CN108474293B - 用于废气涡轮增压器的调节设备和废气涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的调控设备,所述调控设备具有:能穿流的废气引导部段,所述废气引导部段具有旁路通道以绕过在所述废气引导部段中能旋转地设置的涡轮;和调节臂(3),所述调节臂用于容纳阀元件(2),所述阀元件设置用于打开或关闭所述旁路通道的流动横截面,其中所述调节臂(3)能运动地容纳在所述废气引导部段中,并且其中设有弹簧元件(14)至少用于确保所述阀元件(2)定位在所述调节臂(3)上。根据本发明,所述弹簧元件(14)以径向能滑动的方式构成用于减小调节力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的调节设备。此外,本发明涉及一种废气涡轮增压器。
背景技术
从公开文献DE 10 2012 101 322 A1中得知一种用于具有涡轮机的废气涡轮增压器的调节设备,其中涡轮机具有可穿流的废气引导部段和旁路通道,所述旁路通道用于使废气流绕过设置在废气引导部段中的涡轮。调节设备包括用于关闭旁路通道的阀元件,以及调节臂,所述调节臂容纳阀元件。该调节臂可旋转地支承在废气引导部段中。阀元件借助于弹簧元件确保定位在调节臂上,用于避免在废气涡轮增压器运行期间的噪音。
成问题的是,受废气涡轮增压器的运行所决定,尤其在废气涡轮增压器与内燃机连接时,废气涡轮增压器经受温度波动和机体振动。温度波动导致废气涡轮增压器的各个部件持续地增温和冷却,其中尤其在废气涡轮增压器的涡轮机的区域中,由于内燃机的穿流废气引导部段的燃烧产物,存在最大的温度波动。由此,废气涡轮增压器的构件越靠近废气引导部段的具有穿流的燃烧产物的通道设置,该构件的失效概率就越高。因为持续重复的温度变化导致构件膨胀的持续变化,由此会引起松动、应力或者材料疲劳。因为借助于施加压应力的保护元件,由此以包括待连接的调节元件的方式来设计可运动的连接,所以保护元件的外侧靠近具有燃烧产物的通道定位从而经受之前所提到的温度波动。
弹簧元件用于确保阀元件在任何位置中的定位。在关闭位置中,流动横截面借助于阀元件无泄漏地关闭,由此不出现废气涡轮增压器的效率损失。在阀元件的打开的位置中能够由于在旁路通道中的废气流而激励阀元件振动,在所述打开的位置中,所述阀元件部分地或者完全地释放流动横截面。这些也需避免,因为其会随之带来咔嚓的噪音。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于废气涡轮增压器的改进的调控设备。另一目的是产生一种改进的废气涡轮增压器。
该目的通过根据本发明的用于废气涡轮增压器的调节设备实现。所述另一目的通过根据本发明的废气涡轮增压器实现。具有本发明的符合目的并且非一般性的改进方案的有利的设计方案在下文中说明。
根据本发明的用于废气涡轮增压器的调控设备具有容纳在调控设备的调节臂处的阀元件。阀元件在废气涡轮增压器的可穿流的废气引导部段中设置在废气引导部段的旁路通道中并且用于打开或者关闭旁路通道的流动横截面。借助于旁路通道,存在如下可行性:绕过可旋转地设置在废气引导部段中的涡轮,所述涡轮在流动横截面关闭的情况下由全部穿流废气引导部段的废气量穿流。调节臂可运动地容纳在废气引导部段中。为了确保阀元件的位置,在调节臂上设有弹簧元件。根据本发明,弹簧元件在径向上可滑动地构成以减少调节力。
通常,弹簧元件根据现有技术可沿着阀纵轴线的轴向方向运动。换言之,所述弹簧元件可挤压在一起,使得其轴向的扩展减少,或者所述弹簧元件可减荷,使得其轴向的扩展增大。这根据加载阀元件的力来实现。分散地给阀元件加载负荷引起:以高的压缩力以及提高的调节力给弹簧元件加载高的负荷,所述调节力由促动器施加。由此,伴随着弹簧元件的高的磨损,所述磨损随着带来调控设备的减少的使用寿命。
根据本发明的调控设备的弹簧元件由于其径向的可滑动性而具有如下可行性:在由阀元件和调节臂所构成的系统内部,补偿由分散地加载负荷所引起的倾斜运动并且允许构件的相应的相对运动,而本身不附加地张紧。因此,对于促动器并且对于弹簧片本身而言产生仅较少的附加的负荷。这引起调控设备的提高的使用寿命并且可以较小地确定促动器的尺寸。同样地,尤其避免在关闭旁路通道时出现的咔嚓噪音。
此外,与在已知的系统中相比,在将阀元件安装在调节臂上时就已经产生弹簧元件的明显更小的预紧力,因为相对于已知的系统所述弹簧元件不压缩或明显更少地压缩。
在一个设计方案中,弹簧元件以围绕阀元件的倾斜点可滑动的方式构成。由此,受结构所决定地构成的可行的倾斜点已经被确定,并且弹簧元件能够以匹配该倾斜点的方式确定尺寸。这通过进一步减小调节力引起对调控设备的进一步的改进。
在另一设计方案中,弹簧元件容纳在盖盘和调节臂之间。由此提供如下可行性:相应地将弹簧元件设置在这两个构件之间并且在这两个构件中的一个上构成径向的可滑动性。
优选地,盖盘构成用于支持弹簧元件的径向滑动的运动。构成用于进行径向滑动运动的构件相应地能被加工,并且盖盘由于其可操作性相对于调节臂提供低成本的制造。
在另一设计方案中,盖盘在其朝向弹簧元件构成的覆盖面上具有槽。这有利于弹簧元件的接合和支撑。特别地,只要槽具有至少部分地弧形的横截面,那么构成根据倾斜点匹配的半径,在所述半径之内,弹簧片能够径向地滑动。
本发明的第二方面涉及一种废气涡轮增压器,所述废气涡轮增压器具有可穿流的废气引导部段,所述废气引导部段具有:旁路通道以便绕过可旋转地设置在废气引导部段中的涡轮;和用于打开和关闭旁路通道的流动横截面的调控设备,其中调控设备根据本发明构成。由此提供一种废气涡轮增压器,所述废气涡轮增压器除了提高的使用寿命之外也具有调控设备的快速的响应特性。这能够引起内燃机的废气排放的减少,其中废气涡轮增压器与所述内燃机连接。
附图说明
从接下来对优选的实施例的描述中以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。之前在说明书中所提到的特征和特征组合以及接下来将在附图说明中所提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以相应提出的组合地应用,而且可以其它组合地应用或者单独地应用,而不脱离本发明的范畴。
附图示出:
图1示出根据现有技术的废气涡轮增压器的调控设备的立体视图,
图2示出根据图1的调控设备的立体剖视图,
图3示出根据图1的调控设备的纵剖面的一部分,
图4示出根据本发明的废气涡轮增压器的根据本发明的调控设备的立体视图,
图5示出根据图4的调控设备的立体剖视图,以及
图6示出根据图4的调控设备的纵剖面的一部分。
具体实施方式
根据现有技术的未详细示出的废气涡轮增压器的调控设备1如在图1中所示出的那样构成。废气涡轮增压器具有可穿流的、未详细示出的废气引导部段,所述废气引导部段在废气涡轮增压器运行时由流体,通常由废气穿流。废气通常是未详细示出的内燃机的燃烧产物。这种调控设备以术语废气门设备而已知。
废气涡轮增压器分配有未详细示出的可穿流的空气引导部段以及定位在废气引导部段和空气引导部段之间的、未详细示出的轴承部段,其中在轴承部段中可旋转地容纳有未详细示出的转子装置。转子装置具有未详细示出的压缩机轮和未详细示出的涡轮,所述压缩机轮和涡轮借助于未详细示出的轴彼此抗扭地连接。压缩机轮可旋转地容纳在空气引导部段的未详细示出的第一轮腔室中以抽吸一般的新鲜空气,而涡轮可旋转地容纳在废气引导部段的未详细示出的第二轮腔室中。涡轮在废气涡轮增压器运行时由穿流废气引导部段的废气进行加载和驱动,其中所述涡轮能够实施旋转运动。这种旋转运动可借助于轴传输到压缩机轮上,所述压缩机轮由此能够与涡轮的旋转运动同时地实施旋转运动。借助于压缩机轮和其旋转运动抽吸新鲜空气,所述新鲜空气在空气引导部段中被压缩。
废气涡轮增压器构成为所谓的废气门增压器,也就是说,所述废气涡轮增压器具有调控设备1,所述调控设备用于借助于在废气引导部段中构成的、未详细示出的旁路通道完全地或者部分地绕过涡轮。构成用于调控旁路通道的未详细示出的流动横截面的该调控设备1具有:以可关闭和打开该旁路通道的方式构成的阀元件2,所述阀元件优选呈活门的形式,一般称为废气门活门或者废气门阀;以及未详细示出的调节设备,所述调节设备用于操作该阀元件2。
具有阀元件纵轴线25的阀元件2设置在调节设备的调节臂3上。调节臂3在其背离调节臂3的调节轴4构成的端部5上具有用于容纳安全销7的、叉状的容纳开口6。
安全销7用于防止阀元件2旋转,所述阀元件借助于销状或栓状地构成的栓9容纳在调节臂3的另一容纳开口8中,栓9和安全销7在朝向调节臂3构成的第一阀面10上构成。阀元件2的背离第一阀面10构成的第二阀面11朝向待调控的流动横截面定位。
阀元件2借助于盖盘12固定在调节臂3上。栓9穿过另一容纳开口8并且伸入到盖盘12中。在其背离第二阀面11的栓端部13处,所述栓借助于盖盘12以铆钉的形式与调节臂3连接。同样地,所述栓也能够被焊接或者能够被焊接和铆接。
在调节臂3和盖盘12之间设置有用于夹紧阀元件2的弹簧元件14,由此减少在阀元件2运动时的咔嚓噪音。此外,该弹簧元件14用于间隙补偿,尤其因在废气涡轮增压器运行时高的温度变化也用于间隙补偿。由此,减少了在调节臂3、阀元件2和盖盘12之间的磨损。
弹簧元件14以碟形弹簧的形式构成并且具有内直径DI和外直径DA。在内直径DI的区域中构成有第一接触面15,所述第一接触面与调节臂3平地构成。换言之,第一接触面15平面状地放置在调节臂3上。在外直径DA的区域中构成有第二接触面16,所述第二接触面与盖盘12平地构成。换言之,所述第二接触面16平面地支撑在盖盘12上。
在调控设备1运行时,阀元件2围绕调节轴4的转动轴线17转动或枢转。在此,构成阀元件2的所谓的倾斜点18,所述阀元件由于分散地加负荷而围绕所述倾斜点倾斜。这导致对弹簧元件14附加地加载负荷,由此引起高的调节力。该调节力可由未详细示出的促动器施加,所述促动器引起对阀元件2的调节。
在图4至6中示出根据本发明的调控设备1。根据本发明的调控设备1具有弹簧元件14,所述弹簧元件设计为,使得弹簧元件14在废气涡轮增压器运行时能够实施沿着箭头19的径向滑动的运动。
弹簧元件14在其内直径DI的区域中具有第一接触面15。在其外直径DA处,弹簧元件14弯曲地构成,其中弹簧元件半径RF在外直径DA处构成。与调节臂3平地构成的第一接触面15在安装期间用于对弹簧元件14定心。
盖盘12在其朝向弹簧元件14构成的盖面20上具有槽21,所述槽具有弧形地构成的横截面24。横截面24在邻接于盖面20的运动区域22中具有盖盘半径RD,所述盖盘半径相当于在倾斜点18和弹簧元件14的外边缘23之间的间距A。
借助于弹簧元件半径RF,第二接触面16几乎线形地构成,因为外边缘23不置于调节臂3处,并且在外边缘23和调节臂3之间构成另一间距26。
在调控设备1运行时,弹簧元件14能够施加围绕倾斜点18的转动,由此导致弹簧元件14减荷。换言之,这意味着,弹簧元件14能够借助于其弯曲的外边缘23围绕阀元件2的倾斜点18在槽21中滑动。盖盘12构成用于支持弹簧元件14的径向滑动的运动。
Claims (5)
1.一种用于废气涡轮增压器的调控设备,所述调控设备具有:能穿流的废气引导部段,所述废气引导部段具有旁路通道以绕过在所述废气引导部段中能旋转地设置的涡轮;和调节臂(3),所述调节臂用于容纳阀元件(2),所述阀元件设置用于打开或关闭所述旁路通道的流动横截面,其中所述调节臂(3)能运动地容纳在所述废气引导部段中,并且其中设有弹簧元件(14)至少用于确保所述阀元件(2)定位在所述调节臂(3)上,
其特征在于,
所述弹簧元件(14)以径向朝向纵轴线(25)能滑动的方式构成用于减小调节力,其中所述弹簧元件(14)以碟形弹簧的形式构成并且借助于其弯曲的外边缘(23)能滑动地容纳在槽(21)中,并且其中所述弹簧元件(14)容纳在盖盘(12)和所述调节臂(3)之间,所述盖盘(12)在其朝向所述弹簧元件(14)构成的盖面(20)上具有所述槽(21),所述槽(21)具有至少部分地弧形的横截面(24)。
2.根据权利要求1所述的调控设备,
其特征在于,
所述弹簧元件(14)以围绕所述阀元件(2)的倾斜点(18)能滑动的方式构成。
3.根据权利要求1或2所述的调控设备,
其特征在于,
所述盖盘(12)构成用于支持所述弹簧元件(14)的径向滑动的运动。
4.根据权利要求1或2所述的调控设备,
其特征在于,
所述弹簧元件(14)的第二接触面(16)具有与所述盖盘(12)的接触部,所述第二接触面与所述弹簧元件(14)的外边缘(23)相比具有更小的直径,并且其中在所述外边缘(23)和所述调节臂(3)之间构成有另一间距(26)。
5.一种废气涡轮增压器,其具有:能穿流的废气引导部段,所述废气引导部段具有旁路通道以绕过可旋转地设置在所述废气引导部段中的涡轮;和调控设备(1),所述调控设备用于打开和关闭所述旁路通道的流动横截面,
其特征在于,
所述调控设备(1)根据权利要求1至4中任一项构成。
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