DE102004003207A1 - Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter im Ansaugtrakt eine Brennkraftmaschine, mit einem in einem Verdichtereinlasskanal (5) drehbar gelagerten Verdichterrad (2), über das zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem Zusatzkanal (15), der in den Verdichtereinlasskanal (5) einmündet, wobei im Verdichtereinlasskanal (5) stromauf des Verdichterrades (2) ein einstellbarer Kolben (9) und im Mündungsbereich (16) des Zusatzkanals (15) in den Verdichtereinlasskanal (5) eine einstellbare Dralleinrichtung (14, 17) angeordnet ist, wobei der Kolben (9) die Dralleinrichtung (14, 17) beaufschlagt und eine Stellbewegung des Kolbens (9) eine Verstellung der Dralleinrichtung (14, 17) erzeugt. DOLLAR A Die Erfindung sieht Mittel zum Druckausgleich zwischen einer dem Verdichtereinlasskanal (5) zugewandten Druckseite des Kolbens (9) und einem von der vom Verdichtereinlasskanal (5) abgewandten Druckseite des Kolbens (9) begrenzten Raum (22) vor.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Verdichtereinlasskanal drehbar gelagerten Verdichterrad, über das zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem Zusatzkanal, der in den Verdichtereinlasskanal einmündet, wobei im Verdichtereinlasskanal stromauf des Verdichterrades ein einstellbarer Kolben und im Mündungsbereich des Zusatzkanals in den Verdichtereinlasskanal eine einstellbare Dralleinrichtung angeordnet ist, wobei der Kolben die Dralleinrichtung beaufschlagt und eine Stellbewegung des Kolbens eine Verstellung der Dralleinrichtung erzeugt, gemäß der Gattung von Anspruch 1.
  • Ein solcher Verdichter ist in der bisher unveröffentlichten DE 102 527 67.9 beschrieben, der als Bestandteil eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine in deren Ansaugtrakt angeordnet ist. Der Abgasturbolader umfasst weiterhin eine von Abgasen angetriebene Abgasturbine, welche den Verdichter treibt. Der Verdichter verdichtet angesaugte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck und weist in dem axialen Verdichtereinlasskanal ein drehbar gelagertes Verdichterrad auf, welches axial zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Druck verdichtet. Parallel zum Verdichtereinlasskanal verläuft der separat ausgebildete Zusatzkanal im Verdichtergehäuse, der in Höhe des Verdichterrades radial in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Über den Zusatzkanal kann ebenfalls Verbrennungsluft zugeführt werden, die unmittelbar auf die Radschaufeln des Verdichterrades auftrifft und dadurch dem Verdichterrad einen antreibenden Drehimpuls versetzt, der insbesondere in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit niedriger Last und Drehzahl für ein erhöhtes Drehzahlniveau des Laders sorgt. Stromauf des Verdichterrades befindet sich im Bereich einer Abzweigung einer Zufuhrleitung zum Verdichtereinlasskanal und dem Zusatzkanal ein einstellbarer Kolben, über den die jeweiligen Luftmassenströme in den axialen Verdichtereinlasskanal bzw. den Zusatzkanal steuerbar sind.
  • Dem Verdichter genügt ein einziges Stellglied, um in Abhängigkeit des aktuellen Last- und Betriebszustandes der Brennkraftmaschine sowohl den Kolben im Verdichtereinlasskanal als auch die Dralleinrichtung im Mündungsbereich des Zusatzkanals in den Verdichtereinlasskanal zu verstellen. Die Einstellung erfolgt dadurch, dass der Kolben im Verdichtereinlasskanal in einer definierten Bewegungsphase die Dralleinrichtung im Mündungsbereich von Zusatzkanal zum Verdichtereinlasskanal beaufschlagt, wodurch die Stellbewegung des Kolbens auf die Dralleinrichtung übertragen und diese verstellt wird. Der Kolben übernimmt somit die zusätzliche Funktion eines Stellgliedes für die Dralleinrichtung. Auf ein weiteres Stellglied kann verzichtet werden. Mit nur einer Stelleinrichtung können beim Verdichter zwei separate Drosseleinrichtungen betätigt werden, was grundsätzlich dadurch ermöglicht wird, dass die Einstellung des Kolbens im Verdichtereinlasskanal und die Einstellung der Dralleinrichtung im Mündungsbereich des Zusatzkanals in unterschiedlichen Last- und Betriebszuständen erfolgen, denen unterschiedliche Stellbewegungen des Kolbens zugeordnet werden.
  • Die Einstellung der Dralleinrichtung findet vorzugsweise bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine statt, bei denen im Ansaugkanal üblicherweise ein Unterdruck herrschen muss, was durch einen sogenannten Kaltluftturbinenbetrieb zu realisieren ist, bei dem die Verbrennungsluft zweckmäßig ausschließlich über den Zusatzkanal geleitet wird und unter einem Drall auf das Verdichterrad auftrifft, welches hierdurch eine Drehbeschleunigung erfährt.
  • Bei höheren Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine dagegen ist der Kolben im Verdichtereinlasskanal mehr oder weniger weit geöffnet, so dass die Verbrennungsluft unmittelbar axial durch den Verdichtereinlasskanal dem Verdichterrad zugeführt wird, das in dieser Betriebsweise von einem separaten Antrieb betätigt wird, insbesondere von der Abgasturbine, welche im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet sein kann und von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine betrieben wird.
  • Besonders bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und niederen Lasten, also bei großem Unterdruck im Verdichtereinlasskanal wird der Kolben durch die Druckkräfte in Richtung Dralleinrichtung gezogen, da auf der Verdichtereinlasskanal zugewandten Druckseite ein niedriger Druck und auf der von der vom Verdichtereinlasskanal abgewandten Druckseite des Kolbens Umgebungsdruck herrscht. Folglich sind entsprechende Verstellkräfte zum Rückstellen bzw. zum Abheben des Kolbens von der Dralleinrichtung notwendig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass er leichter und kleiner baut und kostengünstiger fertigbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • In dem Mittel zum Druckausgleich zwischen einer dem Verdichtereinlasskanal zugewandten Druckseite des Kolbens und einem von der vom Verdichtereinlasskanal abgewandten Druckseite des Kolbens begrenzten Raum vorgesehen sind, wirkt auch innerhalb des Raumes der Druck, der im Verdichtereinlasskanal herrscht, so dass sich die am Kolben wirkenden Druckkräfte gegenseitig aufheben. Infolgedessen sind geringere Stellkräfte ausreichend, um den Kolben gegen den saugenden Unterdruck im Verdichtereinlasskanal zu verstellen. Das den Kolben betätigende Stellglied muss dann lediglich die innerhalb des Antriebsstranges wirkenden Kräfte wie beispielsweise Reibungskräfte überwinden und kann folglich kleiner dimensioniert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.
  • Besonders bevorzugt ist der Raum durch das Stellglied für den Kolben, den Kolben und durch eine flexible Wandung druckdicht begrenzt, wobei die flexible Wandung durch einen einendseitig am Verdichtergehäuse und anderendseitig am Kolben gehaltenen Faltenbalg gebildet wird. Ein solcher Faltenbalg ist einfach zu montieren und stellt überdies ein kostengünstiges Bauelement dar. Eine Abdichtung über O-Ringe des bewegten Kolbens zur Wandung des Verdichtergehäuses ist eine alternative Lösungsmöglichkeit.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Dralleinrichtung im Mündungsbereich des Zusatzkanals über ein Federelement in eine ihrer Endstellungen kraftbeaufschlagt, insbesondere in Richtung ihrer Öffnungsstellung, so dass bei geöffnetem Kolben im Verdichtereinlasskanal – in dieser Stellung bleibt die Dralleinrichtung unbeaufschlagt vom Kolben – auch die Dralleinrichtung in ihrer Öffnungsposition steht. Mit dem Schließen des Kolbens und Abriegeln des Verdichtereinlasskanals gelangt das Sperrorgan in Anschlagstellung zu der Dralleinrichtung und beginnt bei weiterer Verstellung, die Dralleinrichtung gegen die Kraft des Federelementes aus der Öffnungsposition in Richtung Stauposition zu überführen. Bei einer Verstellung des Kolbens in Gegenrichtung wird die Dralleinrichtung durch die Federkraft selbsttätig wieder aus der Stauposition in ihre Öffnungsposition überführt. Zusammenfassend wird daher in einem ersten Bewegungsabschnitt der Stellbewegung ausschließlich der Kolben und in einem darauf folgenden zweiten Bewegungsabschnitt der Kolben zusammen mit der Dralleinrichtung verstellt.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform stellen die Mittel zum Druckausgleich in beliebiger Stellung des Kolbens stets eine Strömungsverbindung zwischen der dem Verdichtereinlasskanal zugewandten Druckseite des Kolbens und dem von der vom Verdichtereinlasskanal abgewandten Druckseite des Kolbens begrenzten Raum her. In diesem Fall ist der Kolben stets beidseitig drucklos, mit den eingangs genannten Vorteilen. Hierzu können die Mittel zum Druckausgleich wenigstens eine außerhalb eines Anschlagbereichs des Kolbens an der Dralleinrichtung angeordnete und mit dem Verdichtereinlasskanal kommunizierende Durchgangsbohrung im Kolben beinhalten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Mittel zum Druckausgleich derart ausgebildet sein, dass während des ersten Bewegungsabschnitts der Stellbewegung eine Strömungsverbindung zwischen der dem Verdichtereinlasskanal zugewandten Druckseite des Kolbens und dem auf der vom Verdichtereinlasskanal abgewandten Druckseite des Kolbens begrenzten Raum vorhanden und diese Strömungsverbindung während des darauf folgenden zweiten Bewegungsabschnitts unterbrochen ist. In diesem Fall greifen an dem Kolben nur während des ersten Bewegungsabschnitts keine Druckkräfte an, also insbesondere dann, wenn er gegen die Wirkung des Unterdrucks im Verdichtereinlasskanal von der Dralleinrichtung entfernt wird, woraus sich die oben bereits erwähnten Vorteile ergeben.
  • Hingegen findet während des zweiten Bewegungsabschnitts wegen der gesperrten Strömungsverbindung kein Druckausgleich statt, so dass der an der Dralleinrichtung anschlagende Kolben durch den saugenden Unterdruck im Verdichtereinlasskanal beaufschlagt wird. Dies ist insofern beim Verstellen er Dralleinrichtung gegen das Federelement von Vorteil, als dann der saugende Unterdruck gegen die Federkraft wirkt und folglich eine Verstellbewegung des Kolbens unterstützt. Durch die beschriebene selektive Beaufschlagung des Kolbens mit Druckkräften abhängig vom jeweils vorliegenden Bewegungsabschnitt der Stellbewegung können daher die erforderlichen Kolbenstellkräfte in vorteilhafter Weise weiter reduziert werden. Dies kann in einfacher Weise beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Durchgangsbohrung in einem Anschlagbereich des Kolbens an der Dralleinrichtung angeordnet und bei einem Anschlag des Kolbens an der Dralleinrichtung druckdicht verschlossen ist.
  • Die Stellbewegung des Kolbens erfolgt insbesondere in Achsrichtung des Verdichterrades bzw. des Verdichtereinlasskanals. Dies wird zweckmäßig durch einen axial verschieblichen Kolben erreicht, der mittels des Stellglieds zwischen einer ersten axialen Endposition, die der Öffnungsstellung des Kolbens entspricht, einer Zwischenposition, die der Schließstellung des Kolbens entspricht und in der der Kolben in Anschlagposition zur Dralleinrichtung steht, und einer zweiten axialen Endposition, in welcher die Dralleinrichtung in ihrer Stauposition steht, zu verstellen ist. Auch die Dralleinrichtung wird in dieser Ausführung zweckmäßig axial zwischen ihrer Öffnungs- und ihrer den Mündungsquerschnitt reduzierenden Staustellung verschoben. Hierfür ist vorteilhaft ein der Dralleinrichtung zugeordneter Axialschieber vorgesehen, der gehäusefest gelagert ist und in Achsrichtung des Verdichterrades zu verschieben ist und von dem Federelement beaufschlagt wird. In Stauposition überdeckt der Axialschieber das Drallgitter, wobei gegebenenfalls ein Restspalt im Mündungsquerschnitt geöffnet bleiben kann.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Verdichters gemäß der Erfindung, mit einem Verdichterrad, dem über einen axialen Verdichtereinlasskanal und einen parallelen Zusatzkanal Verbrennungsluft zuführbar ist, dargestellt mit einem Kolben im Verdichtereinlasskanal in Öffnungsposition und einer ebenfalls in Öffnungsposition stehenden Dralleinrichtung im Mündungsbereich des Zusatzkanals;
  • 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Verdichters gemäß der Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der in 1 dargestellte Verdichter 1 wird insbesondere in Brennkraftmaschinen eingesetzt und ist zweckmäßig Teil eines Abgasturboladers, bei dem die im Abgasstrang angeordnete Abgasturbine über eine Welle 4 das Verdichterrad 2 im Verdichtergehäuse 27 antreibt, die drehbar in einem Verdichtereinlasskanal 5 gelagert ist. Die aus einem vorgelagerten, im Verdichtergehäuse 27 angeordneten Luftsammelraum 6 über eine Eintrittsöffnung 7 in den axialen Verdichtereinlasskanal 5 gelangende Verbrennungsluft wird von den rotierenden Verdichterradschaufeln 3 auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet und radial in einen Diffusor 13 im Verdichtergehäuse abgeleitet, von dem aus die komprimierte Verbrennungsluft üblicherweise zunächst in einem Ladeluftkühler gekühlt und anschließend unter Ladedruck in die Zylinder der Brennkraftmaschine geleitet wird. Die Rotationsachse des Verdichterrades 2 ist mit der Verdichterachse 11 identisch, die auch zugleich die Längsachse des Verdichtereinlasskanals 5 ist. Der vorgelagerte Luftsammelraum 6 ist als Ringraum ausgebildet und weist gegenüber der Verdichterachse 11 einen radialen Abstand auf. Die Eintrittsöffnung 7, welche Teil des Verdichtereinlasskanals 5 ist und über die die Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 6 in Pfeilrichtung 8 in den Verdichtereinlasskanal 5 strömt, ist halbaxial ausgerichtet und schließt mit der Verdichterachse 11 einen Winkel ein.
  • Axial in Pfeilrichtung 10 verschieblich ist in dem Verdichtereinlasskanal 5 ein Kolben oder Sperrorgan 9 angeordnet, bei dessen axialer Bewegung der Querschnitt der Eintrittsöffnung 7 zwischen der in 1 dargestellten Öffnungsstellung und einer nicht gezeigten Schließstellung zu verschieben ist, in welcher die Eintrittsöffnung 7 vollständig abgesperrt ist und ein Übertritt von Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 6 in den Verdichtereinlasskanal 5 unterbunden ist. Bei der Überführung von der Öffnungsposition bis zum Erreichen der Schließposition legt der Kolben 9 einen axialen Stellweg S1 zurück. Der Kolben 9 wird mit Hilfe eines Stellgliedes 12 axial verschoben.
  • In Öffnungsstellung ist die Eintrittsöffnung 7 zwischen der Außenkontur des Kolbens 9 und einem Axialschieber 14 gebildet, der ebenfalls in Achsrichtung verschoben werden kann und einen axial verlaufenden, radial jedoch außerhalb des Verdichtereinlasskanals 5 verlaufenden Zusatzkanal 15 gegenüber dem Verdichtereinlasskanal 5 abtrennt. Der Zusatzkanal 15 kommuniziert einenends ebenfalls mit dem Luftsammelraum 6 und mündet anderenends über einen Mündungsbereich 16 radial in Höhe des Verdichterrades 2 in den Verdichtereinlasskanal 5. Die über den Zusatzkanal 15 zugeführte Verbrennungsluft trifft näherungsweise radial auf die Verdichterradschaufeln 3 auf und beaufschlagt diese mit einem beschleunigenden Drall. Zur Verbesserung der Drallwirkung ist im Mündungsbereich 16 ein Drallgitter 17 angeordnet, welches beispielsweise über den Umfang des Drallgitters verteilte Leitschaufeln aufweist, die den Strömungsverlauf der auftreffenden Verbrennungsluft beeinflussen.
  • Axialschieber 14 und Drallgitter 17 bilden gemeinsam eine Dralleinrichtung, über die der Mündungsquerschnitt des Mündungsbereiches 16 zwischen der in 1 dargestellten Öffnungsposition und einer Stauposition zu verstellen ist, in welcher der Mündungsquerschnitt auf ein Minimum reduziert ist, gegebenenfalls auch vollständig abgesperrt ist. Die Verstellung des Mündungsquerschnittes erfolgt durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 14 in Pfeilrichtung 10; der maximal mögliche Stellweg des Axialschiebers 14 bei der Überführung zwischen dessen Öffnungsposition und dessen Stauposition ist in 1 mit S2 gekennzeichnet.
  • Der Axialschieber 14 ist am Verdichtergehäuse 27 verschieblich gelagert und wird von einem Federelement 19 in seine Öffnungsstellung beaufschlagt. Zur Überführung aus der in 1 dargestellten Öffnungsstellung in die Staustellung wird der Axialschieber 14 entgegen der Federkraft des Federelementes 19 verschoben; hierbei wird das Drallgitter 17 in eine axiale Aufnahmeöffnung 20 im Axialschieber 14 eingeschoben.
  • In der Schließstellung des Kolbens 9, nach Zurücklegen des axialen Stellwegs S1 ist die Eintrittsöffnung 7 des Verdichtereinlasskanals 5 abgesperrt, wobei die Außenkontur des Kolbens 9 die Außenkontur des Axialschiebers 14 berührt, so dass die Eintrittsöffnung 7 geschlossen ist. Der Axialschieber 14 befindet sich dann noch in seiner Öffnungsstellung und ist noch nicht in Richtung seiner Staustellung verschoben. In dieser Konfiguration nimmt der Verdichter die Funktion einer Kaltluftturbine ein, da der über den Zusatzkanal 15 zugeführte Verbrennungsluftstrom aufgrund eines Druckgefälles das Verdichterrad 2 antreibt und stromab des Verdichterrades 2 auf einen Unterdruck entspannt wird.
  • In der Staustellung des Axialschiebers 14 ist der Kolben 9 nunmehr soweit in Richtung Verdichterrad 2 um den weiteren Stellweg S2 axial verschoben, dass der von dem Kolben 9 beaufschlagte Axialschieber 14 gegen die Kraft des Federelements 19 in seine Stauposition verstellt ist, in welcher der Querschnitt des Mündungsbereiches 16 auf ein Minimum reduziert ist. Das Drallgitter 17 ist in Stauposition beinahe vollständig in der axialen Aufnahmeöffnung 20 im Axialschieber 14 aufgenommen. Durch den verbleibenden Spalt im Mündungsbereich 16 kann nur ein verhältnismäßig geringer Luftmassenstrom hindurchströmen, so dass das Verdichterrad 2 auch nur einen entsprechend geringen Drehimpuls erfährt.
  • Bei einer Verschiebung des Kolbens 9 in Gegenrichtung – weg vom Verdichterrad 2 – wird zunächst der Axialschieber 14 unter dem Einfluss des Federelementes 19 aus der Stauposition in seine Öffnungsposition verschoben, wobei in dieser Phase die Eintrittsöffnung 7 zum Verdichtereinlasskanal 5 noch geschlossen bleibt. Nach dem Erreichen seiner Öffnungsposition, welche durch einen Anschlag gesichert sein kann, wird bei einem weiteren Verschieben des Kolbens 9 weg vom Verdichterrad 2 auch die Eintrittsöffnung 7 wieder geöffnet.
  • Über eine Verschiebung eines Anschlags, welcher die Öffnungsstellung des Axialschiebers 14 markiert, kann das Verhältnis der Querschnittsflächen von Mündungsbereich 16 des Zusatzkanals 15 zur Eintrittsöffnung 7 zum Verdichtereinlasskanal 5 beeinflusst werden.
  • Erfindungsgemäß sind Mittel zum Druckausgleich zwischen einer dem Verdichtereinlasskanal 5 zugewandten Druckseite des Kolbens 9 und einem von der vom Verdichtereinlasskanal 5 abgewandten Druckseite des Kolbens 9 begrenzten Raum 22 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Raum 22 durch das Stellglied 12 für den Kolben 9, den Kolben 9 und durch eine flexible Wandung 23 druckdicht begrenzt, wobei die flexible Wandung vorzugsweise durch einen einendseitig am Verdichtergehäuse 27 und anderendseitig am Kolben 9 gehaltenen Faltenbalg 23 gebildet wird.
  • Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform können die Mittel zum Druckausgleich in beliebiger Stellung des Kolbens 9 stets eine Strömungsverbindung zwischen der dem Verdichtereinlasskanal 5 zugewandten Druckseite des Kolbens 9 und dem von der vom Verdichtereinlasskanal 5 abgewandten Druckseite des Kolbens 9 begrenzten Raum 22 herstellen. Hierzu beinhalten die Mittel zum Druckausgleich beispielsweise wenigstens eine außerhalb eines Anschlagbereichs des Kolbens 9 am Axialschieber 14 angeordnete und mit dem Verdichtereinlasskanal 5 kommunizierende Durchgangsbohrung 24 im Kolben 9. Hierdurch herrscht in dem Raum 22 stets der gleiche Druck wie im Verdichtereinlasskanal 5. Die Abdichtung des Verdichtereinlasskanals 5 bzw. des Raumes 22 gegenüber der Umgebung kann durch am Kolben 9 oder am Axialschieber 14 aufgenommene Dichtungen, beispielsweise O-Ringe 25, welche Anschlagbereich des Kolbens 9 am Axialschieber 14 angeordnet sind, verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren, in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Mittel zum Druckausgleich derart ausgebildet, dass während eines ersten Bewegungsabschnitts der Stellbewegung, also während der Kolben 9 den axialen Stellweg S1 zurücklegt, eine Strömungsverbindung zwischen der dem Verdichtereinlasskanal 5 zugewandten Druckseite des Kolbens 9 und dem auf der vom Verdichtereinlasskanal 5 abgewandten Druckseite des Kolbens 9 begrenzten Raum 22 vorhanden und diese Strömungsverbindung während des darauf folgenden zweiten Bewegungsabschnitts unterbrochen ist, welcher durch den Stellweg S2 gekennzeichnet ist. Hierzu ist eine Durchgangsbohrung 24a in einem Anschlagbereich des Kolbens 9 am Axialschieber 14 angeordnet, die bei einem Anschlag des Kolbens 9 am Axialschieber 14 druckdicht verschlossen wird. Die Wirkungen und Vorteile dieser Ausgestaltungen sind bereits eingangs ausführlich beschrieben worden, deshalb soll hier nicht weiter darauf eingegangen werden.
  • Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform können die Mittel zum Druckausgleich ein beispielsweise elektronisch gesteuertes Ventil beinhalten, welches je nach Bedarf eine Strömungsverbindung zwischen der dem Verdichtereinlasskanal 5 zugewandten Druckseite des Kolbens 9 und dem auf der vom Verdichtereinlasskanal 5 abgewandten Druckseite des Kolbens 9 begrenzten Raum 22 herstellt oder diese sperrt. Schließlich kann der Kolben 9 durch eine Federeinrichtung 26 in eine Notlaufposition vorgespannt sein, welche sich einerseits am Verdichtergehäuse 27 und andererseits am Kolben 9 abstützt.

Claims (18)

  1. Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Verdichtereinlasskanal (5) drehbar gelagerten Verdichterrad (2), über das zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem Zusatzkanal (15), der in den Verdichtereinlasskanal (5) einmündet, wobei im Verdichtereinlasskanal (5) stromauf des Verdichterrades (2) ein einstellbarer Kolben (9) und im Mündungsbereich (16) des Zusatzkanals (15) in den Verdichtereinlasskanal (5) eine einstellbare Dralleinrichtung (14, 17) angeordnet ist, wobei der Kolben (9) die Dralleinrichtung (14,17) beaufschlagt und eine Stellbewegung des Kolbens (9) eine Verstellung der Dralleinrichtung (14, 17) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Druckausgleich zwischen einer dem Verdichtereinlasskanal (5) zugewandten Druckseite des Kolbens (9) und einem von der vom Verdichtereinlasskanal (5) abgewandten Druckseite des Kolbens (9) begrenzten Raum (22) vorgesehen sind.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum durch ein Stellglied (12) für den Kolben (9), den Kolben (9) und durch eine flexible Wandung (23) oder eine Dichtung druckdicht begrenzt ist.
  3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Wandung durch einen einendseitig am Verdichtergehäuse (27) und anderendseitig am Kolben (9) gehaltenen Faltenbalg (23) gebildet wird.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dralleinrichtung (14, 17) in eine ihrer Endstellungen federbeaufschlagt ist und der Kolben (9) gegen die Federrichtung auf die Dralleinrichtung (14, 17) wirkt.
  5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bewegungsabschnitt (S1) der Stellbewegung ausschließlich der Kolben (9) und in einem darauf folgenden zweiten Bewegungsabschnitt (S2) der Kolben (9) zusammen mit der Dralleinrichtung (14, 17) verstellbar ist.
  6. Verdichter nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Druckausgleich in beliebiger Stellung des Kolbens (9) stets eine Strömungsverbindung (24) zwischen der dem Verdichtereinlasskanal (5) zugewandten Druckseite des Kolbens (9) und dem von der vom Verdichtereinlasskanal (5) abgewandten Druckseite des Kolbens (9) begrenzten Raum (22) herstellen.
  7. Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Druckausgleich wenigstens eine außerhalb eines Anschlagbereichs des Kolbens (9) an der Dralleinrichtung (14, 17) angeordnete und mit dem Verdichtereinlasskanal (5) kommunizierende Durchgangsbohrung (24) im Kolben (9) beinhalten.
  8. Verdichter nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Druckausgleich derart ausgebildet sind, dass während des ersten Bewegungsabschnitts (S1) der Stellbewegung eine Strömungsverbindung (24a) zwischen der dem Verdichtereinlasskanal (5) zugewandten Druckseite des Kolbens (9) und dem auf der vom Verdichtereinlasskanal (5) abgewandten Druckseite des Kolbens (9) begrenzten Raum (22) vorhanden und diese Strömungsverbindung (24a) während des darauf folgenden zweiten Bewegungsabschnitts (S2) unterbrochen ist.
  9. Verdichter nach den Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchgangsbohrung (24a) in einem Anschlagbereich des Kolbens (9) an der Dralleinrichtung (14, 17) angeordnet und bei einem Anschlag des Kolbens (9) an der Dralleinrichtung (14, 17) druckdicht verschlossen ist.
  10. Verdichter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dralleinrichtung einen Axialschieber (14) und ein Drallgitter (17) im Mündungsbereich (16) des Zusatzkanals (15) umfasst, wobei der Axialschieber (14) zwischen einer das Drallgitter (17) freigebenden Öffnungsstellung und einer den Mündungsquerschnitt reduzierenden Staustellung verstellbar ist.
  11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Axialschieber (14) eine axiale Aufnahmeöffnung (20) zur Aufnahme des Drallgitters (17) in Staustellung eingebracht ist.
  12. Verdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (14) über ein Federelement (19) in seine Öffnungsstellung beaufschlagt ist.
  13. Verdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (14) in Öffnungsstellung an einem gehäusefesten Anschlag anliegt
  14. Verdichter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) im Verdichtereinlasskanal (5) axial verschieblich ist, wobei der Querschnitt einer Eintrittsöffnung (7) des Verdichtereinlasskanals (5) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition veränderlich einstellbar ist.
  15. Verdichter nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (14) einen Anschlag für den Kolben (9) bildet, wobei der Kolben (9) bei Erreichen der Schließposition der Eintrittsöffnung (7) zum Verdichtereinlasskanal (5) an den Axialschieber (14) anschlägt.
  16. Verdichter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) durch eine Federeinrichtung (26) in eine Notlaufposition vorgespannt ist.
  17. Abgasturbolader mit einem Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und einer Abgasturbine im Abgasstrang der Brennkraftmaschine.
  18. Abgasturbolader nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine mit einer variablen Turbinengeometrie zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbineneintrittsquerschnitts ausgestattet ist.
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