-
Die
Erfindung geht aus von einem Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine,
mit einem in einem axialen Verdichtereinlasskanal drehbar gelagerten
Verdichterrad, mit welchem aus einem Verbrennungsluftkanal durch
wenigstens eine im Strömungsquerschnitt
einstellbare und stromauf des Verdichterrades angeordnete Axialluftöffnung in
den axialen Verdichtereinlasskanal zugeführte Verbrennungsluft auf einen
erhöhten
Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem stromauf des Verdichterrades in
den Verdichtereinlasskanal radial einmündenden Zusatzkanal, in dessen
Mündungsbereich
in den Verdichtereinlasskanal wenigstens eine im Strömungsquerschnitt
einstellbare Radialluftöffnung
angeordnet ist, um durch Zufuhr von Verbrennungsluft das Verdichterrad
zu treiben, wobei die Strömungsquerschnitte
der Axialluftöffnung
und der Radialluftöffnung
mittels verstellbarer, durch wenigstens einen Aktuator betätigbare
Sperrorgane einstellbar sind, wobei ein Sperrorgan für die Axialluftöffnung und
ein weiteres Sperrorgan für
die Radialluftöffnung
vorgesehen ist und das weitere Sperrorgan durch das eine Sperrorgan
verstellbar und in eine seiner Endstellungen, gegen das eine Sperrorgan
wirkend, federbelastet ist, 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 für ein erhöhtes Drehzahlniveau des Laders
sorgt. Stromauf des Verdichterrades befindet sich im Bereich einer
Abzweigung einer Zufuhrleitung zum Verdichtereinlasskanal und dem
Zusatzkanal als Stellglied ein einstellbarer Kolben, über den
die jeweiligen Luftmassenströme
in den axialen Verdichtereinlasskanal bzw. den Zusatzkanal steuerbar
sind.
-
Dem
Verdichter genügt
ein einziger Aktuator, 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 einen weiteren Aktuator kann verzichtet
werden. Mit nur einem Aktuator können
beim Verdichter zwei separate Sperrorgane 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 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.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter
der eingangs erwähnten Art
derart weiter zu entwickeln, dass die oben beschriebenen Betriebszustände auf
andere Weise erzielt werden können.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Gemäß der Erfindung
treibt der Aktuator eine mit dem einen Sperrorgan zusammenwirkende
Spindel und/oder Mutter eines Mutter-Spindel-Triebs rotatorisch
und das weitere Sperrorgan weist einen ab einem bestimmten Verschraubungsgrad
des Mutter-Spindel-Triebs gegen die Spindel oder die Mutter anschlagbaren
Anschlag zur Verstellung des weiteren Sperrorgans gegen die Wirkung
des Sperrorgan-Federelements auf, wobei der Aktuator im Verdichtergehäuse in Stellrichtung
der Sperrorgane verschieblich gelagert und gegenüber diesem durch ein Aktuator-Federelement abgestützt ist,
welches eine Verschiebung des Aktuators in Rich tung auf das weitere
Sperrorgan zu ermöglicht,
wenn das eine Sperrorgan während
einer Stellbewegung vom weiteren Sperrorgan weg gegen einen gehäusefesten
Anschlag gefahren ist.
-
Durch
diese Maßnahmen
wird es möglich, die
Stellorgane in allen Lastzuständen,
d.h. ausgehend von einer Leerlaufstellung mit gesperrtem Strömungsquerschnitt
der Axialluftöffnung
und geringem Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung über Teillaststellungen
mit steigenden Strömungsquerschnitten
der Axialluftöffnung
und maximalem Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung
bis hin zu einer Vollaststellung mit maximalem Strömungsquerschnitt
der Axialluftöffnung
und gesperrtem Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung
mit nur einer einzigen Drehrichtung des Aktuators einstellen zu können. Bei
Volllast findet dann bei gesperrter Radialluftöffnung keine Einschränkung der
Kennfeldbreite mehr statt. Die genannten Maßnahmen bringen Vorteile hinsichtlich
der Dynamik des Verstellvorgangs und das Verschleißverhalten.
-
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung
möglich.
-
Besonders
bevorzugt bildet eine zentrale, mit einem Innengewinde versehene
Durchgangsbohrung des einen Sperrorgans die Mutter des Mutter-Spindel-Triebs,
wobei der Aktuator einen Elektromotor beinhaltet, dessen verlängerte Ankerwelle
die in die Mutter eingreifende Spindel des Mutter-Spindel-Triebs
bildet. Beispielsweise kann der Anschlag des weiteren Sperrorgans
durch einen auf der vom Aktuator weg weisenden Seite in die Durchgangsbohrung
hineinragbaren, gegen eine Stirnfläche der Spindel anschlagbaren
Druckstift gebildet werden. Hierdurch ist eine besonders einfache
und kostengünstige
Konstruktion gegeben.
-
Gemäß einer
Weiterbildung ist zusätzlich eine
Stelleinrichtung vorgesehen, durch welche die Sperrorgane bei außer Betrieb
befindlichem oder gesetztem Aktuator selbsttätig in eine Lage bringbar sind,
in welcher eine definierte Notluft-Strömung für die Brennkraftmaschine vorhanden
ist. Diese Notluft-Strömung
erlaubt auch dann einen Notluftbetrieb der Brennkraftmaschine, wenn
der Aktuator beispielsweise infolge eines Fehlers in seiner Steuerung außer Betrieb
gesetzt ist.
-
Hierzu
kann die Stelleinrichtung beispielsweise auf die Sperrorgane und/oder
den Aktuator wirkende Federelemente beinhalten. Falls dann der Mutter-Spindel-Trieb
nicht selbsthemmend ausgebildet ist und zwischen dem Aktuator und
dem ersten Sperrorgan eine Druckfeder abgestützt ist, kann bei außer Betrieb
befindlichem oder gesetztem Aktuator das eine Sperrorgan und/oder
das weitere Sperrorgan in eine die Axialluftöffnung und die Radialluftöffnung verschließende Richtung
beaufschlagt werden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
dann durch die Druckfeder auch das eine Sperrorgan und/oder das
weitere Sperrorgan bei außer Betrieb
befindlichem oder gesetztem Aktuator in eine Position bringbar sein,
in welcher durch Freigabe von Strömungsöffnungen in dem einen Sperrorgan und/oder
in dem weiteren Sperrorgan gegenüber
gehäusefesten
Steuerkanten ein Strömungsweg
für die definierte
Notluft-Strömung
erzeugbar ist.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist wenigstens ein Magnetventil vorhanden, welches bei außer Betrieb
befindlichem oder gesetztem Aktuator automatisch in eine einen Bypass-Kanal
für die
definierte Notluft-Strömung öffnende
Schaltstellung bringbar ist.
-
Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.
-
Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung
zeigt
-
1 eine
schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform
eines Verdichters gemäß der Erfindung
in einer Leerlaufstellung;
-
2 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in
einer Teillaststellung;
-
3 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in
einer Volllaststellung bei geöffneter
Radialluftöffnung;
-
4 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in
einer Vollaststellung bei geschlossener Radialluftöffnung;
-
5 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 mit
einer Notluft-Stelleinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
-
6 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 mit
einer Notluft-Stelleinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
-
7 eine
schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 mit
einer Notluft-Stelleinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
-
In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Der
in 3 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 22 antreibt,
die drehbar in einem Verdichtereinlasskanal 5 gelagert
ist. Die aus einem vorgelagerten, im Verdichtergehäuse 22 angeordneten
Luftsammelraum 6 über
eine Axialluftöffnung 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 22 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 Axialluftöffnung 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 Sperrorgan 9 angeordnet, bei
dessen axialer Bewegung der Querschnitt der Axialluftöffnung 7 zwischen
einer in 3 dargestellten Öffnungsstellung
und einer Schließstellung (2)
zu verschieben ist, in welcher die Axialluftöffnung 7 vollständig abgesperrt
ist und ein Übertritt
von Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 6 in den Verdichtereinlasskanal 5 über die
Axialluftöffnung 7 unterbunden
ist. Bei der Überführung von
der Öffnungsposition
bis zum Erreichen der Schließposition legt
das Sperrorgan 9 einen axialen Stellweg zurück. Das
Sperrorgan 9 wird mit Hilfe eines Aktuators 12 axial
verschoben. In Öffnungsstellung
ist die Axialluftöffnung 7 zwischen
der Außenkontur
des Sperrorgans 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 eine
Radialluftöffnung 16 radial
in Höhe
des Verdichterrades 2 in den Verdichtereinlasskanal 5.
Die über
den Zusatzkanal 15 zugeführte Verbrennungsluft trifft
in einem definierten Winkel auf die Verdichterradschaufeln 3 auf
und beaufschlagt diese mit einem beschleunigenden Drall. Zur Verbesserung
der Drallwirkung ist in der Radialluftöffnung 16 ein Drallgitter 17 angeordnet,
welches beispielsweise über
den Umfang des Drallgitters 17 verteilte Leitschaufeln
aufweist, die den Strömungsverlauf
der auftreffenden Verbrennungsluft im Winkel beeinflussen.
-
Axialschieber 14 und
Drallgitter 17 bilden gemeinsam ein weiteres Sperrorgan, über das
der Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 zwischen einem
in 2 und 1 dargestellten maximalen und
einem minimalen Strömungsquerschnitt
zu verstellen ist. Dieser minimale Strömungsquerschnitt kann auch
gleich Null sein, wie 4 zeigt. Die Verstellung des
Strömungsquerschnitts
der Radialluftöffnung 16 erfolgt
durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 14 in
Pfeilrichtung 18.
-
Der
Axialschieber 14 ist am Verdichtergehäuse 22 verschieblich
gelagert und wird von einem vorzugsweise vorgespannten Federelement 19 in seine Öffnungsstellung
beaufschlagt. Zur Überführung aus
der in 2 und 3 dargestellten Öffnungsstellung
in die in 4 gezeigte Schließstellung
wird der Axialschieber 14 entgegen der Federkraft des Federelementes 19 verschoben;
hierbei wird der Axialschieber 14 mit seinen axialen Aufnahmeöffnungen 20 über das
Drallgitter 17 geschoben.
-
In 1 und 2 ist
das Sperrorgan 9 axial in seine Schließstellung verstellt, in welcher
die Axialluftöffnung 7 des
Verdichtereinlasskanals 5 abgesperrt ist. Das Sperrorgan 9 ist
als Sperrstempel oder Kolben ausgebildet, wobei in der Sperrstellung
die Außenkontur
des Sperrorgans 9 die Außenkontur des Axialschiebers 14 berührt, so
dass die Axialluftöffnung 7 geschlossen
ist.
-
Erfindungsgemäß treibt
der vorzugsweise als Elektromotor 12 ausgebildete Aktuator
eine mit dem einen Sperrorgan 9 zusammenwirkende Spindel 24 eines
Mutter-Spindel-Triebs 26 rotatorisch
an. Weiterhin weist der Axialschieber 14 einen ab einem bestimmten
Verschraubungsgrad des Mutter-Spindel-Triebs 26 gegen die
Stirnfläche
der Spindel 24 anschlagbaren Anschlag 28 zur Verstellung
des Axialschiebers 14 gegen die Wirkung des Federelements 19.
Darüber
hinaus ist der Aktuator 12 im Verdichtergehäuse 22 in
Stellrichtung der Sperrorgane 9, 14, 17 verschieblich
gelagert und gegenüber
diesem durch ein beispielsweise vorgespanntes Aktuator-Federelement 30 abgestützt, welches
eine Verschiebung des Aktuators 12 in Richtung auf den
Axialschieber 14 zu ermöglicht,
wenn das eine Sperrorgan 9 während einer Stellbewegung vom
Axialschieber 14 weg gegen einen gehäusefesten Anschlag 32 gefahren
ist. Der Elektromotor bzw. Aktuator 12 wird durch das vorgespannte
Aktuator-Federelement 30 außerdem gegen einen Boden 34 des
Verdichtergehäuses 22 beaufschlagt,
welcher ebenfalls als Anschlag wirkt.
-
Vorzugsweise
bildet dabei das eine, im Verdichtergehäuse 22 verdrehfest
geführte
Sperrorgan 9 die Mutter 36 des Mutter-Spindel-Triebs 26,
welches hierzu eine zentrale, mit einem Innengewinde versehene Durchgangsbohrung 38 aufweist.
Das eine Sperrorgan 9 ist hierzu vorzugsweise becherförmig ausgebildet,
wobei der Boden 40 zum Axialschieber 14 hin gezogen
und vom Boden 40 ein mit der zentralen Durchgangsbohrung 38 versehener
Zapfen 42 in den hohlen Innenraum des einen Sperrorgans 9 ragt.
-
Die
Ankerwelle 44 des Elektromotors 12 ist mit der
Spindel 24 des Mutter-Spindel-Triebs 26 drehfest verbunden,
die in Bezug zur Durchgangsbohrung 38 des einen Sperrorgans 9 ein-
und ausschraubbar ist, um dieses innerhalb des Verdichtergehäuses 22 linear
zu verschieben bzw. zu verstellen. Der Anschlag des Axialschiebers 14 wird
durch einen auf der vom Aktuator 12 weg weisenden Seite in
die Durchgangsbohrung 38 radial spielbehaftet hineinragenden,
gegen eine Stirnfläche
der Spindel 24 anschlagbaren Druckstift 28 gebildet.
-
Eine
vom Axialschieber 14 weg weisende Stirnfläche des
einen Sperrorgans 9 ist gegen eine Stirnfläche des
radial inneren Ringbundes 32 anschlagbar. Wie bereits beschrieben,
ist gegen die andere Stirnfläche
dieses Ringbundes 32 das Aktuator-Federelement 30 abgestützt.
-
Vor
diesem Hintergrund ist die Funktionsweise des Verdichters 1 wie
folgt: Wie 1 zeigt, ist im Leerlauf der
Brennkraftmaschine der Elektromotor 12 durch die Wirkung
des Aktuator-Federelements 30 gegen den Boden 34 des
Verdichtergehäuses 22 gedrängt und
dort abgestützt.
Durch entsprechende Bestromung des Elektromotors 12 und
einer hieraus folgenden Drehbewegung der Spindel 24 wird das
eine Sperrorgan 9 ausgehend von einer in 1 maximal rechten
Position, in welcher die Radialluftöffnung 16 minimal
geöffnet
und die Axialluftöffnung 7 gänzlich verschlossen
ist, zum Elektromotor 12 hin, in 1 nach links
gezogen, wobei das Federelement 19 dafür sorgt, dass der Axialschieber 14 unter
Verschluss der Axialluftöffnung 7 gegen
das eine Sperrorgan 9 gedrängt ist und das Aktuator-Federelement 30 den Elektromotor 12 gegen
den Ringbund 32 abstützt. Dabei
wird nur ein kleiner Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 freigegeben,
so dass das Verdichterrad 2 nur durch eine relativ geringe
radiale Luftströmung
beaufschlagt wird, wie der Strömungspfeil
in 1 veranschaulicht.
-
In 2 ist
dann eine Situation gezeigt, bei welcher zur Lasterhöhung der
Elektromotor 12 weiter bestromt wird, um in derselben Drehrichtung
wie zuvor weiterzudrehen, wodurch die Spindel 24 um ein weiteres
Stück in
das Innengewinde der Durchgangsbohrung 38 des einen Sperrorgans 9 eingeschraubt
wird und das eine Sperrorgan 9 nach links in Richtung auf
den Elektromotor 12 zu verschoben wird. Der Axialschieber 14 folgt
dieser Bewegung, weil er durch das Federelement 19 weiterhin
gegen das eine Sperrorgan 9 gedrückt wird. Die Verstellung des
Axialschiebers 14 kann dabei soweit erfolgen, bis er einen
maximalen Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 freigibt.
Darüber
hinaus schlägt
in der Stellung des Axialschiebers 14, wo einerseits der Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 maximal
ist und andererseits der Axialschieber 14 die Axialluftöffnung 7 verschließend noch
an dem einen Sperrorgan 9 anliegt, der Druckstift 28 gerade
an der Stirnfläche
der Spindel 24 an.
-
Bei
einer weiteren Lastaufschaltung gemäß 3 schraubt
die Ankerwelle 44 des Elektromotors 12 die Spindel 24 weiter
in das Innengewinde der Durchgangsbohrung 38 ein, bis das
eine Sperrorgan 9 gegen den radial inneren Ringbund 32 am
Verdichtergehäuse 22 anschlägt. Da bedingt
durch den axialen Bewegungsanschlag des Druckstifts 28 der
Axialschieber 14 dieser Bewegung nicht folgen kann, öffnet sich
zwischen dem einen Sperrorgan 9 und dem Axialschieber 14 ein
Strömungsquerschnitt
der Axialluftöffnung 7,
wodurch das Verdichterrad 2 neben der nach wie vor vorhandenen,
maximalen Radialluftströmung
auch mit einer Axialluftströmung
beaufschlagt wird. Der Druckstift 28 bleibt dabei weiterhin
in Kontakt mit der Stirnfläche
der Spindel 24.
-
Nun
kann ohne Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 12 der
Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 wieder
verschlossen werden, was in 4 gezeigt
ist. Dies wird durch eine weiteres Einschrauben der Spindel 24 in
das Innengewinde der Durchgangsbohrung 38 bewerkstelligt.
Da sich das eine Sperrorgan 9 aber bereits an seinem durch den
radial inneren Ringbund 32 des Verdichtergehäuses 22 gebildeten
Anschlag befindet und sich folglich nicht weiter nach links bewegen
kann, wird der Elektromotor 12 vom Boden 34 des
Verdichtergehäuses
weg und gegen die Wirkung des Aktuator-Federelements 30 nach
rechts gegen den radial inneren Ringbund 32 gezogen. Der
Bewegung des Elektromotors 12 nach rechts folgt die an
ihm axial abgestützte
Spindel 24, wodurch der sich über den Druckstift 28 an
der Stirnfläche
der Spindel 24 abstützende Axialschieber 14 beispielsweise
soweit nach rechts verstellt wird, dass die Radialluftöffnung 16 vollständig verschlossen
wird. Durch die maximale Entfernung des Axialschiebers 14 von
dem sich weiterhin in linker Anschlagstellung befindlichen einen
Sperrorgan 9 wird hingegen der Strömungsquerschnitt der Axialluftöffnung 7 maximal.
-
Die
Stellungen der Sperrorgane 9, 14, 17,
die gemäß 1 einen
geringen Strömungsquerschnitt der
Radialluftöffnung 16 und
eine verschlossene Axialluftöffnung 7,
gemäß 2 einen
maximalen Strömungsquerschnitt
der Radialluftöffnung 16 und
eine weiterhin verschlossene Axialluftöffnung 7, gemäß 3 einen
maximalen Strömungsquerschnitt
der Radiailuftöffnung 16 und
einen gewissen Strömungsquerschnitt
der Axialluftöffnung 7 und
gemäß 4 eine
verschlossene Radialluftöffnung 16 und
einen maximalen Strömungsquerschnitt
der Axialluftöffnung 7 hervorrufen,
sind folglich durch Antrieb des Elektromotors 12 in einer
einzigen Drehrichtung sukzessiv einnehmbar.
-
In
den 5 bis 7 sind weitere Ausführungsbeispiele
des Verdichters 1 gezeigt, mit je einer zusätzlichen
Stelleinrichtung, durch welche die Sperrorgane 9, 14, 17 bei
außer
Betrieb befindlichem oder gesetztem Aktuator 12 selbsttätig in eine
Lage bringbar sind, in welcher eine definierte Notluft-Strömung vorhanden
ist. Vorzugsweise beinhaltet die Stelleinrichtung wenigstens ein
auf die Sperrorgane 9, 14, 17 und/oder
auf den Aktuator 12 wirkendes Federelement 46.
-
Da
der Mutter-Spindel-Trieb 26 nicht selbsthemmend ausgebildet
ist, kann eine zwischen dem Aktuator 12 und dem ersten
Sperrorgan 9 abgestützte
Druckfeder 46 bei außer
Betrieb befindlichem oder gesetztem Aktuator 12 das eine
Sperrorgan 9 und den Axialschieber 14 in eine
die Axialluftöffnung 7 und
die Radialluftöffnung 16 verschließende Richtung
beaufschlagen und zusätzlich
das eine Sperrorgan 9 und/oder den Axialschieber 14 in
eine Position bringen, in welcher durch Überdeckung von Strömungsöffnungen 48, 50 in
dem einen Sperrorgan 9 und/oder in dem Axialschieber 14 mit
gehäusefesten Steuerkanten 52, 54 ein
Strömungsweg
für die
definierte Notluft-Strömung
geschaffen wird, welche durch entsprechende Pfeile veranschaulicht
ist. Im Ausführungsbeispiel
von 5 befinden sich radiale Strömungsöffnungen 48 in dem
Axialschieber 14, wohingegen die Strömungsöffnungen 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel
von 6 in dem einen Sperrorgan 9 ausgebildet
sind.
-
Bei
der Ausführungsform
von 7 beinhaltet die Stelleinrichtung ein Magnetventil 56,
welches bei außer
Betrieb befindlichem oder gesetztem Aktuator 12 automatisch
in eine einen Bypass-Kanal 58 für die definierte Notluft-Strömung öffnende
Schaltstellung bringbar ist. Dies wird beispielsweise dadurch bewerkstelligt,
dass ein Steuerstift 60 des Magnetventils 56 bei
bestromtem Magnetventil 56 durch Magnetkräfte der
Magnetspule aus dem Bypass-Kanal 58 in einer in Bezug zum
Magnetventil 56 ausgefahrenen Stellung gehalten wird, in
welcher er den Bypass-Kanal 58 blockiert
und über
diesen folglich keine Verbrennungsluft zum Verdichterrad 2 gelangen
kann. Fällt
hingegen die Stromversorgung aus, was automa tisch auch zu einem
Ausfall des Aktuators 12 führt, so wird der federbelastete
Steuerstift 60 in eine in Bezug zum Magnetventil 56 eingezogene Stellung
gebracht, in welcher er den Bypass-Kanal 58 freigibt, wodurch
die Notluft-Strömung
durch einen Verdichterspiralkanal zur Brennkraftmaschine gelangt.