DE102004038737A1 - Impulse charger with axial valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulslader für eine Verbrennungkraftmaschine (1). Der Impulslader (13) ist der Einlassseite (2) der Verbrennungskraftmaschine (1) zugeordnet und in einer Luftzuführung (9) aufgenommen. Der Impulslader (13) gibt den Strömungsquerschnitt (26) für die Verbrennungsluft (27) zumindest teilweise frei oder verschließt diesen. Der Impulslader (13) ist als Axialventil (30) ausgeführt.The invention relates to a pulse charger for a combustion engine (1). The impulse charger (13) is assigned to the inlet side (2) of the internal combustion engine (1) and received in an air feed (9). The impulse charger (13) at least partially releases or closes the flow cross-section (26) for the combustion air (27). The impulse charger (13) is designed as an axial valve (30).
Description
Technisches Gebiettechnical area
Zur Verbesserung der Zylinderfüllung mit Verbrennungsluft kommen an Verbrennungskraftmaschinen Aufladeeinrichtungen zum Einsatz. Die Aufladeeinrichtungen können als Abgasturbolader oder mechanisch angetriebene Lader oder auch als Druckwellenlader ausgebildet sein und erhöhen im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine das Druckniveau, um bei geöffneten Einlassventilen der Verbrennungskraftmaschine einen höheren Füllungsgrad der Zylinder zu erreichen. Bei geringeren Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschinen tritt bei Abgasturboladern das so genannte „Turboloch" auf, da aufgrund des niedrigeren Abgasvolumenstroms die vom Turbinenrad an das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers abgegebene mechanische Leistung zur Druckerhöhung im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr ausreicht.to Improvement of the cylinder filling with combustion air come on internal combustion engines charging devices for use. The superchargers can be used as exhaust gas turbochargers or mechanically driven loader or be designed as a pressure wave loader and increase in the intake tract of an internal combustion engine the pressure level, at open Inlet valves of the internal combustion engine a higher degree of filling to reach the cylinder. At lower speeds of internal combustion engines occurs in exhaust gas turbochargers on the so-called "turbo lag", since due to the lower exhaust gas flow rate the discharged from the turbine to the compressor impeller of the exhaust gas turbocharger mechanical power for increasing the pressure in the intake tract of the internal combustion engine no longer sufficient.
Bei Abgasturboladern, die an Verbrennungskraftmaschinen, seien es selbstzündende oder fremdgezündete Verbrennungskraftmaschinen, eingesetzt werden, tritt im unteren Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine das oben bereits erwähnte Turboloch auf. In diesem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine reicht der Abgasvolumenstrom, der von der Verbrennungskraftmaschine produziert wird, nicht dazu aus, das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers mit einer Drehzahl anzutreiben, die zu einer ausreichenden Druckerhöhung im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine führen könnte.at Exhaust gas turbochargers which are used on internal combustion engines, be it self-igniting or spark-ignited internal combustion engines, used, occurs in the lower speed range of the internal combustion engine the above already mentioned Turbo lag on. In this operating state of an internal combustion engine extends the exhaust gas flow, that of the internal combustion engine is produced, not to the compressor impeller of the exhaust gas turbocharger to drive at a speed which leads to a sufficient pressure increase in the Intake tract of the internal combustion engine could lead.
Eine Lösungsmöglichkeit, dem oben beschriebenen Betriebscharakteristikum von Abgasturboladern Herr zu werden, liegt darin, am Abgasturbolader, z.B. elektrisch antreibbare Zusatzaggregate vorzusehen, die beispielsweise über eine Freilaufkupplung ab Erreichen eines bestimmten unteren Drehzahlwertes der Verbrennungskraftmaschine zuschaltbar sind und nach Überschreiten einer bestimmten, das Turboloch vermeidenden Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine wieder abgeworfen werden können, was beispielsweise über eine Freilaufkupplung oder eine Überholkupplung oder dergleichen erfolgen kann.A Possible solution, the above-described Betriebscharakteristikum exhaust gas turbochargers To be master, lies in the exhaust gas turbocharger, e.g. electrical to provide drivable additional units, for example, via a One-way clutch from reaching a certain lower speed value the internal combustion engine are switchable and after crossing a certain, the turbo lag avoiding speed of the internal combustion engine can be thrown off again, what about, for example an overrunning clutch or an overrunning clutch or the like can take place.
Aus dem Stand der Technik sind Impulslader bekannt. Impulslader werden im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine auf der Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Die bisher eingesetzten Impulslader funktionieren nach dem Klappenprinzip und weisen eine in die Ladeluftzuführung zur Verbrennungskraftmaschine integrierte Klappenmimik auf. Das verwendete Klappenprinzip weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, dass die Standfestigkeit der Klappen infolge der extrem kurzen Schaltzeiten und dem häufigen mechanischen Kontakt mit Anschlagflächen nach wie vor unbefriedigend ausfällt. Das häufige Anschlagen der angetriebenen Klappen solcher Impulslader an der Wandung der Ladeluftzuführung geht einerseits mit mechanischem Verschleiß einher und führt andererseits zu einer nicht unerheblichen Geräuschentwicklung im Ansaugtrakt. Der mit steigender Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine an den Klappen der eingesetzten Impulslader einhergehende Verschleiß führt andererseits dazu, dass die Klappen im Schließzustand nicht mehr völlig dicht sind und sich ein mit der Zeit zunehmender Leckluftstrom der Ladeluft entlang der nicht mehr dicht schließenden Klappen einstellt, welcher den Wirkungsgrad eines derart ausgebildeten Impulsladers im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflusst.Out Prior art pulse boosters are known. Become a pulse loader in the intake of an internal combustion engine on the inlet side arranged the internal combustion engine. The previously used Impulse loaders work according to the flap principle and have one in the charge air supply integrated to the internal combustion engine flap mimic. The used flap principle, however, has the considerable disadvantage on that the stability of the flaps owing to the extremely short Switching times and the frequent mechanical contact with stop surfaces still unsatisfactory fails. The frequent Stopping the driven flaps such impulse loader on the Wall of the charge air supply on the one hand goes hand in hand with mechanical wear and on the other hand leads to a not inconsiderable noise development in the intake tract. The with increasing operating time of the internal combustion engine on the flaps of the impulse charger used wear on the other hand leads to the fact that the flaps in the closed state no longer completely tight are and are increasing with time the leakage air flow of the charge air adjusts along the no longer tightly closing flaps, which the efficiency of such a trained impulse charger in the intake an internal combustion engine negatively affected.
Bei einer Auslegung der im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzten Impulslader als Walzendrehschieber (zum Beispiel in Gestalt eines quer angebohrten Zylinders) wird das Bauvolumen der Impulslader relativ groß, um den gesamten Öffnungsquerschnitt der Ladeluftzuführung zu überdecken. Neben dem großen Bauraumvolumen solcherart ausgestalteter Impulslader weisen diese den Nachteil großer bewegter Massen auf, so dass deren Einsatz erhebliche Anforderungen an den Antrieb stellt und andererseits zu großen Massenträgheitsmomenten führt. Kurze Schaltzeiten lassen sich mit als Walzendrehschieber ausgebildeten Impulsladern nur schwer erreichen.at a design of the intake in an internal combustion engine used impulse loader as a roller rotary valve (for example in shape a transverse drilled cylinder), the volume of the impulse charger relatively large, around the entire opening cross-section to cover the charge air supply. In addition to the big one Space volume such ausgestalteter impulse charger have this the disadvantage of big moving masses, so their use has significant requirements to the drive and on the other hand to large moments of inertia leads. Short switching times can be designed as a roller rotary valve Pulse loaders difficult to reach.
Darstellung der Erfindungpresentation the invention
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Impulslader mit einem Axialventil auszustatten, welches als ein modifiziertes Axialkugellager ausgebildet ist. Das Axialkugellager wird dahingehend modifiziert, dass in den beiden Laufringen des Axialkugellagers in den Abschnitten, die in Umfangsrichtung gesehen, zwischen den Rollkörpern, seien es Kugeln, seien es Zylinder, Axialbohrungen eingebracht werden. Einer der Lagerringe des Axialkugellagers wird gehäusefest mnontiert, während der verbleibende zweite Lagerring des modifizierten Axialkugellagers durch einen rotierenden Antrieb rotatorisch oder rotatorisch oszillierend betätigt werden kann. Durch die Verdrehung des bewegbaren der Lagerringe relativ zum gehäusefest montierten Lagerring wird ein Impulslader dargestellt, je nachdem, ob die beide Lagerringe durchsetzenden Axialbohrungen miteinander fluchten oder ob die Bohrungen verschlossen sind.According to the invention, it is proposed to equip a pulse loader with an axial valve, which as a modified axial ball bearing is formed. The axial ball bearing is modified so that in the two races of the Axial ball bearings in the sections, seen in the circumferential direction, between the rolling bodies, be it balls, be it cylinders, axial bores are introduced. One of the bearing rings of the axial ball bearing is fixed to the housing unmounted while the remaining second bearing ring of the modified thrust ball bearing a rotating drive oscillates rotationally or rotationally actuated can be. By the rotation of the movable of the bearing rings relative to the housing assembled bearing ring, a pulse loader is shown, depending on Whether the two bearing rings passing through axial bores with each other aligned or whether the holes are closed.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass diese im Vergleich zu Impulsladern gemäß des Klappenprinzips eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Ablagerungen aufweist, da diese selbstreinigend ist. Die Selbstreinigung wird dadurch herbeigeführt, dass der im Axiallager vorgesehene Lagerkäfig als Streiffläche dient. Als weiterer der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung innewohnender Vorteil sei hervorgehoben, dass bei einer rotatorisch oszillierenden Betätigung des bewegbar ausgelegten Lagerrings gegenüber dem gehäusefest montierten Lagerring je nach Lagerkörperanzahl, seien es Kugeln, seien es Rollen, nur ein geringer Drehwinkel benötigt wird, wie zum Beispiel 22,5 °. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, als Axialventil eingesetzte modifizierte Axiallager zeichnet sich ferner durch eine kompakte Ausführung aus. Dies bringt bei oszillierend rotatorischer Betätigung erhebliche Dynamikvorteile hinsichtlich einer geringen Massenträgheit mit sich, so dass eine hohe Oszillationsfrequenz realisiert werden kann. Bei einem monoton in eine Drehrichtung erfolgenden rotierenden Antrieb entstehen aufgrund der kompakten Ausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Axialventils lediglich geringe Massenträgheitseffekte durch eine erforderliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit.The inventively proposed Lö This solution is characterized by the fact that it has a high insensitivity to deposits compared with pulse chargers according to the flap principle, since this is self-cleaning. The self-cleaning is brought about by the fact that the bearing cage provided in the thrust bearing serves as a stripping surface. As a further advantage inherent in the invention proposed solution is emphasized that in a rotationally oscillating actuation of the movable bearing ring relative to the fixed bearing ring mounted housing depending on the number of bearing bodies, be it balls, be it roles, only a small angle of rotation is needed, such as 22, 5 °. The inventively proposed, used as an axial valve modified thrust bearing is further characterized by a compact design. This brings with oscillatory rotary actuation considerable dynamics advantages in terms of low inertia with it, so that a high oscillation frequency can be realized. In the case of a monotone rotational drive taking place in a rotational direction, due to the compact design of the axial valve proposed according to the invention, only slight moment of inertia effects result from a required change in the angular velocity.
Schließlich sei hervorgehoben, dass das erfindungsgemäß als Impulslader eingesetzte modifizierte Axiallager keine mechanischen Anschläge aufweist, so dass ein mechanischer Verschleiß nahezu auszuschließen ist, einmal abgesehen von der Standzeit des Axiallagers nach üblichen Lagerberechnungsmethoden.Finally, be emphasized that the inventively used as impulse charger modified thrust bearing has no mechanical stops, so that a mechanical wear is almost impossible, once apart from the service life of the thrust bearing after usual Bearing calculation methods.
Als Antrieb, sei es als oszillierend rotatorischer Antrieb, sei es als monoton in eine Drehrichtung wirkender rotierender Antrieb, kann ein Elektromotor eingesetzt werden, der bauformbedingt innerhalb des Lagerrings angebracht werden kann, was das Bauvolumen des erfindungsgemäß als Impulslader eingesetzten Axiallagers günstig beeinflusst, insbesondere verglichen mit Impulsladern nach dem Klappenprinzip sowie aus dem Stand der Technik bekannte Impulslader, die als Walzendrehschieber ausgebildet sind. Aufgrund des vollständigen Verzichts auf mechanische Anschläge, die die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erlaubt, zeichnet sich das vorgeschlagene Axialventil durch einen extrem geringen Geräuschpegel aus, da kein Anschlagen mit hoher Frequenz bewegter Teile an mechanische Anschläge erfolgt.When Drive, be it as oscillating rotary drive, be it as monotonously acting in a direction of rotation rotating drive can an electric motor can be used, the design condition within the bearing ring can be attached, which is the volume of construction of the present invention as a pulse loader used thrust bearing low influenced, in particular compared with impulse loaders on the flap principle as well as known from the prior art impulse loader as a roller rotary valve are formed. Due to the complete absence of mechanical Attacks, those proposed by the invention solution allowed, the proposed axial valve is characterized by a extremely low noise level because there is no impact with high frequency moving parts of mechanical stops.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsvariantenvariants
Der
Darstellung gemäß
In
der Darstellung gemäß
Die
Verbrennungskraftmaschine, bei der es sich um eine 4-, 5-, 6-, 8-,
10- oder 12-Zylinde-Verbrennungskraftmaschine
handeln kann, umfasst eine der Anzahl der Zylinder entsprechenden
Anzahl von Einlassventilen
Auf
der Auslassseite
Unmittelbar
hinter dem Impulslader
Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass der Verbrennungskraftmaschine
Der
Darstellung gemäß
Über den
der Einlassseite
Der
Darstellung gemäß
In
der Darstellung gemäß
Aus
der Schnittdarstellung des modifizierten Axiallagers gemäß
Die
kugelförmig
ausgebildeten Wälzkörper
Gemäß der in
den
Eine
axiale Verspannung des Axialventils
Der
Darstellung gemäß
Der
Darstellung gemäß
Der
vorstehend näher
beschriebene Impulslader
Aufgrund
der Ausgestaltung des Lagerkäfig
Die
in den
In
der Darstellung gemäß
In
der in
Der
Darstellung gemäß
Dem
in den
- 11
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Einlassseiteinlet side
- 33
- Auslassseiteoutlet
- 44
- Lufteintrittair inlet
- 55
- Aufladeeinrichtungcharging
- 66
- Verdichterteilcompressor part
- 77
- Turbinenteilturbine part
- 88th
- Wellewave
- 99
- Luftzufuhrair supply
- 1010
- Zwischenkühlerintercooler
- 1111
- LadeluftsensorCharge air sensor
- 1212
- Drosseleinrichtungthrottling device
- 1313
- Impulsladerimpulse charger
- 1414
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 1515
- Einlassventilintake valve
- 1616
- Zündeinrichtungignition device
- 1717
- Auslassventiloutlet valve
- 1818
- Brennraumcombustion chamber
- 1919
- Kolbenpiston
- 2020
- Klopfsensorknock sensor
- 2121
- Temperatursensortemperature sensor
- 2222
- DrehzahlgeberTachometer
- 2323
- Abgaskanalexhaust duct
- 2424
- Waste-GateWastegate
- 2525
- Abgasleitungexhaust pipe
- 2626
- StrömungsquerschnittFlow area
- 2727
- Luftströmungairflow
- 3030
- Axialventilaxial valve
- 3131
- Wälzkörperrolling elements
- 3232
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 3333
- Axialbohrungaxial bore
- 3434
- erster Lagerringfirst bearing ring
- 3535
- zweiter Lagerringsecond bearing ring
- 3636
- Lagerkäfigbearing cage
- 3737
- Anlagefläche Wälzkörper erster LagerringContact surface rolling element first bearing ring
- 3838
- Anlagefläche Wälzkörper zweiter LagerringContact surface rolling element second bearing ring
- 3939
- LagerringsegmentBearing ring segment
- 4040
- Bohrung Wälzkörper erster Lagerringdrilling Rolling element first bearing ring
- 4141
- Bohrung Wälzkörper zweiter Lagerringdrilling Rolling element second bearing ring
- 4242
- Ring Lagerkäfigring bearing cage
- 4343
-
Klemmkörper Lagerkäfig
36 Clamping bearing cage36 - 4444
- Antrieb (Elektromotor)drive (Electric motor)
- 4545
- Ritzel/ReibradPinion / friction wheel
- 4646
- Kontaktfläche verdrehbarer LagerringContact surface rotatable bearing ring
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102004038737A DE102004038737A1 (en) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | Impulse charger with axial valve |
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2004
- 2004-08-10 DE DE102004038737A patent/DE102004038737A1/en not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-07-29 JP JP2005220733A patent/JP2006052730A/en active Pending
- 2005-08-08 FR FR0552458A patent/FR2874235A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |