DE10020041A1 - Bypassventilkörper für Turbo-Otto-Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bypassventilkörper für Turbo-Otto-Brennkraftmaschinen zur Verbindung der Druckseite mit der Ansaugseite einer Ladedruckpumpe, mit einem Gehäuse, in dem eine Ventilstange mittels einer Antriebseinheit verschiebbar ist, wobei auf der Ventilstange ein Ventilkopf mit einem Ventilschließteil angeodnet ist und der Ventilkopf (13) und die Ventilstange (16) jeweils zumindest eine Druckausgleichsbohrung (22, 23) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bypassventilkörper für Turbo-Otto- Brennkraftmaschinen zur Verbindung der Druckseite mit der Ansaugseite einer Ladedruckpumpe, mit einem Gehäuse in dem eine Ventilstange mittels einer Antriebseinheit verschiebbar ist, wobei auf der Ventilstange ein Ventilkopf mit einem Ventilschließteil angeordnet ist.

Derartige Bypassventilkörper sind hinlänglich bekannt. Die Verbindungsfunktion zwischen der Druckseite und der Ansaugseite einer Ladedruckpumpe eines Turboladers wird für den Übergang von hoher Last in den Schubbetrieb der Brennkraftmaschine benötigt, um einen sogenannten "Pump-Effekt" des Turboladers gegen die geschlossene Drosselklappe der Brennkraftmaschine und ein zu starkes brutales Abbremsen der Turbo-Drehzahl gegebenenfalls mit thermodynamischen Problemen zu verhindern.

Derartige Bypassventilkörper unterliegen aufgrund ihres Einbauortes extremen Strömungsbedingungen. So kann der Strömungsdurchmesser bis zu 25 mm bei einem Differenzdruck von mehr als 1 bar betragen. Die bekannten Bypassventilkörper weisen dementsprechend ein Ansprechverhalten auf, daß den heutigen Anforderungen einer direkten schnellen Betätigung des Ventilkörpers nicht mehr entspricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bypassventilkörper zu verschaffen, der den oben genannten Nachteil vermeidet und zudem auf einfache Weise und kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Ventilkopf und die Ventilstange jeweils zumindest eine Druckausgleichsbohrung aufweisen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Differenzdruck zwischen Druck- und Ansaugseite der Ladedruckpumpe nicht die Schließbewegung des Bypassventilkörpers behindert. Zwischen Vorder- und Rückseite des Ventilschließteiles und der Ventilstange findet also ein Druckausgleich statt. Aufgrund der geringen Ventilschließkräfte ist es möglich als Antriebseinheit ein elektrisch betätigbares Antriebssystem einzusetzen. Auf diese Weise kann auf einfache kostengünstige Weise ein direktes Ansprechverhalten realisiert werden. Steuereinheiten mit Unterdruckspeichern die bei pneumatischen Ventilen zur Ansteuerung dieser Ventile eingesetzt werden, können dann entfallen. Dadurch verringert sich der konstruktive Aufwand hinsichtlich der Kosten und des nötigen Bauraumes erheblich. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen einen elektromagnetischen Antrieb einzusetzen.

Bei einer konstruktiv besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Gehäuse und dem Ventilkopf eine Membran mit einer umlaufenden Dichtlippe als Ventilschließkörper angeordnet. Dabei hat es sich als sinnvoll erwiesen, um Fluchtungsprobleme und damit Dichtprobleme auszugleichen, daß die Verbindung zwischen der Ventilstange und dem Ventilkopf als kardanisches Kugelgelenk ausgeführt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Turbo-Otto- Brennkraftmaschine, und

Fig. 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Bypassventilkörpers.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Turbo-Otto-Brennkraftmaschine. Über eine Ansaugleitung 1 wird Umgebungsluft angesaugt und durch den Verdichter 2, der durch eine abgasseitige Turbine 3 angetrieben wird, verdichtet und nachfolgend dem Brennraum 4 der Brennkraftmaschine zugeführt. Über die Abgasleitung 5 und die Turbine 3 wird das Abgas dann aus dem Brennraum 4 abgeführt. Die Regelung der dem Brennraum 4 zuzuführenden Ansaugluft findet durch eine Drosselklappe 6 statt. Um bei einer schnell schließenden Drosselklappe, beispielsweise ausgelöst durch plötzliches Abbremsen, einen Pump-Effekt des weiterdrehenden Turboladers gegen die geschlossene Drosselklappe 6 zu verhindern ist auf bekannte Weise eine Bypassleitung 7, die ein Bypassventilkörper 8 aufweist, vorgesehen. Über diese Bypassleitung 7 kann verdichtete Ansaugluft wieder in den Bereich der Ansaugleitung 1 vor dem Verdichter 2 zurückgeführt werden.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Bypassventilkörper 8 im Schnitt. Im vorliegenden Beispiel ist der Bypassventilkörper 8 direkt an das Gehäuse 9 der Ladedruckpumpe 2 mittels Schrauben 10 angeflanscht. Der Bypassventilkörper 8 trennt dabei im Normalfall die Druckseite 11 von der Ansaugseite 12 der Ladedruckpumpe 2. Wird nun der Motor, beispielsweise aufgrund einer Verkehrssituation, plötzlich abgebremst und die Drosselklappe 6 geschlossen, wird die Druckseite 11 mit der Ansaugseite 12 verbunden, so daß kein sogenannter "Pump-Effekt" des Turboladers gegen die geschlossene Drosselklappe 6 auftreten kann.

Hierzu weist der Bypassventilkörper 8 einen Ventilkopf 13 mit einem Ventilschließteil 14 auf, wobei der Ventilkopf 13 im vorliegenden Fall durch ein kardanisches Kugelgelenk 15 mit einer Ventilstange 16 verbunden ist. Die Ventilstange 16 wird auf bekannte Weise durch einen elektromagnetischen Antrieb 17 bewegt, wobei die Ventilstange 16 ein Ankerelement für die magnetische Wicklung 18 bildet. Ein Kernelement 19 bildet das Anker- Gegenstück. Die Stromversorgung ist durch einen elektrischen Anschlußstecker 20 gewährleistet.

Das Ventilschließteil 14 ist im vorliegenden Fall als Membran mit einer umlaufenden Dichtlippe 21 ausgebildet. Der Ventilkopf 13 und die Ventilstange 16 weisen zumindest jeweils eine Druckausgleichsbohrung 22, 23 auf, um die Schließ- bzw. Öffnungskraft des Bypassventilkörpers so gering wie möglich zu halten. Im vorliegenden Fall müssen theoretisch als Öffnungskraft lediglich die Kraft einer Feder 24 sowie die üblichen Reibungskräfte überwunden werden. Auf diese Weise wurde ein Bypassventilkörper geschaffen der ein besonders schnelles Ansprechverhalten im Fahrbetrieb aufweist.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß der Bypassventilkörper auch an anderer Stelle im Motorraum angeordnet werden kann, wobei die Verbindung zu Druck- bzw. Ansaugseite der Ladedruckpumpe, beispielsweise auch über Schlauchelemente erfolgen kann.

Claims (5)

1. Bypassventilkörper für Turbo-Otto-Brennkraftmaschinen zur Verbindung der Druckseite mit der Ansaugseite einer Ladedruckpumpe, mit einem Gehäuse in dem eine Ventilstange mittels einer Antriebseinheit verschiebbar ist, wobei auf der Ventilstange ein Ventilkopf mit einem Ventilschließteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (13) und die Ventilstange (16) jeweils zumindest eine Druckausgleichsbohrung (22, 23) aufweisen.

2. Bypassventilkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (17) ein elektrisch betätigbares Antriebssystem ist.

3. Bypassventilkörper nach Anspruch der 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betätigbare Antriebssystem (17) ein elektromagnetischer Antrieb ist.

4. Bypassventilkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (9) und dem Ventilkopf (13) eine Membran (14) mit einer umlaufenden Dichtlippe (21) als Ventilschließteil angeordnet ist.

5. Bypassventilkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen der Ventilstange (14) und dem Ventilkopf (13) als kardanisches Kugelgelenk (15) ausgeführt ist.