DE10149287B9 - Abgas-Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgas-Turbolader-Anordnung - Google Patents
Abgas-Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgas-Turbolader-Anordnung Download PDFInfo
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Abstract
Abgasturbolader
(1) für
eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgasturboladeranordnung
bestehend aus zumindest einem Abgasturbolader, mit zumindest einem
Abgaseinströmbereich
(2) und zumindest einem Abgassammler (5) mit zumindest einem Abgasausströmbereich
(7), wobei der Abgaseinströmbereich
(2) stromab an den Abgasausströmbereich
(7) angeordnet ist und einer Klappe (9) zum An- und Abschalten des
Abgasmassenstromes vom Abgasausströmbereich (7) in den Abgaseinströmbereich
(2), wobei die Klappe (9) in dem Abgaseinströmbereich (2) angeordnet ist
und wobei die Klappe (9) in geschlossenem Zustand auf einer Dichtfläche (12) aufliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (12) auf einem separaten
Dichtelement (13) angebracht und das Dichtelement (13) in dem Abgaseinströmbereich
(2) befestigt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgas-Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgas-Turbolader-Anordnung, gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Die Erfindung geht aus von der
DE 100 14 755 A1 . In dieser ist eine Brennkraftmaschine mit einer zweistufigen, schaltbaren Abgas-Turbolader-Anordnung beschrieben. Diese Abgas-Turbolader-Anordnung umfasst einen Hochdrucklader mit einer Turbine, die einerseits mit dem Abgassammler der Brennkraftmaschine und anderseits mit der Turbine eines Niederdruckladers in Reihe verbunden ist. Ferner verfügt jede Turbine über einen steuerbaren Bypass. Der Verdichter des Hochdruckladers verfügt darüber hinaus über einen steuerbaren Ladeluft-Bypass. Die Bypass-Steuerungen sind mittels eines elektronischen Steuergeräts gesteuert bzw. geregelt, wobei bei aktiviertem Bypass der Hochdruck-Turbine der wesentliche Abgas-Massenstrom der Niederdruck-Turbine zugeführt ist. Dieser Abgas-Massenstrom kann von einer Klappe, die im Abgas-Sammler angeordnet ist, zu- und abgeschalten werden. - Aufgrund der Klappenanordnung im Abgas-Sammler sind die Produktionskosten für den komplexen Abgas-Sammler relativ hoch.
- Als nächstkommender Stand der Technik wird die
DE 100 41 806 A1 betrachtet. In dieser ist ein Abgasturbolader mit einer Motoraufwärmfunktion und mit der Fähigkeit des Steuerns des Aufladens beschrieben. Der Turbolader umfasst ein Schaltventil zwischen einem Abgaseinlassanschluss und einem inneren und äußeren Spiralabschnitt eines Turbinengehäuses. Der Turbolader fördert die Motoraufwärmfunktion durch Schließen des Schaltventils, das die Strömung des Abgases zu einem Turbinenrotor hin blockiert und den Abgasdruck des Motors erhöht und folglich die Motorlast erhöht. Das Schaltventil liegt in geschlossenem Zustand auf der Innenwandung des Abgaseinlasses auf. - Bei hohen Abgastemperaturen besteht für die glatten Dichtflächen die Gefahr der Heißkorrosion, die zu einer Funktionseinschränkung bzw. zum Funktionsausfall der Klappe führen kann.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, kostengünstige, korrosionsunempfindliche Dichtflächen aufzuzeigen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass nicht nur das Dichtelement, die Klappe der Klappendichtring, aus einem hoch warmfesten und oxidationsbeständigen Werkstoff gefertigt wird, sondern auch die Dichtfläche des Dichtelementes. Durch diese konstruktive Ausgestaltung kann der Abgassammler aus einem wesentlich kostengünstigeren Material produziert werden als das Dichtelement.
- Ferner können unterschiedliche Steuer- bzw. Regelstrategien für die Aufladung verfolgt werden, wodurch eine ideale Anpassung an die Brennkraftmaschine möglich ist.
- Die konstruktive Ausgestaltung führt weiter zu einer sehr verlustarmen Zusammenführung der Abgasströme, die einerseits von dem Abgassammler und andererseits von der Hochdruckturbine kommen. Die hieraus resultierende optimale Anströmung der Niederdruckturbine führt zu einer Erhöhung des Turbinenwirkungsgrades. Ferner ist eine strömungs- und schwingungsgünstige motornahe Anordnung der Niederdruckstufe möglich.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen in zwei Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Abgas-Sammlers mit einem angeflanschten Abgas-Turbolader mit einem separaten Dichtelement, -
2 zeigt einen Schnitt durch einen Abgaskrümmer und einem angeflanschten Abgas-Turbolader, wobei die Dichtfläche einstückig mit dem Abgaskrümmer ist. -
1 zeigt einen Schnitt durch einen Abgas-Sammler5 und einen Abschnitt eines Abgas-Turboladers1 (turbinenseitiger Abgas-Einströmbereich ohne Turbine). Der Abgas-Sammler5 und der Abgas-Turbolader1 werden in der dargestellten Lage miteinander verschraubt, wobei die Schraube nicht dargestellt ist. Ein abgasführender Bereich, bestehend aus einem Abgas-Einströmbereich2 und einem Abgas-Ausströmbereich7 , sind gegenüber einer Abgas-Turbolader-Umgebung mit einer Flachdichtung8 abgedichtet. In den Abgas-Einströmbereich2 mündet ein zweiter Abgas-Einströmbereich3 mit einem Flansch4 . An diesen Flansch4 wird ein nicht dargestellter Abgas-Ausströmbereich eines weiteren Abgas-Turboladers befestigt. Am Abgas-Sammler5 ist einstückig ein Sammler-Flansch6 , mit dem der Abgas-Sammler5 an einem nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt wird. - In dem Abgas-Einströmbereich
2 ist eine senkrecht zur Zeichenebene, um eine Achse10 drehbar gelagerte Klappe9 angeordnet. Diese besteht aus einem Teller11 der mit einem Hebel11' , der radial um eine Achse10 gelagert ist, verbunden ist. Teller11 und Hebel11' sind im dargestellten Fall mit einander vernietet, wodurch eine schwimmende Lagerung erzielt wird, um eine bestmögliche Abdichtung der Klappe9 zu erreichen. Der Abgas-Einströmbereich2 verfügt abgassammlerseitig über eine ringförmige Ausklinkung14 . In dieser ist ein ringförmiges Dichtelement13 mit einer turbinenseitigen Dichtfläche12 eingeschrumpft. Der Teller11 liegt im geschlossenen Zustand auf der Dichtfläche12 auf und trennt den Abgas-Ausströmbereich7 von dem Abgas-Einströmbereich2 . - Erfindungsgemäß ist die Klappe
9 im Gehäuse des Abgas-Turboladers1 angeordnet. Das Dichtelement13 ist als separates Bauteil ausgeführt welches in die Ausklinkung14 eingeschrumpft ist. Alternative Befestigungsmöglichkeiten sind beispielsweise Einschrauben, Einlöten, Einschweißen usw. Das Dichtelement13 ist aus einem hochwarmfesten, oxidationsbeständigen Material wie z.B. DSS gefertigt. Bzw. Niro etc. Da nur an das Dichtelement13 und die Klappe9 die Anforderung der Hochwarmfestigkeit bei gleichzeitiger Oxidationsbeständigkeit gestellt sind, werden nur diese beiden Bauteile aus den genannten Materialien gefertigt, während der Abgas-Sammler5 und das Gehäuse des Abgas-Turboladers1 aus kostengünstigeren Materialien wie beispielsweise SiMo (Silizium-Molybdän), GGxx (Gusseisen) etc. hergestellt werden können. - Bei Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn die Klappe
9 geöffnet ist, strömt das heiße Abgas durch den Abgas-Ausströmbereich7 in den Abgas-Einströmbereich2 sowie durch den zweiten Abgas-Einströmbereich3 in Richtung einer nicht weiter dargestellten Turbine des Abgas-Turboladers1 , die Strömungsrichtung ist durch drei Pfeile angedeutet. Die Klappe9 wird im vorliegenden Fall druckabhängig, pneumatisch geschlossen. Die Betätigung der Klappe9 kann auch über ein elektronisches Steuergerät und ein elektrisch, mechanisch oder hydraulisch betriebenes Stellglied erfolgen. Liegt der Teller11 auf der Dichtfläche12 auf, so wird der gesamte Abgasmassenstrom zuerst durch einen nicht dargestellten Hochdruck-Abgas-Turbolader geleitet und erst anschließend durch den zweiten Abgas-Einströmbereich3 auf die Turbine des Abgasturboladers1 geleitet. Durch diese Anordnung ist es insbesondere bei einer schaltbaren, zweistufigen Abgas-Turbolader-Anordnung möglich, den Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Systemen zu verbessern.
Claims (3)
- Abgasturbolader (
1 ) für eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgasturboladeranordnung bestehend aus zumindest einem Abgasturbolader, mit zumindest einem Abgaseinströmbereich (2 ) und zumindest einem Abgassammler (5 ) mit zumindest einem Abgasausströmbereich (7 ), wobei der Abgaseinströmbereich (2 ) stromab an den Abgasausströmbereich (7 ) angeordnet ist und einer Klappe (9 ) zum An- und Abschalten des Abgasmassenstromes vom Abgasausströmbereich (7 ) in den Abgaseinströmbereich (2 ), wobei die Klappe (9 ) in dem Abgaseinströmbereich (2 ) angeordnet ist und wobei die Klappe (9 ) in geschlossenem Zustand auf einer Dichtfläche (12 ) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (12 ) auf einem separaten Dichtelement (13 ) angebracht und das Dichtelement (13 ) in dem Abgaseinströmbereich (2 ) befestigt ist. - Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (
9 ) von einem Steuergerät oder druckabhängig gesteuert oder geregelt ist. - Abgasturbolader nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (
1 ) über einen zweiten Abgaseinströmbereich (3 ) verfügt, der stromab der Klappe (9 ) in den ersten Abgaseinströmbereich (2 ) mündet.
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