DE102015105222A1 - Regulating device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger - Google Patents

Regulating device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger Download PDF

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Tobias Scheuermann
Georgios Iosifidis
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei die Regelvorrichtung (19) zur Strömungsleitung eines Fluids in einen im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (9) ausgebildeten Umgehungskanal (22) zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (9) in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts (9) drehbar angeordneten Turbinenrades (14) des Abgasführungsabschnitts (9) sowie zur Strömungsleitung des Fluids in eine erste Flut (17) des Abgasführungsabschnitts (9) und in eine zweite Flut (18) des Abgasführungsabschnitts (9) ausgebildet ist, und wobei die Regelvorrichtung (19) ein Sperrglied (24) und ein das Sperrglied (24) aufnehmendes Ventilgehäuse (25) aufweist, mit dessen Hilfe Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31) des Ventilgehäuses (25) zur Strämungsleitung vollständig oder zumindest teilweise gesperrt oder freigegeben werden können, und wobei das Sperrglied (24) im Ventilgehäuse (25) eine translatorische Bewegung entlang einer Längsachse (26) des Ventilgehäuses (25) ausführbar ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist das Sperrglied (24) in Form eines Schiebers ausgebildet, und weist eine erste Sperrgliedfläche (33) und eine zweite Sperrgliedfläche (34) aufweist, wobei die erste Sperrgliedfläche (33) einer Sperrung der Durchströmung der Kommunikationsöffnung (29; 30; 31) und die zweite Sperrgliedfläche (34) einer Sperrung der Durchströmung ausgehend von einer der Kommunikationsöffnungen (29; 30; 31) in eine der anderen Kommunikationsöffnungen (30; 31; 29) dient.The invention relates to a control device for an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger, wherein the control device (19) for flow conduction of a fluid into a bypass channel (22) formed in the flow-through exhaust gas guide section (9) for bypassing one in the exhaust gas guide section (9) in a wheel chamber of the exhaust gas guide section (9). is rotatably arranged turbine wheel (14) of the exhaust gas guide portion (9) and to the flow line of the fluid in a first flow (17) of the exhaust gas guide portion (9) and in a second flood (18) of the exhaust gas guide portion (9) is formed, and wherein the control device (19 ) comprises a locking member (24) and the locking member (24) receiving the valve housing (25), with the aid of communication ports (29, 30, 31) of the valve housing (25) for Strämungsleitung completely or at least partially blocked or released, and wherein the locking member (24) in the valve housing (25) has a translational motion formed along a longitudinal axis (26) of the valve housing (25) executable. According to the invention, the locking member (24) is in the form of a slide, and has a first locking member surface (33) and a second locking member surface (34), wherein the first locking member surface (33) blocking the flow through the communication opening (29; 30; 31) and the second locking member surface (34) serves to block the flow from one of the communication ports (29; 30; 31) into one of the other communication ports (30; 31; 29).

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a control device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 411 A1 geht eine Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers hervor. Die Regelvorrichtung ist zum Öffnen und Schließen eines Umgehungskanals im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts vorgesehen. Des Weiteren dient die Regelvorrichtung einer Trennung oder Verbindung einer ersten Flut des Abgasführungsabschnitts mit einer zweiten Flut des Abgasführungsabschnitts. Ein Sperrglied der Regelvorrichtung weist eine Längsachse, entlang derer es bewegbar ist, auf. Mit Hilfe einer translatorischen Bewegung entlang der Längsachse werden Einströmquerschnitte der Fluten und des Umgehungskanals vollständig oder teilweise geschlossen oder geöffnet.From the publication DE 10 2010 008 411 A1 goes out a control device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger. The control device is provided for opening and closing a bypass passage in the flow-through exhaust gas guide section for bypassing a turbine wheel of the exhaust gas guide section rotatably arranged in the exhaust gas guide section in a wheel chamber of the exhaust gas guide section. Furthermore, the control device serves to separate or connect a first flow of the exhaust gas guide section with a second flow of the exhaust gas guide section. A locking member of the control device has a longitudinal axis along which it is movable, on. By means of a translational movement along the longitudinal axis, inflow cross sections of the floods and of the bypass channel are completely or partially closed or opened.

Mit Hilfe einer derartigen Regelvorrichtung ist es möglich in bestimmten Betriebspunkten des Abgasturboladers, insbesondere bei Betriebspunkten aufweisend große Strömungsmengen, das Turbinenrad vollständig oder teilweise zu umgehen, und das Turbinenrad durch Schließen oder Verbinden der Fluten strömungsgünstig zu beaufschlagen, so dass ein effizienterer Betrieb des Abgasturboladers ermöglicht ist.With the help of such a control device, it is possible in certain operating points of the exhaust gas turbocharger, especially at operating points having large flow rates, bypass the turbine completely or partially, and to pressurize the turbine wheel by closing or connecting the floods streamlined, so that allows a more efficient operation of the exhaust gas turbocharger is.

Eine Strömungsverbindung bzw. -sperrung der Fluten und des Umgehungskanals ist mit Hilfe des federbelasteten Sperrglieds herbeiführbar, wobei das Sperrglied einen ersten Teller und einen zweiten Teller aufweist, welche je nach Strömungsleitung die Fluten und den Umgehungskanal sperren oder freigeben.A flow connection or blocking of the floods and the bypass channel can be brought about with the aid of the spring-loaded locking member, wherein the locking member has a first plate and a second plate, which lock or release the floods and the bypass channel depending on the flow line.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers bereitzustellen.Thus, it is the object of the present invention to provide an inexpensive control device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with the aid of a control device for an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers ist zur Strömungsleitung eines Fluids, welches den Abgasführungsabschnitt durchströmt, ausgestaltet. Sie dient der Strömungsleitung bzw. Strömungsführung des Fluids in einem im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Umgehungskanal, welcher zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts sowie der Strömungsleitung des Fluids in eine erste Flut des Abgasführungsabschnitts und in eine zweite Flut des Abgasführungsabschnitts. Die Regelvorrichtung weist ein Sperrglied und ein das Sperrglied aufnehmendes Ventilgehäuse auf, mit dessen Hilfe Kommunikationsöffnungen des Ventilgehäuses zur Strömungsleitung vollständig oder zumindest teilweise gesperrt oder freigegeben werden können. Das Sperrglied ist im Ventilgehäuse eine translatorische Bewegung entlang einer Längsachse des Ventilgehäuses ausführbar ausgebildet. Das Sperrglied ist in Form eines Schiebers ausgebildet, und weist eine erste Sperrgliedfläche und eine zweite Sperrgliedfläche auf. Es dient die erste Sperrgliedfläche einer Sperrung der Durchströmung der Kommunikationsöffnung und die zweite Sperrgliedfläche einer Sperrung der Durchströmung ausgehend von einer der Kommunikationsöffnungen in eine der anderen Kommunikationsöffnungen.A control device according to the invention for an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger is designed for the flow line of a fluid which flows through the exhaust gas guide section. It serves for the flow conduction or flow guidance of the fluid in a bypass duct formed in the exhaust gas guide section which bypasses a turbine wheel of the exhaust gas guide section rotatably disposed in the exhaust gas guide section in a wheel chamber of the exhaust gas guide section and the flow line of the fluid into a first flow of the exhaust gas guide section and into a second flow exhaust gas guide section. The control device has a locking member and a locking member receiving the valve housing, with the aid of communication openings of the valve housing to the flow line completely or at least partially blocked or released. The locking member is formed in the valve housing a translational movement along a longitudinal axis of the valve housing executable. The locking member is in the form of a slider, and has a first locking member surface and a second locking member surface. It serves the first locking member surface of a blocking of the flow through the communication opening and the second locking member surface of blocking the flow from one of the communication openings in one of the other communication openings.

Der Vorteil der Form des Sperrglieds ist darin zu sehen, dass das Sperrglied einfach herzustellen ist. Da lediglich eine translatorische Bewegung zur Positionierung des Sperrgliedes notwendig ist, ist die Gefahr eines Verklemmens des Sperrgliedes aufgrund von Hebelkräften, welche am Sperrglied auftreten könnten, sofern dieses bspw. in Form einer Klappe ausgestaltet ist, wie sie üblicherweise bei Wastegate-Ventilen auftreten, wesentlich reduziert.The advantage of the shape of the locking member is the fact that the locking member is easy to manufacture. Since only a translational movement to position the locking member is necessary, the risk of jamming of the locking member due to leverage forces that could occur on the locking member, if this example. Is designed in the form of a flap, as they usually occur in wastegate valves, essential reduced.

Des Weiteren ist eine Neigung zur Geräuschentwicklung wie bspw. Klappern oder Rasseln, welches bei üblichen Wastegate-Ventilen auftreten kann ebenfalls reduziert.Furthermore, a tendency to noise such as rattling or rattling, which can occur in conventional wastegate valves is also reduced.

Auch weist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung aufgrund ihrer Flächendichtung eine gute Dichtwirkung auf.Also, the control device according to the invention due to its surface seal on a good sealing effect.

Ein weiterer Vorteil ist eine schnellere und sichere Einstellung des Sperrgliedes, so dass insbesondere in einem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, welche einen Abgasturbolader mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aufweist, eine schnelle Anpassung des Betriebs des Abgasturboladers an den Bedarf der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt ist. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise aufgrund der schnellen Anpassung an den Bedarf der Verbrennungskraftmaschine eine Reduzierung des Kraftstoffbedarfs und damit eine Reduzierung von Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.Another advantage is a faster and safer adjustment of the locking member, so that in particular in an operation of an internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger with a control device according to the invention, a quick adjustment of the operation of the exhaust gas turbocharger to the needs of the internal combustion engine is ensured. This results advantageously due to the rapid adaptation to the needs of the internal combustion engine, a reduction in fuel consumption and thus a Reduction of emissions of the internal combustion engine.

In einer Ausgestaltung ist das Sperrglied vorteilhaft in Form eines Zylinders ausgebildet.In one embodiment, the locking member is advantageously designed in the form of a cylinder.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Sperrglied hohl ausgebildet, wodurch sich zur Rotation des Stellgliedes notwendige Bewegungskräfte im Vergleich zu einem massiv ausgebildeten Stellglied reduzieren lassen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit Deformationen, welche aufgrund der hohen Abgastemperaturen auftreten können, zu reduzieren. Insbesondere kann mit der Ausbildung einer variablen Wandstärke des Sperrgliedes auf die Deformation Einfluss genommen werden. Das heißt, es können bspw. extrem temperaturbelastete Bereiche des Sperrgliedes mit einer höheren Wandstärke und/oder mit einer besonderen Formgebung versehen werden als weniger temperaturbelastete Bereiche.In a further embodiment, the locking member is hollow, whereby can be reduced to rotate the actuator necessary movement forces compared to a solid trained actuator. Furthermore, there is the possibility of reducing deformations which can occur due to the high exhaust gas temperatures. In particular, can be influenced by the formation of a variable wall thickness of the locking member on the deformation. That is, for example, extremely temperature-stressed areas of the locking member can be provided with a higher wall thickness and / or with a special shape than less thermally stressed areas.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung weist das Sperrglied eine Bewegungsvorrichtung auf, deren Krafteinleitung zur Bewegung des Sperrglieds auf das Sperrglied in Richtung seiner Längsachse an dieser angreifend erfolgt. Der Vorteil ist eine kippfreie Bewegung des Sperrgliedes zur Sicherung der Verstellung.In one embodiment of the control device according to the invention, the locking member has a movement device whose force is applied to the movement of the locking member on the locking member in the direction of its longitudinal axis at this attacking. The advantage is a tilt-free movement of the locking member to secure the adjustment.

Zur Kraftaufnahme weist das Sperrglied eine koaxial mit der Längsachse ausgebildete Aufnahmeöffnung auf. In dieser Aufnahmeöffnung kann ein sich in axialer Richtung entlang der Längsachse erstreckender und sich entlang dieser bewegender Aktuator aufgenommen werden, wodurch seine Bewegungsrichtung auf das Sperrglied übertragen wird. Dadurch dass die Bewegungsrichtung koaxial mit der Längsachse des Sperrgliedes und dessen Bewegungsrichtung ausgebildet ist, können Kippmomente, die ein Verklemmen des Sperrgliedes bewirken würden, vermieden werden.For receiving power, the locking member has a coaxially formed with the longitudinal axis receiving opening. In this receiving opening can be received in the axial direction along the longitudinal axis and extending along this moving actuator, whereby its direction of movement is transmitted to the locking member. Characterized in that the direction of movement is formed coaxially with the longitudinal axis of the locking member and its direction of movement, tilting moments that would cause jamming of the locking member can be avoided.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Sperrglied aus einem keramischen Material ausgebildet. Die Regelvorrichtung und insbesondere das Sperrglied sind im Betrieb Temperaturschwankungen ausgesetzt, welche einen hohen Temperaturgradienten aufweisen können, wobei sehr hohe absolute Temperaturen im Bereich von ca. 1000°C üblicherweise auftreten. Keramisches Material ist ein besonders temperaturbeständiges Material, so dass Bauteile, gefertigt aus diesem Material, hochtemperaturfest sind. Somit ist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung, welche aus keramischem Material hergestellt ist, besonders betriebssicher.In a further preferred embodiment, the blocking member is formed of a ceramic material. The control device and in particular the locking member are exposed during operation temperature fluctuations, which may have a high temperature gradient, with very high absolute temperatures in the range of about 1000 ° C usually occur. Ceramic material is a particularly temperature-resistant material, so that components made of this material are resistant to high temperatures. Thus, the control device according to the invention, which is made of ceramic material, is particularly reliable.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment. Showing:

1 in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader aufweisend die erfindungsgemäße Regelvorrichtung, 1 in a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger having the control device according to the invention,

2 in einer perspektivischen Darstellung ein Sperrglied der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 2 in a perspective view of a locking member of the control device according to the invention

3 in einer weiteren perspektivischen Darstellung das Sperrglied mit Blick auf eine zweite Sperrgliedfläche, 3 in a further perspective view of the locking member with a view of a second locking member surface,

4 in einem Längsschnitt die Regelvorrichtung mit dem Sperrglied in einer ersten Position, 4 in a longitudinal section, the control device with the locking member in a first position,

5 in einem Längsschnitt die Regelvorrichtung mit dem Sperrglied in einer zweiten Position, und 5 in a longitudinal section, the control device with the locking member in a second position, and

6 in einem Längsschnitt die Regelvorrichtung mit dem Sperrglied in einer dritten Position. 6 in a longitudinal section, the control device with the locking member in a third position.

Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1, welche als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgeführt ist, weist einen Abgastrakt 2 auf. im Betrieb saugt die Brennkraftmaschine 1 über einen Frischluftstrang 32 Verbrennungsluft an, die nach einer unter Zufuhr von Kraftstoff erfolgten Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 als Abgas über den Abgastrakt 2 abgeführt wird.In the 1 illustrated internal combustion engine 1 , which is designed as a diesel engine or as a gasoline engine, has an exhaust tract 2 on. During operation, the internal combustion engine sucks 1 over a fresh air line 32 Combustion air, which after a combustion of fuel in the internal combustion engine 1 as exhaust gas over the exhaust tract 2 is dissipated.

Der Abgastrakt 2 umfasst einen mit der Brennkraftmaschine 1 verbundenen ersten Abgaskrümmer 3 und einen ebenfalls mit der Brennkraftmaschine 1 verbundenen zweiten Abgaskrümmer 4, wobei dem ersten Abgaskrümmer 3 eine erste Abgasleitung 5 und dem zweiten Abgaskrümmer 4 eine zweite Abgasleitung 6 zugeordnet ist.The exhaust tract 2 includes one with the internal combustion engine 1 connected first exhaust manifold 3 and one also with the internal combustion engine 1 connected second exhaust manifold 4 , wherein the first exhaust manifold 3 a first exhaust pipe 5 and the second exhaust manifold 4 a second exhaust pipe 6 assigned.

An einem von der Brennkraftmaschine 1 abgewandten Ende der ersten Abgasleitung 5 und an einem von der Brennkraftmaschine 1 angewandt ausgebildeten Ende der zweiten Abgasleitung 6 ist ein Abgasturbolader 7 positioniert, welcher ein Gehäuse 8 aufweist, das einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 9, einen durchströmbaren Luftführungsabschnitt 10 und einen Lagerabschnitt 11 umfasst, wobei der Luftführungsabschnitt 10 im Frischluftstrang 32 und der Abgasführungsabschnitt 9 im Abgastrakt 2 angeordnet sind. Der Lagerabschnitt 11 ist zwischen dem Luftführungsabschnitt 10 und dem Abgasführungsabschnitt 9 positioniert.At one of the internal combustion engine 1 remote end of the first exhaust pipe 5 and at one of the internal combustion engine 1 applied trained end of the second exhaust pipe 6 is an exhaust gas turbocharger 7 positioned, which is a housing 8th having a flow-through exhaust gas guide section 9 , a flow-through Air guide section 10 and a storage section 11 comprising, wherein the air guide section 10 in the fresh air line 32 and the exhaust gas guide section 9 in the exhaust tract 2 are arranged. The storage section 11 is between the air guide section 10 and the exhaust gas guide section 9 positioned.

Der Abgasturbolader 7 weist zusätzlich zum Gehäuse 8 ein Laufzeug 12 auf, welches ein Verdichterrad 13 zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 14 zur Expansion von Abgas und eine das Verdichterrad 13 mit dem Turbinenrad 14 drehfest verbindende Welle 15 mit einer ersten Drehachse 16 umfasst. Das Verdichterrad 13 ist im Luftführungsabschnitt 10, das Turbinenrad 14 ist im Abgasführungsabschnitt 9 und die Welle 15 ist im Lagerabschnitt 11 drehbar gelagert.The turbocharger 7 indicates in addition to the housing 8th a power tool 12 on which a compressor wheel 13 for sucking and compressing combustion air, a turbine wheel 14 for the expansion of exhaust gas and one the compressor wheel 13 with the turbine wheel 14 rotatably connecting shaft 15 with a first axis of rotation 16 includes. The compressor wheel 13 is in the air duct section 10 , the turbine wheel 14 is in the exhaust gas guide section 9 and the wave 15 is in the warehouse section 11 rotatably mounted.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird das Turbinenrad 14 als Folge einer Beaufschlagung durch das Abgas der Brennkraftmaschine 1 in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei mit Hilfe der Welle 15 das Verdichterrad 13 ebenfalls in Rotation versetzt wird, so dass es Frischluft bzw. Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.In operation of the internal combustion engine 1 becomes the turbine wheel 14 as a result of being exposed to the exhaust gas of the internal combustion engine 1 in a rotational motion, using the shaft 15 the compressor wheel 13 is also rotated so that it sucks fresh air or combustion air and compressed.

Zur Verbesserung des Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 7, insbesondere bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine 1, ist der Abgasführungsabschnitt 9 zweiflutig ausgebildet, wobei die erste Abgasleitung 5 mit einer ersten Flut 17 des Abgasführungsabschnitts 9 und die zweite Abgasleitung 6 mit einer zweiten Flut 18 des Abgasführungsabschnitts 9 verbunden ist. Die erste Flut 17 ist von der zweiten Flut 18 durch eine nicht näher dargestellte gehäusefeste Flutentrennwand im Abgasführungsabschnitt 9 abgetrennt ausgeführt.To improve the operating behavior of the exhaust gas turbocharger 7 , Especially at low loads and speeds of the internal combustion engine 1 , is the exhaust gas guide section 9 designed double-flow, with the first exhaust pipe 5 with a first tide 17 the exhaust gas guide section 9 and the second exhaust pipe 6 with a second flood 18 the exhaust gas guide section 9 connected is. The first flood 17 is from the second flood 18 by a housing-fixed flood partition not shown in detail in the exhaust gas guide section 9 run separately.

In einer Variante weist der Abgasführungsabschnitt 9 zusätzlich eine variable Turbinengeometrie zur weiteren Verbesserung des Betriebsverhaltens auf.In a variant, the exhaust gas guide section 9 In addition, a variable turbine geometry to further improve the performance on.

Dem Abgastrakt 2 ist stromauf des Turbinenrades 14 eine verstellbare Regelvorrichtung 19 zugeordnet, mit deren Hilfe ein Aufstauen von Abgas vor dem Turbinenrad 14 und/oder eine Anströmung des Turbinenrades 14 steuerbar ist.The exhaust tract 2 is upstream of the turbine wheel 14 an adjustable control device 19 assigned, with whose help a damming of exhaust gas in front of the turbine wheel 14 and / or a flow of the turbine wheel 14 is controllable.

Der Regelvorrichtung 19 ist als Verbindung mit der ersten Abgasleitung 5 ein erster Kanal 20 zugeordnet, welcher stromauf des Turbinenrades 14 von der ersten Abgasleitung 5 abzweigend ausgebildet ist. Eine Verbindung der Regelvorrichtung 19 mit der zweiten Abgasleitung 6 ist als ein stromauf des Turbinenrades 14 von der zweiten Abgasleitung 6 abzweigender zweiter Kanal 21 ausgebildet. Weiterhin weist die Regelvorrichtung 19 eine Verbindung in Form eines Umgehungskanals 22 auf, im Weiteren als dritter Kanal bezeichnet, welcher stromab des Turbinenrades 14 in die erste Abgasleitung 5 einmündet.The control device 19 is as a connection to the first exhaust pipe 5 a first channel 20 assigned, which upstream of the turbine wheel 14 from the first exhaust pipe 5 branching is formed. A connection of the control device 19 with the second exhaust pipe 6 is considered an upstream of the turbine wheel 14 from the second exhaust pipe 6 branching second channel 21 educated. Furthermore, the control device 19 a connection in the form of a bypass channel 22 referred to hereinafter as the third channel, which downstream of the turbine wheel 14 in the first exhaust pipe 5 opens.

Zum Umblasen des Abgases von der ersten Abgasleitung 5 in die zweite Abgasleitung 6 wird mit Hilfe der Regelvorrichtung 19 das Abgas aus dem ersten Kanal 20 in den zweiten Kanal 21 umgeleitet. Zum Abblasen von Abgas am Turbinenrad 14 vorbei, wird mit Hilfe der Regelvorrichtung 19 das Abgas aus dem ersten Kanal 20 und dem zweiten Kanal 21 in den dritten Kanal 22 geführt.For blowing the exhaust gas from the first exhaust pipe 5 in the second exhaust pipe 6 is using the control device 19 the exhaust gas from the first channel 20 in the second channel 21 diverted. For blowing exhaust gas off the turbine wheel 14 over, with the help of the control device 19 the exhaust gas from the first channel 20 and the second channel 21 in the third channel 22 guided.

Die Regelvorrichtung 19 ist im Abgastrakt 2 an unterschiedlichen Stellen integrierbar.The control device 19 is in the exhaust tract 2 can be integrated at different points.

Vorteilhafterweise ist die Regelvorrichtung 19 in den Abgasführungsabschnitt 9 integriert, so dass stromauf des Turbinenrades 14 Abgas aus der ersten Flut 17 in die zweite Flut 18 umgeleitet bzw. umgeblasen und/oder Abgas aus den beiden Fluten 17, 18 am Turbinenrad 14 vorbei abgeblasen werden kann. Positive Strömungseffekte, welche aufgrund der Um- und/oder Abblasung auftreten, können aufgrund der kurzen Strömungswege zum Turbinenrad 14 genutzt werden.Advantageously, the control device 19 in the exhaust gas guide section 9 integrated so that upstream of the turbine wheel 14 Exhaust gas from the first tide 17 into the second flood 18 diverted or blown over and / or exhaust gas from the two floods 17 . 18 at the turbine wheel 14 can be blown over. Positive flow effects, which occur due to the circulation and / or blow-off, due to the short flow paths to the turbine wheel 14 be used.

Die Regelvorrichtung 19 umfasst ein Sperrglied 24, s. 2 und 3, und ein Ventilgehäuse 25. Das Sperrglied 24 ist als Schieber ausgebildet, welcher die Form eines Zylinders aufweist, und ist mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Bewegungsvorrichtung bzw. Aktuator zur Bewegung des Schiebers 24, entlang einer Längsachse 26 des Ventilgehäuses 25 verschiebbar. Der Schieber 24 ist hohl ausgebildet. Er weist eine erste Sperrgliedfläche 33 in Form seiner Mantelfläche und eine zweite Sperrgliedfläche 34 auf, welche quer, insbesondere normal zur Längsachse 26 ausgebildet sind.The control device 19 includes a locking member 24 , s. 2 and 3 , and a valve housing 25 , The locking member 24 is designed as a slide, which has the shape of a cylinder, and is by means of a not shown moving device or actuator for moving the slider 24 along a longitudinal axis 26 of the valve housing 25 displaceable. The slider 24 is hollow. He has a first locking member surface 33 in the form of its lateral surface and a second locking member surface 34 on which transverse, in particular normal to the longitudinal axis 26 are formed.

Der Schieber 24 weist zwei Nuten 35 auf, in die zur Ausbildung einer Abdichtung der einzelnen Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 jeweils ein Dichtelement 36 aufgenommen ist.The slider 24 has two grooves 35 on, in to form a seal of the individual communication openings 29 . 30 . 31 one sealing element each 36 is included.

Das Ventilgehäuse 25 ist als Körpergehäuse ausgebildet und weist eine korrespondierend zum Sperrglied 24 zylindrisch ausgestaltete Aussparung 27 mit einer Aufnahmeöffnung 28 auf, wobei die Aussparung 27 den Schieber 24 axial bewegbar aufnehmend ausgeführt ist.The valve housing 25 is designed as a body housing and has a corresponding to the locking member 24 cylindrically shaped recess 27 with a receiving opening 28 on, with the recess 27 the slider 24 designed axially movable receiving.

Das Sperrglied 24 weist eine Aufnahmeöffnung 37 auf, welche koaxial mit der Längsachse 26 ausgebildet ist. In diese Aufnahmeöffnung 37 ist bevorzugt ein sich in Richtung der Längsachse 26 und damit in der Bewegungsrichtung des Stellgliedes 24 bewegender nicht näher dargestellter Aktuator einführbar.The locking member 24 has a receiving opening 37 on which coaxial with the longitudinal axis 26 is trained. In this receiving opening 37 is preferably a in the direction of the longitudinal axis 26 and thus in the direction of movement of the actuator 24 moving non-illustrated actuator insertable.

Im Ventilgehäuse 25 ist eine erste Kommunikationsöffnung 29 ausgebildet, welche als Verbindung zwischen einem dem Sperrglied 24 zugewandten Ende des ersten Kanals 20 und der Aussparung 27 ausgebildet ist. Eine zweite Kommunikationsöffnung 30 des Ventilgehäuses 25 ist neben der ersten Kommunikationsöffnung 29 angeordnet und ist als Verbindung zwischen einem dem Sperrglied 24 zugewandten Ende des zweiten Kanals 21 und der Aussparung 27 ausgebildet. Eine dritte Kommunikationsöffnung 31 des Ventilgehäuses 25 ist neben der ersten Kommunikationsöffnung 29 angeordnet und ist als Verbindung zwischen einem dem Sperrglied 24 zugewandten Ende des dritten Kanals 22 und der Aussparung 27 ausgebildet. In the valve housing 25 is a first communication opening 29 formed, which as a connection between a the locking member 24 facing the end of the first channel 20 and the recess 27 is trained. A second communication opening 30 of the valve housing 25 is next to the first communication opening 29 arranged and is as a connection between a locking member 24 facing the end of the second channel 21 and the recess 27 educated. A third communication opening 31 of the valve housing 25 is next to the first communication opening 29 arranged and is as a connection between a locking member 24 facing the end of the third channel 22 and the recess 27 educated.

Die Regelvorrichtung 19 ist für drei Betriebsmodi einstellbar. in einem ersten Betriebsmodus, s. 4, dem Normalbetrieb des Abgasturboladers 7, ist die zweite Kommunikationsöffnung 30 mit Hilfe der ersten Sperrgliedfläche 33 verschlossen, so dass das Abgas aus der ersten Abgasleitung 5 über die erste Flut 17 direkt auf das Turbinenrad 14 strömen kann. Die erste Kommunikationsöffnung 29 ist zwar nicht vom Sperrglied 24 verschlossen, allerdings kann keine Umblasung zwischen den Abgasleitungen 5, 6 bzw. Fluten 17, 18 stattfinden, da die zweite Kommunikationsöffnung 30 verschlossen ist und eine Kommunikation zwischen den Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 durch die zweite Sperrgliedfläche 34 verhindert ist.The control device 19 is adjustable for three operating modes. in a first mode of operation, s. 4 , the normal operation of the exhaust gas turbocharger 7 , is the second communication opening 30 with the help of the first locking member surface 33 closed, leaving the exhaust gas from the first exhaust pipe 5 over the first tide 17 directly on the turbine wheel 14 can flow. The first communication opening 29 is not the locking member 24 closed, however, no Umblasung between the exhaust pipes 5 . 6 or floods 17 . 18 take place since the second communication opening 30 is closed and communication between the communication ports 29 . 30 . 31 through the second locking member surface 34 is prevented.

In einem zweiten Betriebsmodus, dem Umblasen, wird das Turbinenrad 14 von Abgas aus beiden Fluten 17, 18 beaufschlagt, wobei stromauf des Turbinenrades 14 ein Teil des Abgases von der ersten Abgasleitung 5 in die zweite Abgasleitung 6 umgeleitet wird. Die 5 zeigt eine Positionierung des Sperrgliedes 24 in diesem Betriebsmodus, wobei die erste Kommunikationsöffnung 29 und die zweite Kommunikationsöffnung 30 geöffnet sind, und Abgas aus der ersten Abgasleitung 5 über den ersten Kanal 20 durch die erste Kommunikationsöffnung 29 in die zweite Abgasleitung 6 über die zweite Kommunikationsöffnung 30 strömen kann und vice versa. Entsprechend einer Verschiebung des Sperrgliedes 24 sind die erste Kommunikationsöffnung 29 und die zweite Kommunikationsöffnung 30 teilweise und/oder vollständig geöffnet.In a second mode of operation, blowby, the turbine wheel becomes 14 of exhaust from both floods 17 . 18 applied, wherein upstream of the turbine wheel 14 a part of the exhaust gas from the first exhaust pipe 5 in the second exhaust pipe 6 is redirected. The 5 shows a positioning of the locking member 24 in this mode of operation, the first communication port 29 and the second communication port 30 are open, and exhaust from the first exhaust pipe 5 over the first channel 20 through the first communication opening 29 in the second exhaust pipe 6 over the second communication opening 30 can flow and vice versa. According to a shift of the locking member 24 are the first communication opening 29 and the second communication port 30 partially and / or fully opened.

In einem dritten Betriebsmodus, dem gleichzeitigen Um- und Abblasen, strömt das Abgas aus der ersten Abgasleitung 5 in die zweite Abgasleitung 6 bzw. vice versa, während gleichzeitig Abgas über die dritte Kommunikationsöffnung 31 in den dritten Kanal 22 strömen kann. Die Position des Sperrgliedes 24 ist dabei, wie in 6 dargestellt, so eingestellt, dass die erste Kommunikationsöffnung 29, die zweite Kommunikationsöffnung 30 und die dritte Kommunikationsöffnung 31 geöffnet sind, so dass Abgas gemäß in den Kanälen 20, 21, 22 ausgebildeten Druckverhältnissen strömen kann.In a third mode of operation, the simultaneous blowing and blowing, the exhaust gas flows out of the first exhaust pipe 5 in the second exhaust pipe 6 vice versa, while simultaneously exhaust gas through the third communication port 31 in the third channel 22 can flow. The position of the locking member 24 is there, as in 6 shown, set so that the first communication port 29 , the second communication opening 30 and the third communication opening 31 are open, so that exhaust according to in the channels 20 . 21 . 22 can flow trained pressure conditions.

Je nach Positionierung des Sperrgliedes 24 in den einzelnen Betriebsmodi sind die Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 mehr oder weniger weit geöffnet, wodurch eine feine Regulierung des Übergangs von einem Betriebsmodus in den anderen ermöglicht wird. Dadurch ist ein sprungfreier Betrieb des Abgasturboladers 7, welcher sich durch einen sprunghaften Abfall oder durch einen sprunghaften Anstieg einer Drehzahl des Abgasturboladers 7 äußert, beim Wechsel der Beaufschlagung des Turbinenrades 14 mit Abgas in Abhängigkeit von Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine 1 realisierbar.Depending on the positioning of the locking member 24 in the individual operating modes are the communication ports 29 . 30 . 31 more or less open, allowing a fine regulation of the transition from one operating mode to the other. This is a jump-free operation of the exhaust gas turbocharger 7 , which is characterized by a sudden drop or by a sudden increase in a rotational speed of the exhaust gas turbocharger 7 expresses when changing the application of the turbine wheel 14 with exhaust depending on loads and speeds of the internal combustion engine 1 realizable.

In einer nicht näher dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 19 ist das Ventilgehäuse 25 einstückig mit dem Abgasführungsabschnitt 9 ausgebildet.In a variant, not shown, of the control device according to the invention 19 is the valve body 25 integral with the exhaust gas guide section 9 educated.

In einer weiteren nicht näher dargestellten Variante ist das Sperrglied 24 aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet. Bevorzugt ist das Ventilgehäuse 25 ebenfalls aus einem keramischen Werkstoff hergestellt.In a further variant, not shown, the locking member 24 formed of a ceramic material. The valve housing is preferred 25 also made of a ceramic material.

In einer weiteren nicht näher dargestellten Variante ist das Sperrglied 24 verdrehbar um eine Rotationsachse, welche der Längsachse 26 entspricht. Hierdurch kann ein Verscheiß reduziert werden.In a further variant, not shown, the locking member 24 rotatable about an axis of rotation, which the longitudinal axis 26 equivalent. This can be a verscheiß reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010008411 A1 [0002] DE 102010008411 A1 [0002]

Claims (6)

Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei die Regelvorrichtung (19) zur Strömungsleitung eines Fluids in einen im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (9) ausgebildeten Umgehungskanal (22) zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (9) in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts (9) drehbar angeordneten Turbinenrades (14) des Abgasführungsabschnitts (9) sowie zur Strömungsleitung des Fluids in eine erste Flut (17) des Abgasführungsabschnitts (9) und in eine zweite Flut (18) des Abgasführungsabschnitts (9) ausgebildet ist, und wobei die Regelvorrichtung (19) ein Sperrglied (24) und ein das Sperrglied (24) aufnehmendes Ventilgehäuse (25) aufweist, mit dessen Hilfe Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31) des Ventilgehäuses (25) zur Strömungsleitung vollständig oder zumindest teilweise gesperrt oder freigegeben werden können, und wobei das Sperrglied (24) im Ventilgehäuse (25) eine translatorische Bewegung entlang einer Längsachse (26) des Ventilgehäuses (25) ausführbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) in Form eines Schiebers ausgebildet ist, und eine erste Sperrgliedfläche (33) und eine zweite Sperrgliedfläche (34) aufweist, wobei die erste Sperrgliedfläche (33) einer Sperrung der Durchströmung der Kommunikationsöffnung (29; 30; 31) und die zweite Sperrgliedfläche (34) einer Sperrung der Durchströmung ausgehend von einer der Kommunikationsöffnungen (29; 30; 31) in eine der anderen Kommunikationsöffnungen (30; 31; 29) dient.Regulating device for an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger, wherein the control device ( 19 ) for the flow line of a fluid in a through-flow in the exhaust gas guide section ( 9 ) formed bypass channel ( 22 ) for bypassing a in the exhaust gas guide section ( 9 ) in a wheel chamber of the exhaust gas guide section (FIG. 9 ) rotatably arranged turbine wheel ( 14 ) of the exhaust gas guide section ( 9 ) as well as the flow of the fluid into a first tide ( 17 ) of the exhaust gas guide section ( 9 ) and into a second flood ( 18 ) of the exhaust gas guide section ( 9 ), and wherein the control device ( 19 ) a blocking member ( 24 ) and a locking member ( 24 ) receiving valve housing ( 25 ), with the aid of which communication openings ( 29 . 30 . 31 ) of the valve housing ( 25 ) can be completely or at least partially blocked or released to the flow line, and wherein the locking member ( 24 ) in the valve housing ( 25 ) a translational movement along a longitudinal axis ( 26 ) of the valve housing ( 25 ) is designed executable, characterized in that the locking member ( 24 ) in the form of a slider, and a first locking member surface ( 33 ) and a second locking member surface ( 34 ), wherein the first locking member surface ( 33 ) blocking the flow through the communication opening ( 29 ; 30 ; 31 ) and the second locking member surface ( 34 ) a blocking of the flow from one of the communication openings ( 29 ; 30 ; 31 ) into one of the other communication ports ( 30 ; 31 ; 29 ) serves. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) in Form eines Zylinders ausgebildet ist.Control device according to claim 1, characterized in that the locking member ( 24 ) is formed in the shape of a cylinder. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) hohl ausgebildet ist.Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the locking member ( 24 ) is hollow. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) eine Bewegungsvorrichtung aufweist, deren Krafteinleitung zur Bewegung des Sperrglieds (24) auf das Sperrglied (24) in Richtung seiner Längsachse (26) an dieser angreifend erfolgt.Regulating device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking member ( 24 ) has a movement device, the introduction of force to the movement of the locking member ( 24 ) on the locking member ( 24 ) in the direction of its longitudinal axis ( 26 ) takes place at this attacking. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) zur Kraftaufnahme eine koaxial mit der Längsachse (26) ausgebildete Aufnahmeöffnung (37) aufweist.Regulating device according to claim 4, characterized in that the locking member ( 24 ) for receiving power coaxially with the longitudinal axis ( 26 ) formed receiving opening ( 37 ) having. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (24) aus einem keramischen Material ausgebildet ist.Regulating device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking member ( 24 ) is formed of a ceramic material.
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