DE102005046126A1

DE102005046126A1 - Actuator for actuating an adjusting element of a bypass flap of a bypass valve of a turbocharger of an engine comprises a pressure chamber connected to ambient pressure via non-return valves

Info

Publication number: DE102005046126A1
Application number: DE200510046126
Authority: DE
Inventors: Werner Siebert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: DE102005046126B4

Abstract

Actuator comprises a pressure chamber (14) connected to ambient pressure (44) via non-return valves (42, 46). Preferred Features: A pressure line (40) connected to the pressure chamber selectively connects the pressure chamber to a pressure source. A separating element (16) formed as a membrane or piston is arranged between the pressure chamber and a further pressure chamber (12). A spring (34) is arranged in the pressure chamber (14). The pressure source is a suction tube of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere Steuerdose, zum Betätigen eines Stellelementes, insbesondere einer Bypassklappe eines Bypassventils einer Abgasturbine eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Druckkammer, welche über eine erste Druckleitung wahlweise mit einer Druckquelle verbindbar ist, einer zweiten Druckkammer, welche über eine zweite Druckleitung wahlweise mit einer Druckquelle verbindbar ist, einem Trennelement, welches die beiden Druckkammern voneinander trennend und deren Volumen verändernd bewegbar angeordnet ist, einer das Trennelement in eine erste Richtung mit Kraft beaufschlagenden Feder und einem das Trennelement mit dem Stellelement verbindenden Betätigungselement, welches eine Bewegung des Trennelementes auf das Stellelement überträgt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an actuator, in particular control can, for Actuate an actuating element, in particular a bypass flap of a bypass valve an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with a first pressure chamber, which over a first pressure line optionally connectable to a pressure source is, a second pressure chamber, which via a second pressure line optionally connectable to a pressure source, a separator, which separates the two pressure chambers from each other and their volume changing is movably arranged, one of the separating element in a first direction with force acting spring and a separator with the actuating element connecting actuator which a Movement of the separating element transmits to the actuating element, according to the preamble of claim 1

Aus der EP 1 491 754 A1 ist eine Steuerdose für das Öffnen und Schließen eines Bypassventils eines Turboladers bekannt, wobei die Schließbewegung in Richtung der Wirkung einer Druckfeder mit größerer Kraftbereitstellung erfolgt, als die Öffnungsbewegung, die gegen die Federkraft erfolgt. Die Steuerdose hat zwei durch eine Membran getrennte Druckräume und beide Druckräume sind entweder auf atmosphärischem Druck oder auf Unterdruck einstellbar. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass für einen ausreichend geringen Grundladedruck, ein sicheres und weites Öffnen des Bypassventils, bzw. einen schnellen Ladedruckaufbau, d.h. ein schnelles Schließen des Bypassventils, eine aufwändige Ansteuerung der mit der Druckfeder ausgestatten zweiten Druckkammer erforderlich ist, um eine schnelle und großhubige Bewegung der Membran zu gewährleisten.From the EP 1 491 754 A1 a control box for opening and closing a bypass valve of a turbocharger is known, wherein the closing movement takes place in the direction of the action of a compression spring with a larger power supply, as the opening movement, which takes place against the spring force. The control box has two pressure chambers separated by a membrane and both pressure chambers are adjustable to either atmospheric pressure or negative pressure. However, this has the disadvantage that for a sufficiently low base boost pressure, a safe and wide opening of the bypass valve, or a fast charge pressure, ie a rapid closing of the bypass valve, a complex control of the equipped with the compression spring second pressure chamber is required to a to ensure fast and high-lift movement of the membrane.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verhalten einer Steuerdose für das Öffnen und Schließen eines Bypassventils eines Abgasturboladers zu verbessernOf the Invention is based on the object, the behavior of a control box for opening and closing a To improve the bypass valve of an exhaust gas turbocharger

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Aktuator der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These The object is achieved by a Actuator of the o.g. Type having the features characterized in claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are in the other claims described.

Dazu ist es bei einem Aktuator der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Druckkammer über wenigstens ein Rückschlagventil mit dem Umgebungsdruck verbunden ist.To it is with an actuator of the o.g. Art provided according to the invention, that the second pressure chamber over at least one check valve with connected to the ambient pressure.

Dies hat den Vorteil, dass bei einer Bewegung des Trennelementes aufgrund einer Druckdifferenz zwischen den beiden Druckkammern bzw. aufgrund der Federkraft ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfinden kann, so dass sich kein die Bewegung des Trennelementes behindernder Über- oder Unterdruck in der zweiten Druckkammer aufbaut. Andererseits kann wahlweise ein Über- oder Unterdruck in der zweiten Druckkammer aufgebaut werden.This has the advantage that during a movement of the separating element due a pressure difference between the two pressure chambers or due the spring force pressure equalization with the environment can take place, so that no obstructing the movement of the separating element overpressure or underpressure builds up in the second pressure chamber. On the other hand, optionally an over- or negative pressure can be built up in the second pressure chamber.

Dadurch, dass die zweite Druckkammer über ein erstes Rückschlagventil mit dem Umgebungsdruck verbunden ist, wobei das erste Rückschlagventil in Richtung des Umgebungsdruckes schließend eingebaut ist, kann bei Bewegung des Trennelements unter Einwirkung der Feder in eine erste Richtung, bei der sich das Volumen der zweiten Druckkammer vergrößert, d.h. beispielsweise in Richtung der Schließstellung des Stellelementes, über das Rückschlagventil ungehindert das größer werdende Volumen füllende Atmosphäre in die zweite Druckkammer einströmen, so dass die Bewegung des Trennelements dadurch ungehindert und schnell erfolgen kann.Thereby, that the second pressure chamber via a first check valve connected to the ambient pressure, wherein the first check valve installed in the direction of the ambient pressure closing, can at Movement of the separating element under the action of the spring in a first direction, in which the volume of the second pressure chamber increases, i. For example, in the direction of the closed position of the actuating element, over the check valve unhindered the growing Volume filling the atmosphere flow into the second pressure chamber, so that the movement of the separating element is carried out unhindered and fast can.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Rückschlagventil mit seinem dem Umgebungsdruck abgewandten Ende mit der zweiten Druckleitung verbunden.In a preferred embodiment is the first check valve with its end facing away from the ambient pressure with the second pressure line connected.

Zum Aufbau beispielsweise eines Unterdruckes in der zweiten Druckkammer ist eine mit der zweiten Druckkammer verbundene dritte Druckleitung zum wahlweise Verbinden der zweiten Druckkammer mit einer Druckquelle vorgesehen.To the Structure of, for example, a negative pressure in the second pressure chamber is a third pressure line connected to the second pressure chamber for selectively connecting the second pressure chamber to a pressure source intended.

Eine Bewegung des Trennelementes in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung mittels eines bzw. unterstützt von einem in die zweite Druckkammer eingeleiteten Unterdruckes wird trotz des ersten Rückschlagventils dadurch ermöglicht, dass eine erste Schließvorrichtung zum Schließen der fluidleitenden Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und dem ersten Rückschlagventil vorgesehen ist, wobei die erste Schließvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und dem ersten Rückschlagventil schließt, wenn ein in die zweite Druckkammer eingeleiteter Unterdruck das Trennelement in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung bewegt.A Movement of the separating element in one of the first direction opposite second direction by means of or supported by one in the second Pressure chamber introduced negative pressure is despite the first check valve thereby enabling that a first closing device to close the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the first check valve is provided, wherein the first closing device is formed is that they have the fluid conducting connection between the second Pressure chamber and the first check valve closes, if a negative pressure introduced into the second pressure chamber separates the separating element moved in a direction opposite to the second direction second direction.

Um den Aufbau eines Unterdruckes in der zweiten Kammer zusätzlich zu unterstützen, ist die erste Schließvorrichtung zusätzlich derart ausgebildet, dass diese bei Schließen der fluidleitenden Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und dem ersten Rückschlagventil zusätzlich die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und der zweiten Druckleitung schließt.Around the construction of a negative pressure in the second chamber in addition to support, is the first locking device additionally designed such that these when closing the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the first check valve additionally the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the second pressure line closes.

Damit bei einer Bewegung des Trennelementes in ein der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung erfolgen kann, ohne dass sich ein diese Bewegung behindernder Überdruck in der zweiten Druckkammer aufbaut, ist die zweite Druckkammer über ein zweites Rückschlagventil mit dem Umgebungsdruck verbunden, wobei das Rückschlagventil in Richtung der zweiten Druckkammer schließend eingebaut ist. Gleichzeitig muss jedoch sicher gestellt sein, dass bei Einleiten eines Überdruckes in die zweite Druckkammer dieser nicht über das zweite Rückschlagventil entweicht, Daher ist eine zweite Schließvorrichtung vorgesehen ist, welche bei Einleiten eines Überdruckes in die zweite Druckkammer über die zweite Druckleitung zum Bewegen des Trennelementes in die erste Richtung die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und dem zweiten Rückschlagventil schließt.In order to upon movement of the separator in one of the first directions opposite direction can be done without getting this movement hindering overpressure built in the second pressure chamber, the second pressure chamber via a second check valve connected to the ambient pressure, with the check valve in the direction closing the second pressure chamber installed is. At the same time, however, it must be ensured that when initiating an overpressure in the second pressure chamber this not via the second check valve escapes, Therefore, a second locking device is provided, which when initiating an overpressure in the second pressure chamber over the second pressure line for moving the separating element into the first Direction of the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the second check valve closes.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Rückschlagventil mit seinem dem Umgebungsdruck abgewandten Ende mit der dritten Fluidleitung verbunden.In a preferred embodiment is the second check valve with its end facing away from the ambient pressure with the third fluid line connected.

Um den Aufbau eines Überdruckes in der zweiten Kammer zusätzlich zu unterstützen, ist die erste Schließvorrichtung zusätzlich derart ausgebildet, dass diese bei Schließen der fluidleitenden Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und dem zweiten Rückschlagventil zusätzlich die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und der dritten Druckleitung schließt.Around the construction of an overpressure in the second chamber in addition to support, is the first locking device additionally designed such that these when closing the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the second check valve additionally the fluid-conducting connection between the second pressure chamber and the third pressure line closes.

Beispielsweise sind die erste und die zweite Schließvorrichtung als eine einzige gemeinsame Schließvorrichtung ausgebildet.For example For example, the first and second shutters are considered a single one common locking device educated.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die einzige gemeinsame Schließvorrichtung als ein mit dem Trennelement verbundenes Anschlagelement ausgebildet und derart angeordnet, dass das Anschlagelement an einer Öffnung der zweiten Druckleitung innerhalb der zweiten Druckkammer anschlägt und diese Öffnung dichtend verschließt, wenn sich das Trennelement aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer in die zweite Richtung bewegt und dass das Anschlagelement an einer Öffnung der dritten Druckleitung innerhalb der zweiten Druckkammer anschlägt und diese Öffnung dichtend verschließt, wenn sich das Trennelement aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer bzw. aufgrund der Federkraft in die erste Richtung bewegt.In a particularly preferred embodiment is the only common locking device as one with the Separating element connected stop element formed and so arranged that the stop element at an opening of the second pressure line strikes within the second pressure chamber and sealing this opening closes, when the separator due to a pressure difference between the first and second pressure chamber moves in the second direction and that the stopper member at an opening of the third pressure line strikes within the second pressure chamber and sealing this opening closes, if the separating element due to a pressure difference between the first and second pressure chamber or due to the spring force in the first direction moves.

Eine einfache und funktionssichere Übertragung von Kraft und Bewegung von dem Trennelement auf das Stellelement erzielt man dadurch, dass das Anschlagelement zusätzlich derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es die Bewegung des Trennelementes auf das Betätigungselement überträgt.A simple and reliable transmission of force and movement of the separating element on the actuating element achieved by the fact that the stop element in addition to such arranged and formed that it is the movement of the separating element transmits to the actuator.

Das Trennelement zwischen der ersten und zweiten Druckkammer ist beispielsweise eine Membran oder ein Kolben.The Separating element between the first and second pressure chamber, for example a membrane or a piston.

Das Betätigungselement ist beispielsweise eine Betätigungstange, insbesondere eine Kolbenstange.The actuator is for example an actuating rod, in particular a piston rod.

Zweckmäßigerweise ist die Feder in der zweiten Druckkammer angeordnet.Conveniently, the spring is arranged in the second pressure chamber.

Beispielsweise ist die erste Richtung in Richtung einer Schließstellung des Stellelementes und die zweite Richtung in Richtung einer Offenstellung des Stellelementes gerichtet.For example is the first direction towards a closed position of the actuating element and the second direction in the direction of an open position of the actuating element directed.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckquelle ein Saugrohr einer Brennkraftmaschine.In a preferred embodiment the pressure source is a suction pipe of an internal combustion engine.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. These shows in

1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators in Form einer Steuerdose für ein Bypassventils einer Abgasturbine eines Abgasturboladers in schematischer Schnittansicht, 1 a preferred embodiment of an actuator according to the invention in the form of a control box for a bypass valve of an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger in a schematic sectional view,

2 den Aktuator von 1 bei geöffnetem Bypassventil in schematischer Schnittansicht, 2 the actuator of 1 with open bypass valve in a schematic sectional view,

3 den Aktuator von 1 bei geschlossenem Bypassventil in schematischer Schnittansicht und 3 the actuator of 1 with closed bypass valve in a schematic sectional view and

4 den Aktuator von 1 bei geöffnetem Bypassventil und Unterdruck in einer zweiten Druckkammer in schematischer Schnittansicht. 4 the actuator of 1 with open bypass valve and negative pressure in a second pressure chamber in a schematic sectional view.

Die in 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators ist als Steuerdose für ein Stellelement 10 in Form einer Wastegateklappe oder Bypassklappe eines Wastegates oder Bypassventils einer nicht näher dargestellten Abgasturbine eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet. Die Steuerdose umfasst eine erste Druckkammer 12, eine zweite Druckkammer 14 und ein Trennelement 16 in Form einer Membran, welches die beiden Druckkammern 12, 14 voneinander trennt und bewegbar angeordnet ist, so dass eine Bewegung der Membran 16 die Volumen der Druckkammern 12, 14 verändert. Mit anderen Worten kann die Membran 16 durch Druckdifferenzen in den beiden Druckkammern 12, 14 bewegt werden. Ein Betätigungselement 18 in Form einer Betätigungsstange überträgt die Bewegung der Membran 16 auf die Bypassklappe 10. Hierzu ist an der Membran 16 ein Anschlagelement 20 befestigt und sind an der Betätigungsstange 18 ein erster Anschlag 22 sowie ein zweiter Anschlag 24 angeordnet. Bei einer Bewegung der Membran 16 schlägt das Anschlagelement 20 je nach Bewegungsrichtung an dem ersten oder zweiten Anschlag 22 bzw. 24 an und bewegt dadurch die Betätigungsstange 18 in die entsprechende Richtung. Dies führt dann zu einem Öffnen bzw. Schließen der Bypassklappe 10. Eine erste Linie 26 kennzeichnet die Stellung "geschlossene Bypassklappe 10" und eine zweite Linie 28 kennzeichnet eine Stellung "geöffnete Bypassklappe 10". Dementsprechend wird bei einer Bewegung der Membran 16 in eine erste Richtung 30 und Anschlagen der Anschlageinrichtung 20 an dem ersten Anschlag 22 die Bypassklappe 10 geschlossen und bei einer Bewegung der Membran 16 in eine zweite Richtung 32 und Anschlagen der Anschlageinrichtung 20 an dem zweiten Anschlag 24 die Bypassklappe 10 geöffnet. In der zweiten Druckkammer 14 ist eine Feder 34 angeordnet, welche eine Vorspannkraft auf die Membran 16 in die erste Richtung 30 ausübt, d.h. in Richtung der Schließstellung 26 der Bypassklappe 10.In the 1 illustrated, preferred embodiment of an actuator according to the invention is as a control box for an actuator 10 in the form of a wastegate flap or bypass flap of a Wastegate or bypass valve of an exhaust gas turbine, not shown, of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, such as a motor vehicle trained. The control box comprises a first pressure chamber 12 , a second pressure chamber 14 and a separator 16 in the form of a membrane containing the two pressure chambers 12 . 14 is separated from each other and arranged movably, so that movement of the membrane 16 the volumes of the pressure chambers 12 . 14 changed. In other words, the membrane 16 by pressure differences in the two pressure chambers 12 . 14 to be moved. A beta actuating element 18 in the form of an actuating rod transmits the movement of the membrane 16 on the bypass flap 10 , This is on the membrane 16 a stop element 20 attached and are on the operating rod 18 a first stop 22 and a second stop 24 arranged. During a movement of the membrane 16 beats the stop element 20 depending on the direction of movement of the first or second stop 22 respectively. 24 and thereby moves the actuating rod 18 in the appropriate direction. This then leads to an opening or closing of the bypass flap 10 , A first line 26 indicates the position "closed bypass flap 10 "and a second line 28 indicates a position "open bypass flap 10 Accordingly, upon movement of the membrane 16 in a first direction 30 and striking the stop device 20 at the first stop 22 the bypass flap 10 closed and with a movement of the membrane 16 in a second direction 32 and striking the stop device 20 at the second stop 24 the bypass flap 10 open. In the second pressure chamber 14 is a spring 34 arranged, which has a biasing force on the membrane 16 in the first direction 30 exerts, ie in the direction of the closed position 26 the bypass flap 10 ,

Die erste Druckkammer 12 ist mit einer ersten Druckleitung 36 verbunden, über die die erste Druckkammer 12 wahlweise mit einer Druckquelle (nicht dargestellt), beispielsweise dem Saugrohr der Brennkraftmaschine, verbindbar ist. Die zweite Druckkammer 14 ist mit einer zweiten Druckleitung 38 verbunden, über die die zweite Druckkammer 14 wahlweise mit einer Druckquelle (nicht dargestellt), beispielsweise dem Saugrohr der Brennkraftmaschine, verbindbar ist. Die zweite Druckleitung 38 mündet am zweiten Anschlag 24 an einer Seite und in einem Bereich in die zweite Druckkammer 14, an der bzw. in dem die Anschlageinrichtung 20 an den zweiten Anschlag 24 anschlägt, so dass die Anschlageinrichtung 20 die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer 14 und der zweiten Druckleitung 38 verschließt, wenn die Anschlageinrichtung 20 an dem zweiten Anschlag 24 anschlägt. Die zweite Druckkammer 14 ist weiterhin mit einer dritten Druckleitung 40 verbunden, über die die zweite Druckkammer 14 wahlweise mit einer Druckquelle (nicht dargestellt), beispielsweise dem Saugrohr der Brennkraftmaschine, verbindbar ist. Die dritte Druckleitung 40 mündet am ersten Anschlag 22 an einer Seite und in einem Bereich in die zweite Druckkammer 14, an der bzw. in dem die Anschlageinrichtung 20 an den ersten Anschlag 22 anschlägt, so dass die Anschlageinrichtung 20 die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer 14 und der dritten Druckleitung 40 verschließt, wenn die Anschlageinrichtung 20 an dem ersten Anschlag 22 anschlägt.The first pressure chamber 12 is with a first pressure line 36 connected via the first pressure chamber 12 optionally with a pressure source (not shown), for example, the intake manifold of the internal combustion engine, is connectable. The second pressure chamber 14 is with a second pressure line 38 connected via the second pressure chamber 14 optionally with a pressure source (not shown), for example, the intake manifold of the internal combustion engine, is connectable. The second pressure line 38 leads to the second stop 24 on one side and in an area in the second pressure chamber 14 , on or in which the stop device 20 to the second stop 24 abuts so that the stop device 20 the fluid-conducting connection between the second pressure chamber 14 and the second pressure line 38 closes when the anchor device 20 at the second stop 24 strikes. The second pressure chamber 14 is still with a third pressure line 40 connected via the second pressure chamber 14 optionally with a pressure source (not shown), for example, the intake manifold of the internal combustion engine, is connectable. The third pressure line 40 ends at the first stop 22 on one side and in an area in the second pressure chamber 14 , on or in which the stop device 20 to the first stop 22 abuts so that the stop device 20 the fluid-conducting connection between the second pressure chamber 14 and the third pressure line 40 closes when the anchor device 20 at the first stop 22 strikes.

Ein erstes Rückschlagventil 42 verbindet die zweite Druckkammer 14 mit der Umgebung bzw. dem Umgebungsdruck 44, wobei das erste Rückschlagventil 42 derart angeordnet ist, dass es mit einem Ende mit der Umgebung 44 und mit einem der Umgebung 44 abgewandten Ende mit der zweiten Druckleitung 38 verbunden ist, wobei das erste Rückschlagventil 42 in Richtung der Umgebung 44 sperrt. Ein zweites Rückschlagventil 46 verbindet die zweite Druckkammer 14 mit der Umgebung bzw. dem Umgebungsdruck 44, wobei das zweite Rückschlagventil 46 derart angeordnet ist, dass es mit einem Ende mit der Umgebung 44 und mit einem der Umgebung 44 abgewandten Ende mit der dritten Druckleitung 40 verbunden ist, wobei das zweite Rückschlagventil 46 in Richtung der zweiten Druckkammer 14 sperrt. Durch die zuvor beschriebene Anordnung der Rückschlagventile 42 und 46 wird durch die an den Anschlägen 22 bzw. 24 anschlagende Anschlageinrichtung 20 auch jeweils die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer 14 und dem jeweiligen Rückschlagventil 42 bzw. 46 unterbrochen. Auf diese Weise kann in der zweiten Druckkammer 14 ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfinden, wobei je nach Bewegungsrichtung 30, 32 der Membran 16 der Druckausgleich über das erste oder zweite Rückschlagventil 42 bzw. 46 erfolgt und das jeweils andere Rückschlagventil von der zweiten Druckkammer 14 durch die Anschlageinrichtung 20 getrennt ist. Hierdurch ist gewährleitstet, dass sowohl eine Bewegung der Membran 16 unter Einfluss eines Überdruckes in der ersten Kammer 12 in die zweite Richtung 32 zum Öffnen der Bypassklappe 10 als auch eine Bewegung der Membran 16 unter Einfluss der Kraft der Feder 34 in die erste Richtung 30 zum Schließen der Bypassklappe 10 ungehindert erfolgen kann. D.h. beispielsweise, dass die Bypassklappe 10 schnell und sicher schließt, so dass sich ein Ladedruck schnell aufbaut. Andererseits öffnet sich die Bypassklappe 10 schnell und zuverlässig, so dass ein niedriger Grundladedruck in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit entsprechend reduziertem Kraftstoffverbrauch erzielt wird.A first check valve 42 connects the second pressure chamber 14 with the environment or the ambient pressure 44 , wherein the first check valve 42 arranged so that it ends with the environment 44 and with one of the surroundings 44 opposite end to the second pressure line 38 is connected, wherein the first check valve 42 in the direction of the environment 44 locks. A second check valve 46 connects the second pressure chamber 14 with the environment or the ambient pressure 44 , wherein the second check valve 46 arranged so that it ends with the environment 44 and with one of the surroundings 44 opposite end with the third pressure line 40 is connected, wherein the second check valve 46 in the direction of the second pressure chamber 14 locks. By the above-described arrangement of the check valves 42 and 46 gets through the at the stops 22 respectively. 24 abutting stop device 20 also in each case the fluid-conducting connection between the second pressure chamber 14 and the respective check valve 42 respectively. 46 interrupted. In this way, in the second pressure chamber 14 pressure equalization with the environment taking place, depending on the direction of movement 30 . 32 the membrane 16 the pressure equalization via the first or second check valve 42 respectively. 46 takes place and the respective other check valve from the second pressure chamber 14 through the stop device 20 is disconnected. This ensures that both a movement of the membrane 16 under the influence of an overpressure in the first chamber 12 in the second direction 32 to open the bypass flap 10 as well as a movement of the membrane 16 under the influence of the force of the spring 34 in the first direction 30 to close the bypass flap 10 can take place unhindered. For example, that the bypass flap 10 closes quickly and safely, so that a boost pressure builds up quickly. On the other hand, the bypass flap opens 10 fast and reliable, so that a low base boost pressure is achieved in this operating condition of the internal combustion engine with correspondingly reduced fuel consumption.

Optional ist in der dritten Druckleitung 40 zusätzlich ein drittes Rückschlagventil 48 angeordnet.Optionally, in the third pressure line 40 in addition a third check valve 48 arranged.

Durch die Anordnung der zweiten und dritten Druckleitung 38, 40 in Kombination mit den Rückschlagventilen 42, 46 und dem Schließmechanismus mittels der Anschlageinrichtung 20 ist auf einfache und funktionssichere Weise eine doppelt wirkende Steuerdose realisiert, die auch die zweite Druckkammer 14 zum Bewegen der Membran 16 nutzt. Hierbei ist ein Taktventil in der zweiten und dritten Druckleitung 38, 40 nicht erforderlich, wodurch sich besondere Ersparnisse bzgl. Herstellung, Montage und Betrieb der erfindungsgemäßen Steuerdose ergeben. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuerdose wird nachfolgend anhand der 2 bis 4 näher erläutert. In den 2 bis 4 sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 verwiesen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Beschreibung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Aktuators lediglich beispielhaft anhand der konkreten Ausführungsform in Form der in den 1 bis 4 dargestellten Steuerdose erfolgt, jedoch diese Beschreibung der Funktionsweise nicht auf diese konkrete Ausführungsform gemäß der 1 bis 4 beschränkt ist.By the arrangement of the second and third pressure line 38 . 40 in combination with the check valves 42 . 46 and the locking mechanism by means of the stop device 20 is realized in a simple and reliable manner, a double-acting control box, which also the second pressure chamber 14 to move the membrane 16 uses. Here is a clock valve in the second and third pressure line 38 . 40 not required, resulting in special savings regarding. Manufacture, installation and operation of the control box according to the invention. The operation of the control box according to the invention is described below with reference to 2 to 4 explained in more detail. In the 2 to 4 are funkti Equivalent parts are provided with the same reference numerals, so that their explanation to the above description of 1 is referenced. It should be noted that the following description of the operation of the actuator according to the invention by way of example only with reference to the specific embodiment in the form of in the 1 to 4 illustrated control box, but this description of the operation is not on this specific embodiment according to the 1 to 4 is limited.

2 veranschaulicht das Öffnen der Bypassklappe 10, um die Turbine des Abgasturboladers im Wesentlichen zu umgehen und lediglich einen reduzierten Ladedruck aufrecht zu erhalten, wobei die erste Druckkammer 12 über die erste Druckleitung 36 und ein Taktventil (nicht dargestellt) mit der Druckquelle (nicht dargestellt), in diesem Fall dem Saugrohr der Brennkraftmaschine, verbunden wird, so dass sich in der ersten Druckkammer 12 relativ zur zweiten Druckkammer 14 ein Überdruck aufbaut. Dieser bewegt die Membran 16 in die zweite Richtung 32, d.h. in Richtung der Öffnungsstellung 28 der Bypassklappe 10. Hierbei schlägt die Anschlageinrichtung 20 an dem zweiten Anschlag 24 an, verschließt dadurch die Verbindung der zweiten Druckkammer 14 mit der zweiten Druckleitung 38 und dem ersten Rückschlagventil 42 und schiebt die Betätigungsstange 18 in die zweite Richtung 32, wodurch die Bypassklappe 10 in die geöffnete Stellung 28 bewegt wird. Da die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer 14 und der dritten Druckleitung 40 und damit mit dem zweiten Rückschlagventil 46 weiterhin besteht, kann bei der Bewegung der Membran 16 in die zweite Richtung 32, die eine Reduzierung des Volumens der zweiten Druckkammer 14 bewirkt, Luft aus der zweiten Druckkammer 14 über das zweite Rückschlagventil 46 an die Umgebung 44 entweichen. Hierdurch ist verhindert, dass sich durch die Bewegung der Membran 16 in der zweiten Dcuckkammer 14 ein Gegendruck durch komprimierte Luft aufbaut. Daher kann sich die Membran 16 ohne entsprechenden Widerstand in die zweite Richtung 32 bewegen und über die Betätigungsstange 18 die Bypassklappe 10 zügig öffnen. Bei einem Tastverhältnis des in der ersten Druckleitung 36 angeordneten Taktventils (nicht dargstellt) von 0% wird die Bypassklappe 10 voll geöffnet. 2 illustrates the opening of the bypass flap 10 to substantially bypass the turbine of the exhaust gas turbocharger and to maintain only a reduced charge pressure, wherein the first pressure chamber 12 over the first pressure line 36 and a timing valve (not shown) is connected to the pressure source (not shown), in this case the intake manifold of the internal combustion engine, so that in the first pressure chamber 12 relative to the second pressure chamber 14 build up an overpressure. This moves the membrane 16 in the second direction 32 , ie in the direction of the open position 28 the bypass flap 10 , This beats the anchor device 20 at the second stop 24 thereby closing the connection of the second pressure chamber 14 with the second pressure line 38 and the first check valve 42 and push the operating rod 18 in the second direction 32 , whereby the bypass flap 10 in the open position 28 is moved. Since the fluid-conducting connection between the second pressure chamber 14 and the third pressure line 40 and thus with the second check valve 46 can persist, during the movement of the membrane 16 in the second direction 32 that reduces the volume of the second pressure chamber 14 causes air from the second pressure chamber 14 over the second check valve 46 to the environment 44 escape. This prevents the movement of the membrane 16 in the second Dcuckkammer 14 builds up a back pressure by compressed air. Therefore, the membrane can 16 without corresponding resistance in the second direction 32 move and over the operating rod 18 the bypass flap 10 open quickly. At a duty cycle of the in the first pressure line 36 arranged clock valve (not dargstellt) of 0% is the bypass flap 10 fully open.

3 veranschaulicht das Schließen der Bypassklappe 10 zum Aufbauen eines Ladedruckes durch Bewegen der Membran 16 in die erste Richtung 30 mittels der Kraft der Feder 34 und einem Überdruck in der zweiten Druckkammer 14. Die zweite Druckkammer 14 wird über die zweite Druckleitung 38 mit der Druckquelle (nicht dargestellt), in diesem Fall dem Saugrohr der Brennkraftmaschine, verbunden, so dass sich in der zweiten Druckkammer 14 relativ zur ersten Druckkammer 12 ein Überdruck aufbaut. Dieser bewegt die Membran 16 in die erste Richtung 30, d.h. in Richtung der Schließstellung 26 der Bypassklappe 10. Hierbei schlägt die Anschlageinrichtung 20 an dem ersten Anschlag 22 an, verschließt dadurch die Verbindung der zweiten Druckkammer 14 mit der dritten Druckleitung 40 und dem zweiten Rückschlagventil 46 und schiebt die Betätigungsstange 18 in die erste Richtung 30, wodurch die Bypassklappe 10 in die geschlossene Stellung 26 bewegt wird. Da die fluidleitende Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer 14 und der dritten Druckleitung 40 sowie dem zweiten Rückschlagventil 46 unterbrochen ist, kann der Überdruck nicht durch das zweite Rückschlagventil 46 entweichen und das erste Rückschlagventil sperrt in Richtung der Umgebung 44. Bei einem Tastverhältnis des in der ersten Druckleitung 36 angeordneten Taktventils (nicht dargstellt) von 100% ist die erste Druckkammer 12 drucklos und die Bypassklappe 10 wird durch den Überdruck in der zweiten Druckkammer 14 und die Kraft der Feder 34 vollständig geschlossen. 3 illustrates the closing of the bypass flap 10 for building up a boost pressure by moving the membrane 16 in the first direction 30 by means of the force of the spring 34 and an overpressure in the second pressure chamber 14 , The second pressure chamber 14 is via the second pressure line 38 connected to the pressure source (not shown), in this case the intake manifold of the internal combustion engine, so that in the second pressure chamber 14 relative to the first pressure chamber 12 build up an overpressure. This moves the membrane 16 in the first direction 30 , ie in the direction of the closed position 26 the bypass flap 10 , This beats the anchor device 20 at the first stop 22 thereby closing the connection of the second pressure chamber 14 with the third pressure line 40 and the second check valve 46 and push the operating rod 18 in the first direction 30 , whereby the bypass flap 10 in the closed position 26 is moved. Since the fluid-conducting connection between the second pressure chamber 14 and the third pressure line 40 and the second check valve 46 is interrupted, the overpressure can not through the second check valve 46 escape and the first check valve locks in the direction of the environment 44 , At a duty cycle of the in the first pressure line 36 arranged clock valve (not dargstellt) of 100% is the first pressure chamber 12 depressurized and the bypass flap 10 is due to the overpressure in the second pressure chamber 14 and the power of the spring 34 completely closed.

4 veranschaulicht das Öffnen der Bypassklappe 10, wobei in der Druckquelle, die in dem vorliegenden Beispiel das Saugrohr der Brennkraftmaschine ist, relativ zur Umgebung 44 ein Unterdruck herrscht. In diesem Falle kann in der ersten Druckkammer 12 kein Überdruck aufgebaut werden, da die Druckquelle bzw. das Saugrohr lediglich einen Unterdruck zur Verfügung stellt. Daher wird die Druckquelle bzw. das Saugrohr über die dritte Druckleitung 40 mit der zweiten Druckkammer 14 verbunden, wodurch sich in der zweiten Druckkammer 14 relativ zur ersten Druckkammer 12 ein Unterdruck ergibt, der die Membran 16 in die zweite Richtung 32, d.h. in Richtung der Öffnungsstellung 28 der Bypassklappe 10, saugt. Hierbei schlägt, analog wie beim Ablauf gemäß 2, die Anschlageinrichtung 20 an dem zweiten Anschlag 24 an, verschließt dadurch die Verbindung der zweiten Druckkammer 14 mit der zweiten Druckleitung 38 und dem ersten Rückschlagventil 42 und schiebt die Betätigungsstange 18 in die zweite Richtung 32, wodurch die Bypassklappe 10 in die geöffnete Stellung 28 bewegt wird. Das zweite Rückschlagventil 46 ist in Sperrrichtung mit Druck beaufschlagt und das erste Rückschlagventil 42 ist von der zweiten Druckkammer 14 getrennt, so dass keine Luft von der Umgebung 44 in die zweite Druckkammer 14 einströmen und sich der Unterdruck in der zweiten Druckkammer 14 aufbauen und die Membran 16 mit ausreichender Kraft gegen die Feder 34 bewegen kann. Das optionale dritte Rückschlagventil 48 hält den Unterdruck in der zweiten Druckkammer 14 bis zur nächsten Ansteuerung des Taktventils in der ersten Druckleitung 36 oder dem Einleiten von Überdruck über die zweite Druckleitung 38 in die zweite Druckkammer 14 zum Schließen der Bypassklappe 10, so dass die Bypassklappe 10 auch bei Schwankungen des Druckes in der Druckquelle bzw. dem Saugrohr geöffnet bleibt. 4 illustrates the opening of the bypass flap 10 wherein in the pressure source, which in the present example is the intake manifold of the internal combustion engine, relative to the environment 44 a negative pressure prevails. In this case, in the first pressure chamber 12 No overpressure are built, since the pressure source or the suction tube only provides a negative pressure. Therefore, the pressure source or the suction pipe via the third pressure line 40 with the second pressure chamber 14 connected, resulting in the second pressure chamber 14 relative to the first pressure chamber 12 a negative pressure results, which is the membrane 16 in the second direction 32 , ie in the direction of the open position 28 the bypass flap 10 , sucks. This suggests, analogous to the expiration according to 2 , the anchor device 20 at the second stop 24 thereby closing the connection of the second pressure chamber 14 with the second pressure line 38 and the first check valve 42 and push the operating rod 18 in the second direction 32 , whereby the bypass flap 10 in the open position 28 is moved. The second check valve 46 is pressurized in the reverse direction and the first check valve 42 is from the second pressure chamber 14 disconnected, so no air from the environment 44 in the second pressure chamber 14 and the negative pressure in the second pressure chamber 14 build up and the membrane 16 with sufficient force against the spring 34 can move. The optional third check valve 48 keeps the negative pressure in the second pressure chamber 14 until the next control of the clock valve in the first pressure line 36 or the introduction of overpressure via the second pressure line 38 in the second pressure chamber 14 to close the bypass flap 10 so that the bypass flap 10 remains open even with fluctuations in the pressure in the pressure source or the suction pipe.

Durch das mit Unterdruck unterstützte Öffnen der Bypassklappe 10 entsprechend dem Ablauf von 4, kann der Grundladedruck bei geöffneter Bypassklappe 10 im Vergleich zu herkömmlichen doppeltwirkenden Wastegatedosen weiter abgesenkt werden. Die Anordnung des ersten und zweiten Rückschlagventils 42, 46 in der Steuerdose verbindet die Vorteile einer doppelt wirkenden Steuerdose mit einem reduzierten Grundladedruck und damit einem reduzierten Verbrauch sowie einem sicheren Schließen der Bypassklappe 10, was einen schnellen Ladedruckaufbau erzielt, bei gleichzeitig vereinfachter Ansteuerung der zweiten Druckkammer 14.Due to the negative pressure assisted opening of the bypass flap 10 according to the expiry of 4 , the basic charge pressure can be with the bypass flap open 10 be further lowered compared to conventional double-acting waste-gas cans. The arrangement of the first and second check valve 42 . 46 in the control box combines the advantages of a double-acting control box with a reduced base boost pressure and thus a reduced consumption and a safe closing of the bypass valve 10 , which achieves a fast charge pressure build-up, with simultaneous simplified control of the second pressure chamber 14 ,

Claims

Actuator, in particular control box, for actuating an actuating element ( 10 ), in particular a bypass flap of a bypass valve of an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with a first pressure chamber ( 12 ), which via a first pressure line ( 36 ) is selectively connectable to a pressure source, a second pressure chamber ( 14 ), which via a second pressure line ( 38 ) is optionally connectable to a pressure source, a separating element ( 16 ), which the two pressure chambers ( 12 . 14 ) is separated from each other and whose volume is arranged so that it can move in a variable manner, one of the separating elements ( 16 ) in a first direction ( 30 ) with force acting spring ( 34 ) and one the separating element ( 16 ) with the actuating element ( 10 ) connecting actuator ( 18 ), which movement of the separating element ( 16 ) on the actuator ( 10 ), characterized in that the second pressure chamber ( 14 ) via at least one check valve ( 42 . 46 ) with the ambient pressure ( 44 ) connected is.

Actuator according to claim 1, characterized in that the second pressure chamber ( 14 ) via a first check valve ( 42 ) with the ambient pressure ( 44 ), wherein the first check valve ( 42 ) in the direction of the ambient pressure ( 44 ) is installed closing.

Actuator according to claim 2, characterized in that the first check valve ( 42 ) with its the ambient pressure ( 44 ) facing away from the end with the second pressure line ( 38 ) connected is.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that one with the second pressure chamber ( 14 ) connected third pressure line ( 40 ) for selectively connecting the second pressure chamber ( 14 ) is provided with a pressure source.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that a first closing device ( 20 ) for closing the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the first check valve ( 42 ) is provided, wherein the first closing device ( 20 ) is designed such that it the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the first check valve ( 42 ) closes when a in the second pressure chamber ( 14 ) introduced negative pressure the separating element ( 16 ) in one of the first directions ( 30 ) opposite second direction ( 32 ) emotional.

Actuator according to claim 5, characterized in that the first closing device ( 20 ) is additionally designed such that, when the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the first check valve ( 42 ) additionally the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the second pressure line ( 38 ) closes.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second pressure chamber ( 14 ) via a second check valve ( 46 ) with the ambient pressure ( 44 ), wherein the second check valve ( 46 ) in the direction of the second pressure chamber ( 14 ) is installed, and wherein a second closing device ( 20 ) is provided, which at an overpressure in the second pressure chamber ( 14 ) relative to the first pressure chamber ( 12 ) for moving the separating element ( 16 ) in the first direction ( 30 ) the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the second check valve ( 46 ) closes.

Actuator according to claim 4 and 7, characterized in that the second check valve ( 46 ) with its the ambient pressure ( 44 ) facing away from the end with the third fluid line ( 40 ) connected is.

Actuator according to claim 4 and 7 or claim 8, characterized in that the second closing device ( 20 ) is additionally designed such that, when the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the second check valve ( 46 ) additionally the fluid-conducting connection between the second pressure chamber ( 14 ) and the third pressure line ( 40 ) closes.

Actuator according to at least one of claims 4 or 5 and according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the first and the second locking device as a single common locking device ( 20 ) are formed.

Actuator according to claim 10, characterized in that the single common Schließvor direction as one with the separating element ( 16 ) connected stop element ( 20 ) is formed and arranged such that the stop element ( 20 ) at an opening of the second pressure line ( 38 ) within the second pressure chamber ( 14 ) and closes this opening sealingly when the separating element ( 16 ) due to a pressure difference between the first and second pressure chambers ( 12 . 14 ) in the second direction ( 32 ) and that the stop element ( 20 ) at an opening of the third pressure line ( 40 ) within the second pressure chamber ( 14 ) and closes this opening sealingly when the separating element ( 16 ) due to a pressure difference between the first and second pressure chambers ( 12 . 14 ) in the first direction ( 30 ) emotional.

Actuator according to claim 11, characterized in that the stop element ( 20 ) is additionally arranged and configured such that it controls the movement of the separating element ( 16 ) on the actuator ( 18 ) transmits.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 16 ) between the first and second pressure chambers ( 12 . 14 ) is a membrane or a piston.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuating element ( 18 ) is an actuating rod, in particular a piston rod.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the spring ( 34 ) in the second pressure chamber ( 14 ) is arranged.

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first direction ( 30 ) in the direction of a closed position ( 26 ) of the actuating element ( 10 ).

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second direction ( 32 ) in the direction of an open position ( 28 ) of the actuating element ( 10 ).

Actuator according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the pressure source is a suction tube of a Internal combustion engine is.