DE102004055886B4

DE102004055886B4 - Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer Betätigungseinrichtung eines Ladedruckregelventils

Info

Publication number: DE102004055886B4
Application number: DE102004055886A
Authority: DE
Inventors: Harry Resch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2024-11-20
Also published as: DE102004055886A1

Abstract

Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer mit Druckfeder, Membran und Druckkammer ausgestatteten Betätigungseinrichtung für ein über eine Ventilstange betätigbares Ladedruckregelventil eines Brennkraftmaschinen-Turboladers, mit einer mit einem Feindruckregler verbundenen und an einen separaten Verdichter angeschlossenen Druckluftleitung zum Anschluss an die Druckkammer, einer Wegmesseinheit zum Erfassen eines positiven und negativen Stellweges der Ventilstange, gekennzeichnet durch darüber hinaus vorhandene Mittel (24, 25) zur Einstellung der Druckfeder (20) und zwischengeschaltete Einstellmuttern (23) zur Einstellung der wirksamen Länge der Ventilstange (22), während des weiteren an die Wegmesseinheit (34) ein Wegaufnehmer (35) angeschlossen ist, dessen Signale über eine Leitung (36) einem mit Displays (38, 39) versehenen Anzeigegerät (37) zugeführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer mit Druckfeder, Membran und Druckkammer ausgestatteten Betätigungseinrichtung für ein über eine Ventilstange betätigbares Ladedruckregelventil eines Brennkraftmaschinen-Turboladers, mit einer mit einem Feindruckregler verbundenen und an einen separaten Verdichter angeschlossenen Druckluftleitung zum Anschluss an die Druckkammer, einer Wegmesseinheit zum Erfassen eines positiven und negativen Stellweges der Ventilstange.
Brennkraftmaschinen-Turbolader mit zugehörigen Betätigungseinrichtungen für Ladedruckregelventile sind seit vielen Jahren bekannt und auch in der Patentliteratur eingehend behandelt ( DE 30 37 489 C2 , DE 40 05 046 A1 , DE 102 47 217 A1 und EP 0 747 585 B1 ).
Die DE 30 37 489 C2 beschreibt eine Aufladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen, die es sich zum Ziel setzt, einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine auch bei niedriger Belastung zu ermöglichen. Dabei hat ein zusätzlich vorgesehenes Vorsteuerventil eine besondere Funktion. Die DE 40 05 046 A1 beschreibt eine Anlage zum Überwachen des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine, wobei ein nicht ausreichender Ladedruck zu Beginn des Beschleunigungsvorganges in geeigneter Weise kompensiert werden kann. Die DE 102 47 217 A1 beschreibt eine Höhenkompensation für ein Turbolader-Ladedruckregelventil, wobei eine dem Ladedruckregelventil zugeordnete Feder gegen einen einstellbaren Federsitz arbeitet. Die EP 0 747 585 B1 betrifft schließlich ein Verfahren zum Einstellen des Ladedruckes eines Turboladers mit zuschaltbarer Abgasrückführung, wobei zwecks Optimierung von Leistung, Drehmoment und Kraftstoffverbrauch in einem ersten Lastbereich die Abgasrückführung geregelt zugeschaltet und in einem zweiten Lastbereich abgeschaltet wird.
Eine Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer Betätigungseinrichtung eines Ladedruckregelventiles mit den eingangs angegebenen gattungsgemäßen Merkmalen ist durch die JP 2004 150 400 A bekannt geworden. Die Neueinstellung der Betätigungseinrichtung und die Überprüfung der vorhandenen Einstellwerte erscheinen aber noch verbesserungswürdig.
Die Ladeleistung eines Turboladers wird von der Luftmasse und dem Ladedruck bestimmt. Sie muss dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst werden (zuviel führt zur Motorüberhitzung, zuwenig bedeutet Leistungsverlust). Bei heutigen, modernen Brennkraftmaschinen wird die Ladeleistung durch die wirksame Abgasmenge und die wirksame Druckdifferenz an der Antriebsturbine des Turboladers geregelt. Da sich der Betriebszustand eines Motors im Fahrbetrieb ständig ändert muss der Ladedruck schnell und präzise angepasst werden. Um dies zu erreichen wird eine Kennlinie vorgegeben, die vom Verhältnis zwischen Federkraft bzw. Federkonstante zur Membranfläche bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vielseitig einsetzbare Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer Betätigungseinrichtung für ein über eine Ventilstange betätigbares Ladedruckregelventil eines Brennkraftmaschinen-Turboladers bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen beansprucht.
Mit dieser Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, eine Betätigungseinrichtung im eingebauten Zustand, das heißt im Motorraum des Kraftfahrzeuges sich befindend und dem dort montiertem Turbolader zugeordnet, einzustellen bzw. die ordnungsgemäße Funktion zu überprüfen. Auch könnten damit beispielsweise die beiden Turbolader eines Biturbomotors zueinander synchronisiert werden. Gleichfalls ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sinnvoll einsetzbar zur Messdatenerfassung bei automatischen Motorprüfständen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Zuordnung zu einem Turbolader 1 bzw. zu einer diesem zugeordneten Ladedruckregelventil-Betätigungseinrichtung 2.
Auch das Zusammenwirken von Turbolader 1 und Betätigungseinrichtung 2 geht aus dieser Figur hervor. Danach wird in bekannter Weise über eine Abgasleitung 3 von der Brennkraftmaschine kommendes Abgas einer in einem Turbinengehäuse 4 angeordneten Turbine zugeleitet, woraufhin das Abgas über eine weitere Abgasleitung 5 in Freie geführt wird. Mittels Bypassleitung 6 ist es möglich, das Turbinengehäuse 4 zu umgehen, wobei der Anteil des auf diese Weise in die Umgebung geleiteten Abgases durch ein Ladedruckregelventil 7 vorgebbar ist.
Über eine in der Figur nicht dargestellte Welle treibt die Turbine einen in einem Kompressorgehäuse 8 angeordneten Kompressor an, der über ein Ansaugrohr 9 kommende Frischluft verdichtet und diese über einen auslassseitig angeordneten Ansaugkrümmer 10 der Brennkraftmaschine zuführt.
Vom Ansaugkrümmer 10 zweigt eine Druckleitung 11 ab, die in ein Tastverhältnisventil 12 einmündet, von wo aus einerseits eine Rückstromleitung 13 zum Ansaugrohr 9 geführt wird und andererseits eine Regelleitung 14 mit endseitigem Überdruckschlauch 15 an einen Anschlussstutzen 16 einer Druckdose 17. Diese ist über eine Membran 18 in zwei Kammern 19, 21 geteilt, wobei in der einen Kammer 19 eine die Membran 18 beaufschlagende Druckfeder 20 angeordnet ist und die gegenüberliegende Druckkammer 21 über den Anschlussstutzen 16 mit Druckluft beaufschlagbar ist.
Bewegungen der Membran 18 werden über eine dort angesetzte Ventilstange 22 auf das Ladedruckregelventil 7 übertragen, welches eine entsprechende Öffnungs- bzw. Schließbewegung ausführt. Über zwischengestaltete Einstellmuttern 23 lässt sich die wirksame Länge der Ventilstange 22 variieren. Über eine des Weiteren an der Druckdose 17 angeordnete Einstellschraube 24 mit Kontermutter 25 lässt sich schließlich die Vorspannung der Druckfeder 20 einstellen.
Die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung der Betätigungseinrichtung 2 sind neben der bereits erwähnten Einstellschraube 24 mit Kontermutter 25 zunächst ein Druckluftschlauch 26, der anstelle der Regelleitung 14 an den Anschlussstutzen 16 der Druckdose 17 anschließbar ist und der über einen Feindruckregler 27 mit zugeordneter Druckanzeige 28 und weiter über einen Luftdruckminderer 29 mit einem Verdichter 30 in Verbindung steht.
An die Ventilstange 22 ist über Klemmschraube 31 eine Messklemme 32 angeschlossen, die endseitig mit einer Kolbenstange 33 einer Wegmesseinheit 34 verbunden ist.
Der Kolbenweg innerhalb der Wegmesseinheit 34 ist mittels Wegaufnehmer 35 erfassbar, dessen Signale über Leitung 36 einem Anzeigegerät 37 zugeführt werden. Über zwei dort vorhandene Displays 38, 39 lassen sich gegengerichtete Wegstrecken (Ausfahr- Einfahrbewegung der Kolbenstange 33) separiert anzeigen. Über eine gegenüberliegend zur Kolbenstange 33 an die Wegmesseinheit 34 angesetzte Gegenhalteraufnahme 40 lässt sich ein Gegenhalter 41 in zwei unterschiedlichen Positionen dergestalt montieren, dass er sich mit einem Schenkel 42 entweder am druckkammerseitigen Boden 43 oder im Bereich der Einstellschraube 24 am Kopfteil 44 der Druckdose 17 abstützt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es beispielsweise möglich, eine im Motorraum befindliche und an den dortigen Turbolader 1 angeschlossene Betätigungseinrichtung 2 neu einzustellen bzw. die vorhandenen Einstellwerte zu überprüfen. Hierzu wird folgendermaßen vorgegangen:
Zunächst erfolgt über die Einstellmutter 23 eine Längenveränderung der Ventilstange 22 in Richtung Schließstellung in der Weise, dass sich das Ladedruckregelventil 7 von Hand gerade noch um seine Längsachse verdrehen lässt, so dass ein relativ fester Sitz des Ladedruckregelventils 7 am Ventilsitz 45 gegeben ist. Durch Kontern der Einstellmutter 23 wird die sich so ergebende Grundeinstellung der Ventilstange 22 fixiert. Nach Entkoppeln von Regelleitung 14 bzw. Überdruckschlauch 15 wird der Druckluftschlauch 26 auf den Anschlussstutzen 16 aufgesteckt. Im Anschluss daran wird die Messklemme 32 mit der Ventilstange 22 verbunden und der Gegenhalter 41 an den Boden 43 der Druckdose 17 angelegt. Dies stellt die Ausgangsposition für den Einstellvorgang dar.
Durch die vorgenannten Komponenten wird nun langsam der Luftdruck in der Druckkammer 21 erhöht, mit der Folge, dass sich die Ventilstange 22 in Richtung Druckdose 17 und das Ladedruckregelventil 7 in seine Öffnungsstellung bewegt. Die sich so ergebenden, zweckmäßigerweise in einzelnen Stufen zu bestimmenden Werte bezüglich Druckanstieg in der Druckkammer 21 und Stellbewegung der Ventilstange 22 bzw. des Ladedruckregelventils 7 müssen unter Berücksichtigung gewisser Toleranzgrenzen innerhalb einer vorgegebenen Soll-Kennlinie verlaufen. Um einen aussagekräftigen, unterschiedliches Federverhalten der Druckfeder 20 berücksichtigenden Mittelwert zu erhalten werden die einzelnen Einstellwerte auch in umgekehrter Richtung (bei fallendem Druckkammer-Luftdruck) durchlaufen, wobei dann aber für den Gegenhalter 41 die in der Figur gestrichelt dargestellte Position (Anlage am Kopfteil 44) zu wählen ist.
Liegen die ermittelten Werte hinsichtlich Druck und Ventilstangen-Stellweg außerhalb angegebener Toleranzen, so kann eine Anpassung über eine Einstellung der Druckfeder-Vorspannung mittels Einstellschraube 24 herbeigeführt werden.

Claims

Vorrichtung zur Einstellung und Messdatenerfassung einer mit Druckfeder, Membran und Druckkammer ausgestatteten Betätigungseinrichtung für ein über eine Ventilstange betätigbares Ladedruckregelventil eines Brennkraftmaschinen-Turboladers, mit einer mit einem Feindruckregler verbundenen und an einen separaten Verdichter angeschlossenen Druckluftleitung zum Anschluss an die Druckkammer, einer Wegmesseinheit zum Erfassen eines positiven und negativen Stellweges der Ventilstange, gekennzeichnet durch darüber hinaus vorhandene Mittel (24, 25) zur Einstellung der Druckfeder (20) und zwischengeschaltete Einstellmuttern (23) zur Einstellung der wirksamen Länge der Ventilstange (22), während des weiteren an die Wegmesseinheit (34) ein Wegaufnehmer (35) angeschlossen ist, dessen Signale über eine Leitung (36) einem mit Displays (38, 39) versehenen Anzeigegerät (37) zugeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinheit (34) einenends eine Kolbenstange (33) aufweist, die über eine Messklemme (32) und eine Klemmschraube (31) mit der Ventilstange (22) verbunden ist und dass (5) andernends an die Wegmesseinheit (34) über eine Gegenhalteraufnahme (40) ein Gegenhalter (41) an geschlossen ist, der sich an einer Druckdose (17) abstützt.