CN108541292A - 用于废气涡轮增压器的调节设备和废气涡轮增压器 - Google Patents

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能旋转地设置在所述废气引导部段中的涡轮；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者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，所述弹簧元件构成为在径向上和轴向上由所述阀元件(2)保持。

Description

用于废气涡轮增压器的调节设备和废气涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所提出类型的、用于废气涡轮增压器的调节设备。此外，本发明涉及一种在权利要求7的前序部分中所提出类型的废气涡轮增压器。

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，用于避免噪音并且用于在废气涡轮增压器运行期间优化磨损或降低磨损。

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。

该目的通过具有权利要求1的特征的用于废气涡轮增压器的调节设备实现。所述另一目的通过具有权利要求7的特征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其他权利要求中说明。

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，弹簧元件构成为在径向和轴向上由阀元件保持。

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。为了避免咔嚓噪音，在此，确保阀元件的定位通过由弹簧元件施加到阀元件上的力实现。为了弹簧元件能够将其力施加到阀元件上，弹簧元件定位在调节臂和设置用于保护阀元件的盖元件之间。

为了降低调控设备的构件成本，根据本发明，弹簧元件在径向和轴向上由阀元件保持。由此，省去盖元件并且构件成本降低。另一优点是，避免在旁路通道关闭时出现的咔嚓噪音。

有利地，弹簧元件在阀元件的栓处与该栓形状配合地构成。由此，提供弹簧元件的简单的容纳可行性，因为栓用于将阀元件与调节臂连接。

有利地，弹簧元件形状配合地设置在阀元件的第一部段和阀元件的第二部段之间。由此，提供如下可行性：将弹簧元件夹紧在阀元件中。这尤其优选借助于铆接法实现，其中弹簧元件形状配合地保持在第一部段和第二部段之间。

在另一设计方案中，弹簧元件借助于压紧器设置在阀元件上。压紧器用于简化的安装，其方式是：弹簧元件能够在铆接过程之前被压紧。与现有技术相比，弹簧元件不以其外直径贴靠在盖元件上，由此弹簧元件自身的外直径不受盖元件的外直径限制并且能够优化地设计。压紧器的其它优点是：避免弹簧元件的折叠；吸收在铆接过程中出现的负荷从而弹簧元件减荷，所述弹簧元件由此较少地变形。如果使用焊接来替代铆接，使用压紧器是同样有利的，因为在使用压紧器时热量更少地进入到弹簧元件中。

在另一设计方案中，压紧器具有另一外直径，所述另一外直径小于弹簧元件的外直径。由此，阀元件的可运动性不受压紧器限制。

在另一设计方案中，弹簧元件的第二接触面具有与调节臂的接触部，所述第二接触面与弹簧元件的外边缘相比具有更小的直径，其中在外边缘和调节臂之间构成有间距。由此提供如下可行性：弹簧元件在调节臂上径向地滑动，使得在由阀元件和调节臂构成的系统内部，能够补偿由分散地加载负荷所引起的倾斜运动，而不导致因在滑动配合件的接触位置处的相对运动而引起的附加的磨损。这导致调控设备的进一步提高的使用寿命

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，所述旁路通道用于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，其中调控设备根据权利要求1至6中任一项构成。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外也具有调控设备的快速的响应特性。

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示出在根据本发明的废气涡轮增压器的第一实施例中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，

图7示出在第二实施例中的根据本发明的调控设备的立体视图，

图8示出根据图7的调控设备的立体剖视图，以及

图9示出根据图8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。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或者能够被钎焊、挤压或者粘接。

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。特别地，降低或避免在调节臂3、阀元件2和弹簧元件14之间的磨损。阀元件2的磨损与其装入位置和重力相关并且借助于弹簧元件14消除。

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，所述第二接触面同样与盖盘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。

在图4至6中示出在第一实施例中的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，使得弹簧元件在径向上和轴向上由阀元件2保持。

如尤其在图6中所示出的那样，弹簧元件14形状配合地容纳在阀元件2的第一部段19和第二部段20之间。第一部段19和第二部段20在安装弹簧元件14之前具有不同的直径，使得弹簧元件14能够由第一部段19以包围该第一部段的方式容纳。弹簧元件14借助于铆接过程与阀元件2铆接，其中栓9构成为铆钉。由于铆接过程，弹簧元件14夹紧在第一部段19和第二部段20之间，其中在这两个部段19、20之间构成形状配合的容纳。在铆接过程之后，弹簧元件14牢固地与阀元件2连接。在第一部段19和第二部段20之间在铆接过程之后构成有槽21，弹簧元件14定位在所述槽中。

弹簧元件14在其内直径DI的区域中具有第一接触面15。在其具有其外直径DA的外周22的区域中，弹簧元件14弯曲地构成，其中弹簧元件半径RF构成在外直径DA处。同样地，弹簧元件半径RF能够小至使得弹簧元件14在第二接触面16的区域中弯折地构成。

借助于弹簧元件半径RF，第二接触面16几乎线形地构成，因为弹簧元件14的外边缘23不置于调节臂3上，并且在外边缘23和调节臂3之间构成有间距A。换言之，这意味着，所述第二接触面相对于现有技术的第二接触面16非常小地构成，使得能够实现高的挤压力以稳定阀元件2。此外，由于小的第二接触面16施加小的静摩擦，使得阀元件2围绕倾斜点18的倾斜运动被快速补偿并且仅小的调节力由促动器施加。

在图7至9中示出在第二实施例中的根据本发明的调控设备。为了简化安装，在第一接触面15的区域中盘状的压紧器24容纳在槽21中。压紧器24具有另一外直径DA2，所述另一外直径与弹簧元件14的外直径DA相比更小地构成，由此在阀元件2的定位过程期间，第二接触面16不与妨碍运动的止挡件相对置。

Claims (7)

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能旋转地设置在所述废气引导部段中的涡轮；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者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)构成为在径向上和轴向上由所述阀元件(2)保持。

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)在所述阀元件(2)的栓(9)处与该栓形状配合地构成。

3.根据权利要求1或2所述的调控设备，

其特征在于，

所述弹簧元件(14)形状配合地设置在所述阀元件(2)的第一部段(19)和所述阀元件(2)的第二部段(20)之间。

4.根据上述权利要求中任一项所述的调控设备，

其特征在于，

所述弹簧元件(14)借助于压紧器(24)设置在所述阀元件(2)上。

5.根据权利要求4所述的调控设备，

其特征在于，

所述压紧器(24)具有另一外直径(DA2)，所述另一外直径小于所述弹簧元件(14)的外直径(DA)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的调控设备，

其特征在于，

所述弹簧元件(14)的第二接触面(16)具有至所述调节臂(3)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)之间构成有间距(A)。

7.一种废气涡轮增压器，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能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6中任一项构成。