-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers.
-
Aus der
DE 10 2004 009 412 B4 ist ein Abgasturbolader bekannt, der einen Verdichter mit einem Verdichtergehäuse und eine Turbine mit einem Turbinengehäuse aufweist. Der Verdichter und die Turbine sind über eine gemeinsame Welle verbunden, die in einem Lagergehäuse über Lager gelagert ist. Eine Ölversorgung der Lager erfolgt mittels eines im Lagergehäuse vorgesehenen Schmierölkanals. Dieser Schmierölkanal weist an einem dem Turbinengehäuse zugewandt angeordneten Ende eine Drossel auf. Diese Drossel weist zur Reduzierung einer Schmierölgeschwindigkeit an ihrem dem Schmierölkanal abgewandt angeordneten Ende eine Strömungsquerschnittsvergrößerung auf. Die Strömungsquerschnittsvergrößerung entspricht einem dem Turbinengehäuse zugewandt angeordneten Ende des Schmierölkanals. Des Weiteren ist ein Spritzölkanal zur Schmierölversorgung stromab der Querschnittsvergrößerung im Lagergehäuse angeordnet, wobei der Spritzölkanal in seiner virtuellen Verlängerung auf eine Wellenschulter trifft. Durch diese Maßnahmen soll erreicht werden, dass durch eine gezielte Schmierölkühlung die thermische Belastung des turbinenseitigen Wellenbereichs gesenkt und gleichzeitig das Laderölen unterbunden wird.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers anzugeben.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers gelöst, die gemäß dem Anspruch 1 einen Öleingangsanschluss, eine Lagervorrichtung, welcher am Öleingangsanschluss bereitgestelltes Öl zuführbar ist, und eine zwischen dem Öleingangsanschluss und der Lagervorrichtung angeordnete regelbare Ventilvorrichtung aufweist.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die Regelbarkeit der Ventilvorrichtung die Möglichkeit besteht, die der Lagervorrichtung zugeführte Ölmenge in Abhängigkeit vom momentan vorliegenden Ölbedarf zu verändern.
-
Diese Veränderung der der Lagervorrichtung zugeführten Ölmenge erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgasturboladers.
-
Zu diesen Betriebsparametern des Abgasturboladers gehören insbesondere die Drehzahl des Turboladers, ein oder mehrere im Turbolader gemessene Druckwerte und/oder gemessene Wellenauslenkungen des Turbinenrades und/oder Verdichterrades.
-
Vorzugsweise umfasst die Lagervorrichtung ein Axiallager, das eine Turbinenseite und eine Verdichterseite aufweist. Bei einer derartigen Lagervorrichtung besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die beiden Seiten des Axiallagers mit einer unterschiedlichen Ölmenge zu versorgen. Dies ermöglicht eine regelbare Beeinflussung des Axialschubes des Laufzeuges.
-
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
-
1 ein Ausführungsbeispiel für eine bekannte Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers,
-
2 eine Skizze einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung und
-
3 eine Skizze einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
-
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine bekannte Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird von der Ölpumpe 1 eines Kraftfahrzeugs über eine Ölleitung an einem Eingangsanschluss E einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers Schmieröl bereitge-stellt. Dieses Schmieröl wird in den Ölkanal 3 eines Axiallagers 2 geleitet, welches zwischen Lagerscheiben 6 und 7 positioniert ist, die mit der Welle 8 des Abgasturboladers fest verbunden sind. Innerhalb des Axiallagers 2 erfolgt eine Aufteilung des über den Ölkanal 3 angelieferten Schmieröls auf einen ersten Ölführungszweig 3a und einen zweiten Ölführungszweig 3b.
-
Über den Ölführungszweig 3a wird das Schmieröl der Turbinenseite des Axiallagers zugeleitet, beispielsweise einer turbinenseitigen Tragfläche 4 des Axiallagers 2. Über den Ölführungszweig 3b wird Schmieröl der Verdichterseite des Axialleiters zugeleitet, beispielsweise einer verdichterseitigen Tragfläche 5 des Axiallagers 2. Diese Ölzuleitung auf die beiden Seiten des Axiallagers erfolgt ungeregelt.
-
Bei einem Abgasturbolader, in welchem dieses Axiallager angeordnet ist und welches ein Verdichterrad und ein Turbinenrad aufweist, werden im gesamten Betriebsbereich des Abgasturboladers verschiedene Axialschübe erzeugt. Der Axialschub hat starken Einfluss auf die Reibleistung und auf die Auslenkungen bzw. Wellenbahnen der Welle des Abgasturboladers. In dem Betriebspunkt, in dem der Axialschub gleich Null ist, sind die Wellenbahnen besonders groß. Eine ungeregelte Ölzuleitung auf die beiden Seiten des Axiallagers, wie sie bei der in der 1 gezeigten Vorrichtung vorgesehen ist, ist nicht dazu geeignet, einen erwünschten Axialschub zu erzeugen.
-
Die 2 zeigt eine Skizze einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
-
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel wird von der Ölpumpe 1 eines Kraftfahrzeugs über eine Ölleitung an einem Eingangsanschluss E einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers Schmieröl, nachfolgend stets als Öl bezeichnet, bereitgestellt. Dieses Öl wird an eine regelbare Ventilvorrichtung 9 weitergegeben. Die Regelung der Ventilvorrichtung 9 erfolgt in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgasturboladers. So ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Drehzahlgeber 10 vorgesehen, der die Drehzahl des Abgasturboladers erfasst und entsprechende Drehzahlinformationen an die Ventilvorrichtung 9 weiterleitet. Unter der Drehzahl des Abgasturboladers ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Drehzahl des Verdichterrades des Abgasturboladers zu verstehen. Des Weiteren ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Drucksensor 11 vorgesehen, der einen im Abgasturbolader auftretenden Druck erfasst und zugehörige Druckinformationen an die Ventilvorrichtung 9 liefert. Mittels dieses Drucksensors 11 wird beispielsweise der Druck am Turbineneingang oder der Druck am Verdichterausgang gemessen.
-
Die Ventilvorrichtung 9, bei der es sich um eine elektrisch gesteuerte Ventilvorrichtung oder um eine rein mechanisch arbeitende Ventilvorrichtung handelt, weist zwei Druckregelventile auf, von denen eines an seinem Ausgang Öl für einen turbinenseitigen Ölkanal 12 und das andere an seinem Ausgang Öl für einen verdichterseitigen Ölkanal 13 bereitstellt. Der Öldruck des Öls für den turbinenseitigen Ölkanal 12 ist dabei in Abhängigkeit von den oben genannten Betriebsparametern kleiner, gleich oder größer als der Öldruck des Öls für den verdichterseitigen Ölkanal 13. Ist es notwendig, den Axialschub in Richtung des Verdichters zu erhöhen, dann wird der Öldruck auf der verdichterseitigen Axiallagerseite erhöht. Ist es notwendig, den Axialschub in Richtung der Turbine zu erhöhen, dann wird der Öldruck auf der turbinenseitigen Axiallagerseite erhöht Durch die vorstehend beschriebene geteilte und regelbare Ölversorgung eines Axiallagers eines Abgasturboladers kann nach alledem in vorteilhafter Weise die Axiallagertragfähigkeit des Abgasturboladers in jeweils gewünschter Weise beeinflusst werden.
-
Mit einer derartigen regelbaren Beeinflussung des Axialschubes werden des Weiteren folgende Vorteile erzielt:
- – Bei der thermodynamischen Auslegung des Turbinen- und des Verdichterrades können größere Axialschübe zugelassen werden. Somit ergeben sich mehr Möglichkeiten in Bezug auf die Radgestaltung und in Bezug auf eine Wirkungsgradoptimierung des Abgasturboladers.
- – Durch eine gezielte Kombination von Öldrücken kann im relevanten Motorbetriebsbereich die Reibleistung eines Abgasturboladers verringert werden.
- – Des Weiteren kann bei einer einseitigen Öldruckbeaufschlagung ein einseitiges Axiallager verwendet werden. Dies bedeutet, dass nur eine Seite des Axiallagers mit Tragelementen ausgestattet werden muss. Dadurch ergeben sich kostenrelevante und prozessrelevante Vorteile.
- – Es kann die Ausprägung der verdichterseitigen Wellenbahnen beeinflusst werden. Kleine Wellenbahnen führen zu geringeren Schwingungen des Gesamtsystems. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Anstreifens der Räder des Abgasturboladers an das jeweilige Strömungsgehäuse.
-
Die 3 zeigt eine Skizze einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
-
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird von der Ölpumpe 1 eines Kraftfahrzeugs über eine Ölleitung an einem Eingangsanschluss E einer Vorrichtung zur Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers Schmieröl, nachfolgend stets als Öl bezeichnet, bereitgestellt. Dieses Öl wird an eine regelbare Ventilvorrichtung 9 weitergegeben. Die Regelung der Ventilvorrichtung 9 erfolgt in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgasturboladers. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Drehzahlgeber 10 vorgesehen, der die Drehzahl des Abgasturboladers erfasst und entsprechende Drehzahlinformationen N an die Ventilvorrichtung 9 weiterleitet. Unter der Drehzahl des Abgasturboladers ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Drehzahl des Verdichterrades des Abgasturboladers zu verstehen, wie es in der 3 angedeutet ist.
-
Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Drucksensor 11a vorgesehen, der den Druck am Verdichterausgang erfasst und zugehörige Druckinformationen P2 an die Ventilvorrichtung 9 liefert. Darüber hinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Drucksensor 11b vorgesehen, der den Druck am Turbineneingang erfasst und zugehörige Druckinformationen P3 an die Ventilvorrichtung 9 liefert.
-
Die Ventilvorrichtung 9, bei der es sich um eine elektronisch gesteuerte Ventilvorrichtung oder um eine rein mechanisch arbeitende Ventilvorrichtung handelt, weist vier Druckregelventile 9a, 9b, 9c, 9d auf. Die Eingänge dieser Druckregelventile sind jeweils an den Eingangsanschluss E angeschlossen, um von dort aus mit Öl versorgt zu werden. Der Ausgang des Druckregelventils 9a ist mit einem verdichterseitigen Ölkanal 13 eines Axiallagers 2 verbunden. Der Ausgang des Druckregelventils 9b ist mit einem turbinenseitigen Ölkanal 12 des Axiallagers 2 verbunden. Der Ausgang des Druckregelventils 9c ist mit einem Ölkanal 27 verbunden, über welchen Öl an ein verdichterseitiges Radiallager 20 geliefert wird, welches ebenso wie das Axiallager 2 in einem Lagergehäuse 19 des Abgasturboladers angeordnet ist. Der Ausgang des Druckregelventils 9d ist mit einem Ölkanal 28 verbunden, über welchen Öl an ein turbinenseitiges Radiallager 21 geliefert wird, welches ebenso wie das Axiallager 2 und das verdichterseitige Radiallager 20 im Lagergehäuse 19 des Abgasturboladers angeordnet ist. Zwischen den beiden Radiallagern 20 und 21 ist eine Distanzhülse 22 vorgesehen. Die genannten Lager dienen zur Lagerung einer Welle 8 des Abgasturboladers, mit welcher das Turbinenrad 25 und das Verdichterrad 16 fest verbunden sind. Das Turbinenrad 25 ist in einem mit dem Lagergehäuse 19 verbundenen Turbinengehäuse 24 angeordnet. Das Verdichterrad 16 ist in einem ebenfalls mit dem Lagergehäuse 19 verbundenen Verdichtergehäuse 15 angeordnet. Die Bezugszahl 14 bezeichnet den Verdichter insgesamt und veranschaulicht die Verdichterseite des Axiallagers 2. Die Bezugszahl 23 bezeichnet die Turbine insgesamt und veranschaulicht die Turbinenseite des Axiallagers 2.
-
Dem Turbinengehäuse 24 wird über einen Eingang ein Abgasmassenstrom zugeführt, der zum Antrieb des Turbinenrades 25 dient und dann über einen Ausgang das Turbinengehäuse verlässt. Dem Verdichtergehäuse 14 wird ein Frischluft-Massenstrom 17 zugeführt, der mittels des Verdichterrades 16 verdichtet wird und über einen Verdichterausgang dem Motor des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
-
Der Verdichterseite des Axiallagers 2 wird Öl über den verdichterseitigen Ölkanal 13 zugeführt. Der Turbinenseite des Axiallagers 2 wird Öl über den turbinenseitigen Ölkanal 12 zugeführt.
-
Der Öldruck des Öls für den turbinenseitigen Ölkanal 12 ist dabei in Abhängigkeit von den oben genannten Betriebsparametern kleiner, gleich oder größer als der Öldruck des Öls für den verdichterseitigen Ölkanal 13. Ist es notwendig, den Axialschub des Axiallagers in Richtung des Verdichters zu erhöhen, dann wird der Öldruck auf der verdichterseitigen Axiallagerseite erhöht. Ist es notwendig, den Axialschub in Richtung der Turbine zu erhöhen, dann wird der Öldruck auf der turbinenseitigen Axiallagerseite erhöht.
-
Durch die vorstehend beschriebene geteilte und regelbare Ölversorgung des Axiallagers 2 kann in vorteilhafter Weise die Axiallagertragfähigkeit eines Abgasturboladers in jeweils gewünschter Weise beeinflusst werden.
-
Des Weiteren können durch die beschriebene geteilte und regelbare Ölversorgung des Axiallagers 2 dieselben weiteren Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel genannt sind.
-
Darüber hinaus ermöglicht die in der 3 gezeigte Vorrichtung in vorteilhafter Weise auch eine betriebsparameterabhängige Regelung des Drucks des Öls, das den beiden Radiallagern 20 und 21 des Abgasturboladers zugeführt wird. Dabei kann der Druck des Öls, das dem Radiallager 20 zugeführt wird, kleiner, gleich oder größer sein als der Druck des Öls, das dem Radiallager 21 zugeführt wird. Zu dieser Öldruckregelung der Radiallager kann beispielsweise eine Erfassung der Auslenkung bzw. der Wellenbahnen des Turbinenrads und/oder des Verdichterrads erfolgen und diese Auslenkung als ein die Regelung beeinflussender Betriebsparameter verwendet werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt nach alledem eine Regelung der Ölversorgung einer Lagervorrichtung eines Abgasturboladers. Diese Regelung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgasturboladers. Zu diesen Betriebsparametern gehören beispielsweise die Drehzahl des Abgasturboladers, einer oder mehrere im Abgasturbolader gemessene Druckwerte und/oder die Auslenkung der Wellenenden. Die Lagervorrichtung weist eine Turbinenseite und eine Verdichterseite auf, wobei die Regelung der Ölversorgung derart erfolgt, dass der Öldruck des der Turbinenseite zugeführten Öls in Abhängigkeit von den gemessenen Betriebsparametern kleiner, gleich oder größer als der Öldruck des der Verdichterseite zugeführten Öls ist.
-
Des Weiteren kann auch eine betriebsparameterabhängige Regelung des Öldrucks des den beiden Radiallagern eines Abgasturboladers zugeführten Öls erfolgen.
-
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
-
- DE 102004009412 B4 [0002]
