DE102007024584B4 - Device for charging internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem ersten und einem zweiten Abgasturbolader (12, 14), deren Verdichter (12b, 14b) in paralleler Anordnung in eine Ladedruckleitung (24, 38) Verbrennungsluft fördern, wobei verdichterseitig Regelorgane (40, 44) vorgesehen sind, die bei Förderung nur des Verdichters (12b) des ersten Abgasturboladers (12) ein Rückströmen von Ladeluft zum Verdichter des zweiten Abgasturboladers (14) sperren und durch eine steuerbare Bypassleitung (42) die Ladedruckseite des Verdichters (14b) des zweiten Abgasturboladers (14) mit der Saugseite des Verdichters (12b) des ersten Abgasturboladers (12) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichterseitigen Regelorgane (40, 44) unmittelbar im Verdichter (14b) des zweiten Abgasturboladers (14) angeordnet sind und dass die Regelorgane (40, 44) durch einen um das Verdichterlaufrad (50) des zweiten Abgasturboladers (14) angeordneten, relativ zum Verdichtergehäuse (46) verstellbaren Ringschieber (48) gebildet sind, der mit seinem Innenumfassungsbereich zusammen mit der Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades (50) einen förderrelevanten Ringspalt (50a) begrenzt.Device for charging internal combustion engines, in particular in motor vehicles, with a first and a second exhaust gas turbocharger (12, 14), the compressor (12b, 14b) in a parallel arrangement in a charge pressure line (24, 38) promote combustion air, wherein the compressor side control elements (40, 44) are provided, which in conveying only the compressor (12b) of the first exhaust gas turbocharger (12) block a back flow of charge air to the compressor of the second exhaust gas turbocharger (14) and by a controllable bypass line (42) the charge pressure side of the compressor (14b) of the second Exhaust gas turbocharger (14) with the suction side of the compressor (12b) of the first exhaust gas turbocharger (12) connect, characterized in that the compressor-side control elements (40, 44) directly in the compressor (14b) of the second exhaust gas turbocharger (14) are arranged and that the control elements (40, 44) arranged by one about the compressor impeller (50) of the second exhaust gas turbocharger (14), relative to the compressor housing ( 46) adjustable annular slide (48) are formed, which limits with its Innenumfassungsbereich together with the outer configuration of the compressor impeller (50) a conveying-relevant annular gap (50 a).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The Invention relates to a device for charging internal combustion engines, in particular in motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

Vorrichtungen zur Aufladung von Brennkraftmaschinen sind als sogenannte Registeraufladung bekannt. Dabei wird in einem unteren Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine nur ein erster Abgasturbolader aktiviert bzw. mit Abgas beaufschlagt, während bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen ein zweiter Abgasturbolader dazu geschaltet wird. Neben der abgasseitigen Regelung ist verdichterseitig durch entsprechende Regelorgane in den gemeinsamen Ladedruckleitungen sicherzustellen, dass keine Rückströmung der Ladeluft über den noch nicht zugeschalteten zweiten Abgasturbolader bzw. dessen Verdichterstufe erfolgt und dass über eine zusätzliche Bypassleitung ein Mindestdurchsatz an Ladeluft vorliegt, um u. a. ein schnelles Ansprechen des zweiten Abgasturboladers bei dessen Zuschaltung sicherzustellen. Die Regelorgane können ein Rückschlagventil im einen Leitungsteil und eine steuerbare Bypassklappe in der Bypassleitung sein.devices for charging internal combustion engines are known as so-called register charging. It is in a lower speed and load range of the engine only a first exhaust gas turbocharger activated or exposed to exhaust gas, while at higher Speed and load ranges a second exhaust gas turbocharger is switched to. In addition to the exhaust-side control is the compressor side by appropriate Control bodies in the common boost pressure lines ensure that no backflow of the Charge air over the not yet switched second exhaust gas turbocharger or its Compressor stage is done and that has an additional Bypass line a minimum throughput of charge air is present to u. a. a fast response of the second exhaust gas turbocharger in its Ensure connection. The control organs can be a check valve in a line part and a controllable bypass damper in the bypass line.

Aus der DE 38 17 246 A1 ist bereits eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern bekannt, bei der ein optimales Zu- und Abschalten eines zweiten Abgasturboladers mit einem wesentlich geringerem Aufwand erreicht werden soll. Konkret sind hier die Verdichter über gesonderte Ladeluftleitungen an ein gemeinsames Sammelsaugrohr angeschlossen, wobei die Turbinen in von einer Abgassammelleitung ausgehende, gesonderte Abgasleitungen eingebaut sind. Einer der Abgasturbolader kann zudem zum anderen Abgasturbolader hinzu geschalten werden. Um den zuvor genannten Vorteil zu erreichen, ist im Einlader-Betrieb das Abblaseventil geschlossen und die Ansteuerung eines Turbinen-Zuschaltventils einer ladedruckabhängigen Steuerung bzw. Regelung unterworfen. Im Zweilader-Betrieb ist dagegen ein Turbinen-Zuschaltventil geöffnet und das Abblaseventil einer ladedruckabhängigen Steuerung bzw. Regelung unterworfen. Zum Übergang vom Einlader-Betrieb zum Zweilader-Betrieb ist der Steuerung und/oder Regelung des Abblaseventils und des Turbinen-Zuschaltventils durch den Ladedruck zudem eine von dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstrom abhängige Steuerung/Regelung überlagert.From the DE 38 17 246 A1 is already a multi-cylinder internal combustion engine with two turbochargers known in which an optimal switching on and off a second exhaust gas turbocharger to be achieved with a much lower cost. Specifically, here the compressors are connected via separate charge air ducts to a common intake manifold, wherein the turbines are installed in a separate exhaust pipes emanating from an exhaust manifold. One of the exhaust gas turbochargers can also be connected to the other exhaust gas turbocharger. In order to achieve the aforementioned advantage, the blow-off valve is closed in the invitation operation and the control of a turbine connecting valve is subjected to a boost pressure-dependent control or regulation. In the two-cylinder operation, however, a turbine-Zuschaltventil is opened and the blow-off valve subjected to a boost pressure-dependent control or regulation. For the transition from the loader operation to the two-cylinder operation, the control and / or regulation of the blow-off valve and the turbine connecting valve is also superimposed by the boost pressure on a control / regulation which is dependent on the air mass flow supplied by the internal combustion engine.

Weiter ist aus DE 1503512 A ein Gebläse zur Förderung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bekannt, bei dem eine Statorwand, welche die Ansaugseite und die Druckseite des Gebläses voneinander trennt, mindestens eine Öffnung zwischen der Ausgangsseite des Rades und der Drucköffnung besitzt. Im Inneren des Stators ist ein Körper vorgesehen, der zwischen zwei Extremlagen verlagert werden kann, wobei in der einen Extremlage der Körper das Medium gegen die Ausstoßseite der Maschine absperrt, so dass der Abfluss nach der Ansaugseite durch die Öffnung in der Statorwand hindurch stattfindet, während in der anderen Extremlage des Körpers die Öffnung in der Statorwand abgedeckt wird, so dass der Abfluss nach der Druckseite hin stattfindet.Next is out DE 1503512 A a blower for conveying a liquid or gaseous medium is known in which a stator, which separates the suction side and the pressure side of the fan from each other, has at least one opening between the output side of the wheel and the pressure opening. In the interior of the stator, a body is provided which can be displaced between two extreme positions, wherein in one extreme position the body shuts off the medium against the discharge side of the machine, so that the outflow to the suction takes place through the opening in the stator wall, while in the other extreme position of the body, the opening in the stator wall is covered, so that the outflow takes place towards the pressure side.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen einfacher und montagegünstiger auszubilden.task The invention is a device for charging internal combustion engines simpler and easier to install train.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhalten die weiteren Patentansprüche.These Task is solved solved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention include the further claims.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen einen ersten und einen zweiten Abgasturbolader auf, deren Verdichter in paralleler Anordnung in eine Ladedruckleitung Verbrennungsluft fördern, wobei verdichterseitig Regelorgane vorgesehen sind, die bei Förderung nur des Verdichters des ersten Abgasturboladers ein Rückströmen von Ladeluft zum Verdichter des zweiten Abgasturbolader sperren und durch eine steuerbare Bypassleitung die Ladedruckseite des Verdichters des zweiten Abgasturboladers mit der Saugseite des Verdichters des ersten Abgasturboladers verbinden. Die verdichterseitigen Regelorgange sind unmittelbar im Verdichter des zweiten Abgasturboladers angeordnet, wobei die Regelorgane durch einen um das Verdichterlaufrad des zweiten Abgasturboladers angeordneten, relativ zum Verdichtergehäuse verstellbaren Ringschieber gebildet sind, der mit seinem Innenumfangsbereich zusammen mit der Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades einen förderrelevanten Ringspalt begrenzt.According to the invention the device for charging internal combustion engines a first and a second exhaust gas turbocharger, the compressor in parallel Arrangement in a boost pressure line combustion air promote, wherein Compressor side control elements are provided, the promotion only the compressor of the first exhaust gas turbocharger a backflow of Interlock charge air to the compressor of the second exhaust gas turbocharger and through a controllable bypass line the boost pressure side of the compressor of the second exhaust gas turbocharger with the suction side of the compressor of connect the first exhaust gas turbocharger. The compressor-side control process are arranged directly in the compressor of the second exhaust gas turbocharger, wherein the control means by one about the compressor impeller of the second Exhaust gas turbocharger arranged relative to the compressor housing adjustable Ring slide are formed, which coincide with its inner peripheral region with the exterior configuration the compressor wheel a relevant for conveying Annular gap limited.

Mit einem derartigen erfindungsgemäßen Aufbau wird ein Verdichter bereitgestellt, der kompakt ist und baulich einfach ausführbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt beim Verstellen des Ringschiebers automatisch eine Veränderung des förderrelevanten Ringspaltes, der vom Ringschieber-Innenumfangsbereich und vom Verdichterlaufrad begrenzt ist. Auf diese Weise kann der Innenumfangsbereich des Ringschiebers an die Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades derart angepasst werden, dass der förderrelevante Ringspalt des Verdichterlaufrades zum Verdichtergehäuse bei abgesperrter Strömungsverbindung zum Spiralkanal vergrößert ist. Auf diese Weise kann die Verbrennungsluft mit reduziertem Strömungswiderstand durch das Verdichterlaufrad über den vergrößerten Ringspalt in die Bypassleitung strömen.With Such a construction according to the invention a compressor is provided which is compact and structurally easy to execute is. According to the invention when adjusting the ring slide automatically a change of the promotion relevant Annular gap, that of the ring slide inner circumference area and the compressor wheel is limited. In this way, the inner peripheral portion of the annular slide to the exterior configuration the compressor impeller be adapted such that the relevant conveyor Ring gap of the compressor impeller to the compressor housing at shut off flow connection is enlarged to the spiral channel. In this way, the combustion air with reduced flow resistance through the compressor impeller via the enlarged annular gap flow into the bypass line.

Besonders vorteilhaft kann dabei der Ringschieber die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad und dem im umgebenden Verdichtergehäuse ausgebildeten Spiralkanal von offen bis geschlossen steuern und somit ein Rückströmen von Ladeluft ausschließen.Particularly advantageous may be the ring slide control the flow connection between the compressor impeller and the spiral duct formed in the surrounding compressor housing from open to closed and thus preclude a backflow of charge air.

In einer baulich und funktionell vereinfachten Ausführung der Erfindung kann der Ringschieber mit zumindest einer zusätzlichen Steuerkante die vom Verdichtergehäuse abgehende Bypassleitung bei geschlossener Strömungsverbindung zum Spiralkanal öffnen und umgekehrt schließen. Dementsprechend ist nur ein bewegliches Bauteil zum Steuern beider Funktionen erforderlich.In a structurally and functionally simplified embodiment of the invention, the Ring slide with at least one additional control edge outgoing from the compressor housing Open bypass line with closed flow connection to spiral channel and close in reverse. Accordingly, there is only one movable member for controlling both functions required.

Fertigungstechnisch günstig kann der Ringschieber mit einem rotationssymmetrischen Außenumfangsbereich in einer Bohrung des Verdichtergehäuses geführt und mittels einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Aktuatorik verstellbar sein. Die Aktuatorik kann in geeigneter Weise am Verdichtergehäuse ausgebildet oder angebaut sein.manufacturing technology Cheap can the ring valve with a rotationally symmetric outer peripheral region guided in a bore of the compressor housing and by means of an electrical, hydraulically or pneumatically operated actuators adjustable be. The actuator can be formed in a suitable manner on the compressor housing or grown.

Des weiteren kann in vorteilhafter Weise der axial verstellbare Ringschieber mit seinem Innenumfangsbereich an die Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades derart angepasst sein, dass der förderrelevante Ringspalt des Verdichterlaufrades zum Verdichtergehäuse bei abgesperrter Strömungsverbindung zum Spiralkanal vergrößert ist; dadurch ist in baulich einfacher Weise der Bypass geschaffen, der mit der besagten Bypassleitung zum Verdichter des ersten Abgasturboladers kommuniziert.Of further can advantageously the axially adjustable annular slide with its inner peripheral region to the outer configuration of the compressor impeller be adapted so that the funding relevant annular gap of the Compressor impeller to the compressor housing with closed flow connection enlarged to the spiral channel; As a result, the bypass is created in a structurally simple way, with said bypass line to the compressor of the first exhaust gas turbocharger communicated.

Bevorzugt können im Ringschieber Durchbrüche vorgesehen sein, die in einfacher Weise in der Offenstellung des Ringschiebers die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad und dem Spiralkanal herstellen.Prefers can in the ring valve breakthroughs be provided in a simple manner in the open position of the Ring slide the flow connection between the compressor impeller and the spiral channel.

Steuerungstechnisch günstig kann der Ringschieber durch Federmittel in eine Ausgangslage vorgespannt sein, in der die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad und dem Spiralkanal geschlossen ist, so dass mit einer relativ einfachen Aktuatorik lediglich die Offenstellung des Ringschiebers z. B. durch hydraulische Beaufschlagung eines Stellkolbens oder durch Bestromung eines elektromagnetischen Stellgliedes zu bewerkstelligen ist.control technology Cheap the ring slide can be biased by spring means into a starting position be in the the flow connection between the compressor impeller and the spiral channel is closed, so that with a relatively simple actuator only the open position of the annular slide z. B. by hydraulic actuation of a control piston or by energizing an electromagnetic actuator to accomplish is.

Schließlich kann der axial verstellbare Ringschieber mehrere, parallel zur Verschieberichtung ausgerichtete und in Umfangsrichtung zueinander versetzte Stellstifte aufweisen, die in korrespondierende Führungen des Verdichtergehäuses einragen und über die der Ringschieber durch Fluidbeaufschlagung der Führungen entgegen der Federkraft verstellbar ist. Dies ergibt eine wenig Bauraum erfordernde, montagegünstige Aktuatorik, die über eine Druckmittelquelle und ein einfaches Steuerventil hydraulisch oder pneumatisch aktivierbar ist.Finally, can the axially adjustable annular slide several aligned parallel to the direction of displacement and circumferentially staggered adjusting pins, the corresponding guides of the compressor housing claim and over the ring slide by Fluidbeaufschlagung the guides is adjustable against the spring force. This gives a little Installation space requiring, easy to install Actuatorics over a pressure medium source and a simple control valve hydraulically or is pneumatically activated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:One embodiment The invention is explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in:

1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Aufladen einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit zwei parallel geschalteten Abgasturboladern mit verdichterseitig einem Rückschlagventil und einer Bypassklappe als Regelorgane; 1 a block diagram of an apparatus for charging an internal combustion engine for motor vehicles, with two parallel exhaust gas turbochargers with a compressor side a check valve and a bypass valve as control elements;

2 abschnittsweise den Verdichter des zweiten Abgasturboladers nach 1 im Längsschnitt, mit integriertem Ringschieber als verdichterseitiges Regelorgan; und 2 sections after the compressor of the second exhaust gas turbocharger after 1 in longitudinal section, with integrated annular slide as a compressor-side control element; and

3 in raumbildlicher Darstellung den Ringschieber des Verdichters gemäß 2. 3 in space pictorial representation of the annular slide of the compressor according to 2 ,

Die 1 zeigt grob schematisch das Leitungssystem einer Vorrichtung 10 zur Register-Aufladung einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), mit einem ersten Abgasturbolader 12 und einem zweiten Abgasturbolader 14, die parallel geschaltet sind.The 1 shows roughly schematically the line system of a device 10 for register charging an internal combustion engine (not shown), with a first exhaust gas turbocharger 12 and a second exhaust gas turbocharger 14 which are connected in parallel.

Der erste Abgasturbolader 12 ist mit seiner Abgasturbine 12a ständig an die von der Brennkraftmaschine abgehende Abgasleitung 16 angeschlossen. Das abströmende Abgas wird über die Leitungen 18 und 20 dem nicht dargestellten Abgas-Reinigungssystem und -Dämpfungssystem des Kraftfahrzeuges zugeführt.The first exhaust gas turbocharger 12 is with his exhaust gas turbine 12a constantly to the outgoing of the engine exhaust pipe 16 connected. The effluent exhaust gas is via the lines 18 and 20 fed to the exhaust purification system and damping system of the motor vehicle, not shown.

Die Abgasturbine 12a treibt in bekannter Weise den Verdichter 12b an, der dementsprechend Verbrennungsluft über Leitungen 22 und 23 ansaugt und im verdichteten Zustand der abgehenden Ladedruckleitung 24 zuführt. Die Ladedruckleitung 24 mündet in eine Sammelleitung 26, die auch unmittelbar durch einen Ladeluftkühler (nicht dargestellt) gebildet sein kann. Von dort wird die verdichtete Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zugeführt.The exhaust gas turbine 12a drives in a known manner the compressor 12b accordingly, the combustion air via lines 22 and 23 sucks and in the compressed state of the outgoing charge pressure line 24 supplies. The charge pressure line 24 flows into a collecting line 26 , which may also be formed directly by a charge air cooler (not shown). From there, the compressed combustion air of the internal combustion engine is supplied.

An die Abgasleitung 16 ist ferner der zweite Abgasturbolader 14 bzw. dessen Abgasturbine 14a über eine Leitung 28 angeschlossen. Das abströmende Abgas wird über die Leitung 30 der Sammelleitung 20 zugeführt.To the exhaust pipe 16 is also the second exhaust gas turbocharger 14 or its exhaust gas turbine 14a over a line 28 connected. The effluent exhaust gas is sent via the pipe 30 the manifold 20 fed.

Abgasseitig sind an der Abgasturbine 14a als Regelorgane eine Bypassleitung 32 mit einem Abblasventil 34 und eine Turbinenregelklappe 36 vorgesehen, die in bekannter Weise funktionieren und nicht werter beschrieben sind.Exhaust gas are on the exhaust gas turbine 14a as control organs a bypass line 32 with a blow-off valve 34 and a turbine damper 36 provided that work in a known manner and are not described wertwerter.

Der Verdichter 14b des zweiten Abgasturboladers 14 saugt über die Leitung 22 und eine Leitung 25 Verbrennungsluft an und drückt sie in verdichtetem Zustand in die Ladedruckleitung 38 und von dieser in die Sammelleitung 26.The compressor 14b the second exhaust gas turbocharger 14 sucks over the pipe 22 and a line 25 Combustion air and pushes them in a compressed state in the charge pressure line 38 and from this to the manifold 26 ,

Als verdichterseitige Regelorgane sind ein Rückschlagventil 40 in der Ladedruckleitung 38 und eine Bypassleitung 42 mit einer steuerbaren Bypassklappe 44 vorgesehen. Die Bypassleitung 42 verbindet die Ladedruckleitung 38 mit der saugseitigen Leitung 23 des Verdichters 12b des ersten Abgasturboladers 12.As a compressor-side control organs are a check valve 40 in the charging pressure line 38 and a bypass line 42 with a controllable bypass flap 44 intended. The bypass line 42 connects the boost pressure line 38 with the suction line 23 of the compressor 12b of the first exhaust gas turbocharger 12 ,

Das Rückschlagventil 40 ist derart angeordnet, dass ein Rückströmen (Kurzschlussströmung) von verdichteter Verbrennungsluft aus der Ladedruckleitung 24 über die Sammelleitung 26 in die Ladedruckleitung 38 und den Verdichter 14b usw. vermieden ist.The check valve 40 is arranged such that a return flow (short-circuit flow) of compressed combustion air from the waste rail 24 over the manifold 26 in the charging pressure line 38 and the compressor 14b etc. is avoided.

Mittels der Bypassleitung 42 und der Bypassklappe 44 kann bei definierten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ein Mindestdurchsatz an Verbrennungsluft am Verdichter 14b gesteuert werden, z. B. im Übergangsbereich vom Ladebetrieb über den ersten Abgasturbolader 12 zum Ladebetrieb über beide Abgasturbolader 12, 14 durch Öffnen der Turbinenregelklappe 36.By means of the bypass line 42 and the bypass flap 44 can at defined operating conditions of the internal combustion engine, a minimum flow rate of combustion air at the compressor 14b be controlled, for. B. in the transition region from the loading operation on the first exhaust gas turbocharger 12 for charging via both turbochargers 12 . 14 by opening the turbine damper 36 ,

Die 2 zeigt teilweise den Verdichter 14b des zweiten Abgasturboladers 14, in den abweichend von der 1 die Regelorgane 40 (Rückschlagventilfunktion) und 44 (Bypassklappe) integriert sind.The 2 partially shows the compressor 14b the second exhaust gas turbocharger 14 , in the deviating from the 1 the regulatory organs 40 (Check valve function) and 44 (Bypass flap) are integrated.

Dazu ist in dem Verdichtergehäuse 46 ein Ringschieber 48 angeordnet, der in Funktion des beschriebenen Rückschlagventils 40 die ringförmige Strömungsverbindung bei 52a zwischen dem drehbar in dem Verdichtergehäuse 46 gelagerten Verdichterlaufrad 50 und dem Spiralkanal 52 des Verdichtergehäuses 46 zwischen offen und geschlossen (gemäß 2) steuert.This is in the compressor housing 46 a ring valve 48 arranged in the function of the described check valve 40 the annular flow connection at 52a between the rotatable in the compressor housing 46 mounted compressor impeller 50 and the spiral channel 52 of the compressor housing 46 between open and closed (according to 2 ) controls.

Der rotationssymmetrische Ringschieber 48 (vgl. auch 3) ist um das Verdichterlaufrad 50 herum angeordnet, wobei dessen Innenkonfiguration wie ersichtlich der Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades 50 zur Bildung eines gleichmäßigen, förderrelevanten Ringspaltes 50a angepasst ist.The rotationally symmetrical ring slide 48 (see also 3 ) is around the compressor impeller 50 as shown, the inner configuration of which, as can be seen, the outer configuration of the compressor impeller 50 to form a uniform, conveyor-relevant annular gap 50a is adjusted.

Der Ringschieber 48 ist in einer zum Verdichterlaufrad 50 achsparallelen Bohrung 46a in axialer Richtung verschiebbar geführt und wird mittels einer nur durch den Doppelpfeil 54 angedeuteten Aktuatorik, z. B. elektromagnetisch oder hydraulisch betätigt. In die Aktuatorik 54 sind Federmittel integriert, die den Ringschieber 48 bei nicht aktivierter Aktuatorik 54 in die geschlossene Position gemäß 2 vorspannen.The ring slide 48 is in one to the compressor impeller 50 axis-parallel bore 46a slidably guided in the axial direction and is by means of a double arrow only 54 indicated actuators, z. B. electromagnetically or hydraulically operated. In the actuators 54 Spring means are integrated, which the ring slide 48 when the actuator is not activated 54 in the closed position according to 2 Pretension.

Zur Steuerung der Strömungsverbindung bei 52a sind in dem Ringschieber 48 um dessen Umfangswand 48a verteilte Durchbrüche 48b vorgesehen, die zwischen relativ schmalen Wandabschnitten 48c des Ringschiebers 48 ausgebildet sind und die in der Offenstellung des Ringschiebers 48 mit der besagten Strömungsverbindung bei 52a in Überdeckung liegen.To control the flow connection at 52a are in the ring valve 48 around its peripheral wall 48a distributed breakthroughs 48b provided between relatively narrow wall sections 48c of the slide ring 48 are formed and in the open position of the annular slide 48 with the said flow connection at 52a lie in coverage.

Des weiteren weist der Ringschieber 48 einen sich konisch zu dessen Stirnseite verjüngenden, ringförmigen Fortsatz 48d mit einer stirnseitigen Steuerkante 48e auf, die wie aus 2 ersichtlich den Durchgang zu einem in den Verdichter 14b integrierten Bypasskanal 56 steuert. Der Bypasskanal 56 verläuft zwischen einer Rückwand 58 und dem Verdichtergehäuse 46 des Verdichters 14b. Der Bypasskanal 56 ist an die Bypassleitung 42 gemäß 1 angeschlossen.Furthermore, the ring slide 48 a conically tapering to the end face, annular extension 48d with a front control edge 48e on that like out 2 seen the passage to one in the compressor 14b integrated bypass channel 56 controls. The bypass channel 56 runs between a back wall 58 and the compressor housing 46 of the compressor 14b , The bypass channel 56 is to the bypass line 42 according to 1 connected.

In der in der 2 gezeichneten Position des Ringschiebers 48 ist die Strömungsverbindung bei 52a zwischen dem Verdichterlaufrad 50 und dem Spiralkanal 52 im Verdichtergehäuse 46 geschlossen, so dass ähnlich dem Rückschlagventil 40 aus 1 keine Rückströmung von verdichteter Verbrennungsluft erfolgen kann.In the in the 2 drawn position of the ring slide 48 is the flow connection at 52a between the compressor impeller 50 and the spiral channel 52 in the compressor housing 46 closed, so that similar to the check valve 40 out 1 no return flow of compressed combustion air can take place.

Gleichzeitig ist der Bypasskanal 56 um ein definiertes Maß geöffnet und ermöglicht einen Mindestdurchsatz an Verbrennungsluft, die durch das Verdichterlaufrad 50 über den Ringspalt 50a und an dem Fortsatz 48d des Ringschie bers 48 entlang in den Bypasskanal 56 strömen kann. Der Ringspalt 50a ist dabei wie ersichtlich vergrößert.At the same time is the bypass channel 56 opened by a defined amount and allows a minimum flow of combustion air through the compressor impeller 50 over the annular gap 50a and on the extension 48d the ring shooter bers 48 along the bypass channel 56 can flow. The annular gap 50a is enlarged as shown.

Wird der Ringschieber 48 mittels der Aktuatorik 54 auf der Zeichnung nach links verschoben, so wird die Strömungsverbindung bei 52a zunehmend geöffnet, wobei gleichzeitig der strömungsrelevante Ringspalt 50a zwischen Verdichterlaufrad 50 und dem Ringschieber 48 auf ein optimales Maß verkleinert wird.Will the ring slide 48 by means of the actuator 54 moved to the left on the drawing, so the flow connection at 52a increasingly open, at the same time the flow-related annular gap 50a between compressor impeller 50 and the ring slide 48 is reduced to an optimal level.

In der linken Position des Ringschiebers 48 legt sich die Steuerkante 48e an die Rückwand 56 des Verdichters 14b an und schließt somit den Bypasskanal 56 bzw. die besagte Bypassleitung 42. Das als Radialverdichter arbeitende Verdichterlaufrad 50 ist über eine gemeinsame Welle 58 mit der Abgasturbine 14a verbunden und kann nunmehr die über die Leitung 25 angesaugte Verbrennungsluft in bekannter Weise ansaugen und über den Spiralkanal 52 in die Ladedruckleitung 38 gemäß 1 drücken.In the left position of the ring slide 48 the control edge lays down 48e to the back wall 56 of the compressor 14b and thus closes the bypass channel 56 or the said bypass line 42 , The compressor wheel operating as a radial compressor 50 is about a common wave 58 with the exhaust gas turbine 14a connected and can now over the line 25 aspirated combustion air suck in a known manner and the spiral channel 52 in the charging pressure line 38 according to 1 to press.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise könnte der Ringschieber 48 auch durch Verdrehen relativ zum Verdichtergehäuse 46 die beschriebenen Funktionen bei entsprechender Anordnung von Steuerkanten und Durchbrüchen steuern.The invention is not limited to the described embodiments. For example, the ring slider 48 also by turning relative to the compressor housing 46 the functions described with appropriate arrangement of STEU to identify and control breakthroughs.

Claims (7)

Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem ersten und einem zweiten Abgasturbolader (12, 14), deren Verdichter (12b, 14b) in paralleler Anordnung in eine Ladedruckleitung (24, 38) Verbrennungsluft fördern, wobei verdichterseitig Regelorgane (40, 44) vorgesehen sind, die bei Förderung nur des Verdichters (12b) des ersten Abgasturboladers (12) ein Rückströmen von Ladeluft zum Verdichter des zweiten Abgasturboladers (14) sperren und durch eine steuerbare Bypassleitung (42) die Ladedruckseite des Verdichters (14b) des zweiten Abgasturboladers (14) mit der Saugseite des Verdichters (12b) des ersten Abgasturboladers (12) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichterseitigen Regelorgane (40, 44) unmittelbar im Verdichter (14b) des zweiten Abgasturboladers (14) angeordnet sind und dass die Regelorgane (40, 44) durch einen um das Verdichterlaufrad (50) des zweiten Abgasturboladers (14) angeordneten, relativ zum Verdichtergehäuse (46) verstellbaren Ringschieber (48) gebildet sind, der mit seinem Innenumfassungsbereich zusammen mit der Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades (50) einen förderrelevanten Ringspalt (50a) begrenzt.Device for charging internal combustion engines, in particular in motor vehicles, with a first and a second exhaust gas turbocharger ( 12 . 14 ), whose compressor ( 12b . 14b ) in a parallel arrangement in a charge pressure line ( 24 . 38 ) Promote combustion air, wherein the compressor side control organs ( 40 . 44 ), which, when conveying only the compressor ( 12b ) of the first exhaust gas turbocharger ( 12 ) a back flow of charge air to the compressor of the second exhaust gas turbocharger ( 14 ) and by a controllable bypass line ( 42 ) the charge pressure side of the compressor ( 14b ) of the second exhaust gas turbocharger ( 14 ) with the suction side of the compressor ( 12b ) of the first exhaust gas turbocharger ( 12 ), characterized in that the compressor-side control elements ( 40 . 44 ) directly in the compressor ( 14b ) of the second exhaust gas turbocharger ( 14 ) and that the regulatory organs ( 40 . 44 ) by one around the compressor impeller ( 50 ) of the second exhaust gas turbocharger ( 14 ), relative to the compressor housing ( 46 ) adjustable ring slide ( 48 ) formed with its Innenumfassungsbereich together with the outer configuration of the compressor impeller ( 50 ) a conveying-relevant annular gap ( 50a ) limited. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber (48) die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad (50) und dem im umgebenden Verdichtergehäuse (46) ausgebildeten Spiralkanal (52) von offen bis geschlossen steuert.Apparatus according to claim 1, characterized in that the annular slide ( 48 ) the flow connection between the compressor impeller ( 50 ) and in the surrounding compressor housing ( 46 ) trained spiral channel ( 52 ) from open to closed controls. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber (48) mit zumindest einer zusätzlichen Steuerkante (48e) die vom Verdichtergehäuse (46) abgehende Bypassleitung (42) bei geschlossener Strömungsverbindung (bei 52a) zum Spiralkanal (52) öffnet und umgekehrt.Apparatus according to claim 2, characterized in that the annular slide ( 48 ) with at least one additional control edge ( 48e ) from the compressor housing ( 46 ) outgoing bypass line ( 42 ) with closed flow connection (at 52a ) to the spiral channel ( 52 ) opens and vice versa. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber (48) mit einem rotationssymmetrischen Außenumfangsbereich in einer Bohrung (46a) des Verdichtergehäuses (46) geführt und/oder mittels einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Aktuatorik (54) verstellbar ist.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the annular slide ( 48 ) with a rotationally symmetrical outer circumferential region in a bore ( 46a ) of the compressor housing ( 46 ) and / or by means of an electrically, hydraulically or pneumatically operated actuator ( 54 ) is adjustable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verstellbare Ringschieber (48) mit seinem Innenumfangsbereich an die Außenkonfiguration des Verdichterlaufrades (50) derart angepasst ist, dass der förderrelevante Ringspalt (50a) bei abgesperrter Strömungsverbindung zum Spiralkanal (52) vergrößert ist.Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the axially adjustable annular slide ( 48 ) with its inner peripheral region to the outer configuration of the compressor impeller ( 50 ) is adapted such that the conveying-relevant annular gap ( 50a ) with closed flow connection to the spiral channel ( 52 ) is enlarged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringschieber (48) Durchbrüche (48b) vorgesehen sind, die in der Offenstellung des Ringschiebers (48) die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad (50) und dem Spiralkanal (52) herstellen.Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that in the annular slide ( 48 ) Breakthroughs ( 48b ) are provided, which in the open position of the annular slide ( 48 ) the flow connection between the compressor impeller ( 50 ) and the spiral channel ( 52 ) produce. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber (48) durch Federmittel in eine Ausgangslage vorgespannt ist, in der die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichterlaufrad (50) und dem Spiralkanal (52) geschlossen ist.Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the annular slide ( 48 ) is biased by spring means into a starting position in which the flow connection between the compressor impeller ( 50 ) and the spiral channel ( 52 ) closed is.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2615308A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-17 Bosch Mahle Turbo Systems GmbH & Co. KG Charging device
KR101360799B1 (en) * 2012-05-31 2014-02-12 한국터보기계(주) Hybrid 2 stage turbo compressor
DE102015006188A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 Audi Ag Charger device for an internal combustion engine, corresponding internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
SE542129C2 (en) * 2018-02-15 2020-03-03 Scania Cv Ab Compressor Arrangement with two compressors in parallel and a Combustion Engine and a Vehicle comprising such arrangement
US11585257B1 (en) * 2022-03-14 2023-02-21 Garrett Transportation I Inc. Methods and systems for catalytically treating exhaust gases from an internal combustion engine using secondary air injection, and secondary air pump for use therein

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1503512A1 (en) * 1964-07-18 1970-02-12 Cie Electro Mecanique S A Blower or blower-like rotating machine
DE2410139A1 (en) * 1974-03-02 1975-09-11 Kloeckner Humboldt Deutz Ag GAS TURBINE
GB2077354A (en) * 1980-05-28 1981-12-16 Nissan Motor Exhaust turbine driven supercharger with compressor bypass arrangement
DE3817246A1 (en) * 1988-05-20 1989-11-23 Audi Ag MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE
WO2004046509A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Honeywell International Inc. Variable nozzle for turbocharger
DE10251981A1 (en) * 2002-11-08 2005-03-03 Pierburg Gmbh Impulse air valve device for a turbo-charged combustion engine is controlled by connection of its control pressure chamber to the pressure side of the bypass line of the supercharger pump
DE102004024948A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-15 Bayerische Motoren Werke Ag Exhaust gas turbocharger for a vehicle engine comprises a throttle element arranged in a bypass to control the intake air amount through the bypass
EP1659292A2 (en) * 2004-11-20 2006-05-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Turbocharger
WO2007107290A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Borgwarner Inc. Turbocharger arrangement

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1503512A1 (en) * 1964-07-18 1970-02-12 Cie Electro Mecanique S A Blower or blower-like rotating machine
DE2410139A1 (en) * 1974-03-02 1975-09-11 Kloeckner Humboldt Deutz Ag GAS TURBINE
GB2077354A (en) * 1980-05-28 1981-12-16 Nissan Motor Exhaust turbine driven supercharger with compressor bypass arrangement
DE3817246A1 (en) * 1988-05-20 1989-11-23 Audi Ag MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE10251981A1 (en) * 2002-11-08 2005-03-03 Pierburg Gmbh Impulse air valve device for a turbo-charged combustion engine is controlled by connection of its control pressure chamber to the pressure side of the bypass line of the supercharger pump
WO2004046509A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Honeywell International Inc. Variable nozzle for turbocharger
DE102004024948A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-15 Bayerische Motoren Werke Ag Exhaust gas turbocharger for a vehicle engine comprises a throttle element arranged in a bypass to control the intake air amount through the bypass
EP1659292A2 (en) * 2004-11-20 2006-05-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Turbocharger
WO2007107290A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Borgwarner Inc. Turbocharger arrangement

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