DE112013001942T5 - Abgasturbolader - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) umfassend ein Gehäuse (2), eine im Gehäuse (2) gelagerte Welle (3), ein auf der Welle (3) angeordnetes Verdichterrad (5) und ein auf der Welle (3) angeordnetes Turbinenrad (4), ein Stellglied (7), einen Aktor (8), und eine den Aktor (8) mit dem Stellglied (7) verbindende Regelstange (9), gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Dämpfungsanordnung (10) mit einem magnetfelderzeugenden Element (14), und einer ersten Spule (15) mit einem geschlossenen Stromkreis (17), wobei entweder das magnetfelderzeugende Element (14) oder die erste Spule (15) auf der Regelstange (9) befestigt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- In Abgasturboladern gibt es verschiedene Stellglieder, wie beispielsweise Wastegateklappen oder die variable Turbinengeometrie, die über einen Aktor und eine Regelstange betätigt werden. Die Regelstange und die Mechanik des Stellgliedes können annähernd dämpfungsfrei durch äußere Anregung in Schwingung versetzt werden. Selbst im Nicht-Resonanzfall kann diese Schwingung zu erhöhtem Verschleiß der beweglichen Teile führen. Insbesondere wenn der Aktor als Steuerdose mit einer integrierten Feder ausgebildet ist, entsteht ein Feder-Masse System, das sehr leicht durch äußere Anregung in Schwingung versetzt werden kann.
- Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, der bei kostengünstiger Herstellung wartungsarm und verschleißarm betrieben werden kann.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
- Erfindungsgemäß wird auf der Regelstange eine elektromagnetische Dämpfungsanordnung angeordnet. Die Funktionsweise der Dämpfungsanordnung beruht auf der Anwendung der Lenz'schen Regel. Die Dämpfungsanordnung besteht aus einem magnetfelderzeugenden Element und einer ersten Spule. Entweder das magnetfelderzeugende Element oder die erste Spule sind auf der Regelstange befestigt. Das jeweils andere Bauteil ist ortsfest. Die erste Spule umfasst einen geschlossenen Stromkreis, insbesondere mit einem Widerstand.
- Das magnetfelderzeugende Element ist vorzugsweise als eine bestromte Spule ausgebildet. Alternativ dazu kann das magnetfelderzeugende Element als Permanentmagnet ausgebildet werden.
- Die Dämpfung erfolgt durch die magnetische Wirkung und es gibt keinen verschleißbehafteten, mechanischen Kontakt zwischen der Dämpfungsanordnung und der Regelstange.
- Das magnetfelderzeugende Element erzeugt in axialer Richtung der Regelstange ein Magnetfeld. Die erste Spule bewegt sich in diesem Magnetfeld, sodass in der ersten Spule eine Spannung induziert wird. Diese Spannung in der ersten Spule erzeugt ihrerseits ein Magnetfeld, das, gemäß der Lenz'schen Regel, der Ursache entgegengesetzt ist. Das heißt, in der ersten Spule entsteht ein Magnetfeld mit umgekehrter Richtung, wodurch die Bewegung der Regelstange gebremst bzw. gedämpft wird. Je schneller die Bewegung der Regelstange ist, desto stärker ist die Bremskraft. Die Stärke der Dämpfung kann bevorzugt mit dem Widerstand im Stromkreis der ersten Spule reguliert werden.
- Die erfindungsgemäß vorgestellte Dämpfung unterliegt keinem Verschleiß, sodass die Dämpfungswirkung, wie beispielsweise bei mechanischen Dämpfungen, nicht über die Zeit nachlässt.
- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader gemäß einem Ausführungsbeispiel, und -
2 eine schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß dem Ausführungsbeispiel. - Im Folgenden wird anhand der
1 und2 ein Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers1 im Detail beschrieben. -
1 zeigt den Abgasturbolader1 in einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht. Der Abgasturbolader1 umfasst ein Gehäuse2 in dem eine Welle3 gelagert ist. Auf der Welle3 sitzen rotationsfest ein Turbinenrad4 und ein Verdichterrad5 . Über einen Anströmkanal6 wird das Turbinenrad4 mit Abgas angeströmt. Dadurch wird das Turbinenrad4 in Rotation versetzt. Über die Welle3 wird auch das Verdichterrad5 in Rotation versetzt und so Ladeluft für einen Verbrennungsmotor verdichtet. - Unter Umgehung des Turbinenrades
4 führt ein Wastegatekanal direkt von dem Anströmkanal6 zu einem Abgasauslass. Über eine Wastegateklappe kann der Wastegatekanal geöffnet und geschlossen werden. Die Wastegateklappe wird mittels eines Stellgliedes7 bewegt. - Des Weiteren ist an dem Gehäuse
2 ein Aktor8 , ausgebildet als Steuerdose, montiert. In diesen Aktor8 mündet eine Druckleitung20 . Über diese Druckleitung20 wird der Aktor8 angesteuert. Der Aktor8 ist mit dem Stellglied7 über eine Regelstange9 verbunden. Über diese Regelstange9 wird eine im Aktor8 erzeugte Bewegung auf das Stellglied7 übertragen. - Zur Dämpfung der Bewegung der Regelstange
9 ist eine Dämpfungsanordnung10 vorgesehen. In1 ist lediglich die Position dieser Dämpfungsanordnung10 angedeutet. - Die genaue Ausbildung der Dämpfungsanordnung
10 zeigt2 .2 zeigt, in schematisch vereinfachter Darstellung, den Aktor8 , die Regelstange9 , das Stellglied7 und die Dämpfungsanordnung10 . - Der Aktor
8 , ausgebildet als Steuerdose, umfasst eine Feder11 die mit der Regelstange9 verbunden ist. Die Feder11 stützt sich mit einem Ende gegen die Regelstange9 und mit dem anderen Ende gegen ein Gehäuse des Aktors8 . Die Feder11 bzw. die Regelstange9 werden bewegt über eine Membran12 und einen Membranteller13 . - Die Dämpfungsanordnung
10 umfasst eine erste Spule15 und ein magnetfelderzeugendes Element14 . Das magnetfelderzeugende Element14 ist ausgebildet als zweite Spule. Die erste Spule15 umfasst einen geschlossenen Stromkreis17 in dem ein Widerstand18 angeordnet ist. Das als zweite Spule ausgebildete magnetfelderzeugende Element14 ist mittels einer Spannungsversorgung19 bestromt. - Die Regelstange
19 erstreckt sich durch die erste Spule15 und durch das als zweite Spule ausgebildete magnetfelderzeugende Element14 hindurch. - Die erste Spule
15 ist fest mit der Regelstange9 verbunden, sodass die erste Spule15 die gleiche Bewegung16 wie die Regelstange9 ausführt. - Das magnetfelderzeugende Element
14 ist gegenüber dem Gehäuse2 ortsfest angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das magnetfelderzeugende Element14 direkt am Aktor8 montiert. - Das magnetfelderzeugende Element
14 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Durch eine Bewegung der Regelstange9 bewegt sich die erste Spule15 in diesem ersten Magnetfeld. Dadurch wird eine Spannung in der ersten Spule15 induziert. Diese Spannung wiederrum erzeugt ein weiteres Magnetfeld in der Spule15 . Dieses weitere Magnetfeld wirkt seiner Ursache entgegen, sodass es zur Dämpfung der Bewegung der Regelstange9 kommt. - Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, das magnetfelderzeugende Element
14 als Dauermagneten auszubilden. Des Weiteren ist es auch möglich, dass das magnetfelderzeugende Element14 fest auf der Regelstange9 montiert ist und somit die Bewegung16 ausführt. In diesem Fall ist dann die erste Spule15 gegenüber dem Gehäuse2 ortsfest montiert. - Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den
1 und2 Bezug genommen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Abgasturbolader
- 2
- Gehäuse
- 3
- Welle
- 4
- Turbinenrad
- 5
- Verdichterrad
- 6
- Anströmkanal
- 7
- Stellglied
- 8
- Aktor
- 9
- Regelstange
- 10
- Dämpfungsanordnung
- 11
- Feder
- 12
- Membran
- 13
- Membranteller
- 14
- Magnetfelderzeugendes Element, ausgebildet als zweite Spule
- 15
- Erste Spule
- 16
- Bewegung
- 17
- Stromkreis
- 18
- Widerstand
- 19
- Spannungsversorgung
- 20
- Druckleitung
Claims (8)
- Abgasturbolader (
1 ) umfassend – ein Gehäuse (2 ), – eine im Gehäuse (2 ) gelagerte Welle (3 ), – ein auf der Welle (3 ) angeordnetes Verdichterrad (5 ) und ein auf der Welle (3 ) angeordnetes Turbinenrad (4 ), – ein Stellglied (7 ), – einen Aktor (8 ), und – eine den Aktor (8 ) mit dem Stellglied (7 ) verbindende Regelstange (9 ), gekennzeichnet durch eine Dämpfungsanordnung (10 ) mit – einem magnetfelderzeugenden Element (14 ), und – einer ersten Spule (15 ) mit einem geschlossenen Stromkreis (17 ), – wobei entweder das magnetfelderzeugende Element (14 ) oder die erste Spule (15 ) auf der Regelstange (9 ) befestigt ist. - Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (
14 ) als bestromte zweite Spule ausgebildet ist. - Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (
14 ) als Dauermagnet ausgebildet ist. - Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis (
17 ) der ersten Spule (15 ) ein Widerstand (18 ), vorzugsweise ein regelbarer Widerstand, angeordnet ist. - Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (
15 ) und/oder die zweite Spule umlaufend um die Regelstange9 angeordnet sind. - Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (
14 ) auf der Regelstange (9 ) befestigt ist und die erste Spule (15 ) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2 ), vorzugsweise am Aktor (8 ), angeordnet ist, oder dass die erste Spule (15 ) auf der Regelstange (9 ) befestigt ist und das magnetfelderzeugende Element (14 ) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2 ), vorzugsweise am Aktor (8 ), angeordnet ist. - Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (
8 ) als eine druckgesteuerte Steuerdose ausgebildet ist. - Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (
7 ) zum Verstellen einer Wastegateklappe oder einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet ist.
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