate (17) zumindest teilweise von einem Bowdenzug (11, 12) gebildet ist.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei der Bowdenzug (11, 12) in der Wirkverbindung zwischen Aktuator (16) und Wastegate (17) angeordnet ist und an einem feststehenden Teil (15), insbesondere einem Teil des Fahrwerks oder der Karosserie, befestigbar ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bowdenzug (11, 12) aus einer Schutzhülle (11) und einer Zugseele (12) gebildet ist und der Aktuator (16) dazu vorgesehen ist, die Zugseele (12) relativ zur Schutzhülle (11) zu bewegen.
Turbolader nach Anspruch 3, wobei die Schutzhülle (11) aus einer Mehrzahl von ineinander angeordneten Schutzhüllen besteht.
Turbolader nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schutzhülle (11) mit dem Heißgehäuse (13) und dem Aktuators (16) oder dessen Gehäuse verbunden ist.
Turbolader nach Anspruch 5, wobei die Zugseele (12) mit einem Schließelement des Wastegates (17) und mit einem bewegbaren Teil des Aktuators (16) mittelbar oder unmittelbar verbunden ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugseele (12) mehrgliedrig ausgebildet ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugseele (12) aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzhülle (11) aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (16) am oder in einem Verdichtergehäuse (18) des Turboladers angeordnet ist.