DE102007025282A1 - turbocharger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, umfassend - ein Turbinenrad; - ein Verdichterrad; - Turbinenrad und Verdichterrad stehen miteinander in Triebverbindung; - ein Turbinengehäuse mit einem Spiralkanal, einem radialen Abgas-Einlass und einem radialen Abgas-Auslass; - ein Verdichtergehäuse mit einem Spiralkanal, einem axialen Frischlufteinlass und einem radialen Frischluftauslass; - ein Lagergehäuse; - eine Einrichtung zum Regeln des Druckes der verdichteten Luft. Das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse weisen Anschlüsse zum Führen eines Mediums zusätzlich zum Abgasstrom beziehungsweise zum Frischluftstrom auf.The invention relates to an exhaust gas turbocharger, comprising - a turbine wheel; a compressor wheel; - Turbine and compressor wheel are in driving connection with each other; a turbine housing having a spiral passage, a radial exhaust inlet and a radial exhaust outlet; a compressor housing having a spiral channel, an axial fresh air inlet and a radial fresh air outlet; a bearing housing; - a device for regulating the pressure of the compressed air. The turbine housing and / or the compressor housing have connections for guiding a medium in addition to the exhaust gas flow or to the fresh air flow.
Description
Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Abgasturbolader. Siehe zum Beispiel
Abgasturbolader sind bei modernen Kraftfahrzeugen unverzichtbar. Sie umfassen als wichtigste Bauteile eine Turbine und einen Verdichter. Diese beiden Bauteile sitzen gemeinsam auf ein und derselben Welle. Der Turbine wird das Abgas des Verbrennungsmotors zugeleitet. Das Abgas treibt die Turbine an. Die Turbine ihrerseits treibt den Verdichter an. Dieser saugt Luft aus der Umgebung an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird sodann für die Verbrennung im Motor ausgenutzt. Abgasturbolader haben den Zweck, die Abgasemissionen zu verringern sowie den Wirkungsgrad des Motors und dessen Drehmoment zu erhöhen. Sie haben außerdem eine wichtige Funktion bezüglich der Wirkungsweise des Katalysators.turbocharger are indispensable in modern motor vehicles. They include as most important components a turbine and a compressor. These two Components sit together on one and the same shaft. The turbine the exhaust gas of the internal combustion engine is supplied. The exhaust gas is driving the turbine on. The turbine in turn drives the compressor. This sucks air from the environment and compresses it. The compressed air is then used for combustion in the engine exploited. Exhaust gas turbochargers have the purpose of exhaust emissions reduce as well as the efficiency of the engine and its torque to increase. They also have an important function with regard to the mode of action of the catalyst.
An Abgasturbolader werden allgemein die folgenden Anforderungen gestellt: Sie sollen die genannten Funktionen bezüglich der Abgasemission, des Wirkungsgrades und des Drehmomentes des Motors in möglichst perfekter Weise erfüllen. Sie sollen dabei ein geringes Gewicht und ein geringes Bauvolumen haben. Die Konstruktion soll einfach im Aufbau sowie montagefreundlich sein, so dass sich die Herstellungskosten in Grenzen halten. Sie sollen katalysatorfreundlich sein.At Exhaust gas turbochargers are generally subject to the following requirements: They should have the functions mentioned with regard to the exhaust emission, the Efficiency and torque of the engine in as possible perfect way to fulfill. They should have a low Have weight and a low construction volume. The construction should Easy to set up and easy to install, so the manufacturing costs keep it limited. They should be catalyst-friendly.
Ein wichtiges Erfordernis ist es ferner, die Frischluft auf einen akzeptablen Druckwert anzuheben. Dieser muss hoch genug sein, um den Anforderungen des Verbrennungsprozesses zu genügen. Er darf aber nicht zu hoch sein, um nicht nachgeschaltete Bauteile zu gefährden.One It is also an important requirement to adjust the fresh air to an acceptable level Raise pressure value. This must be high enough to meet the requirements to meet the combustion process. He is not allowed to be too high to endanger downstream components.
Es sind zahlreiche Einrichtungen bekannt geworden, mit denen der Druck der Frischluft geregelt wird. So lässt sich beispielsweise die Turbinengeometrie verändern, um die Leistung der Turbine auf einen gewünschten Wert einzustellen. Auch sind Schieber bekannt, mit welchen der Volumenstrom des der Turbine zugeführten Abgases einstellbar ist. Ferner ist es bekannt, im Abgas-Zufuhrkanal ein Ventil vorzusehen (sogenanntes Wastgate), das im Hinblick auf den gewünschten Druck der verdichteten Luft einstellbar ist. Dieses Ventil wird von einem Aktuator gesteuert, der den Druck der verdichteten Frischluft erfasst.It Many facilities have become known with which the pressure the fresh air is regulated. This can be, for example change the turbine geometry to show the performance of the turbine to set a desired value. Also are slides known, with which the volume flow of the turbine supplied Exhaust gas is adjustable. Furthermore, it is known in the exhaust gas supply channel to provide a valve (so-called Wastgate), with regard to the desired pressure of the compressed air adjustable is. This valve is controlled by an actuator that controls the pressure the compressed fresh air detected.
Diese Mechanismen zum Regeln des Druckes der verdichteten Luft haben nicht voll befriedigt. Sie sind aufwendig, kostspielig, beanspruchen relativ viel Raum, und arbeiten bezüglich ihrer Funktion nicht immer optimal. Besonders nachteilig ist bei allen bekannten Lösungen, dass mechanische Bauteile bewegt werden müssen, wobei Fehler auftreten können, die auf ein unerwünschtes Spiel zurückgehen, auf Verschleiß oder Verklemmen.These Mechanisms for regulating the pressure of the compressed air do not have fully satisfied. They are elaborate, costly, claim relatively much Space, and do not always work on their function optimal. Particularly disadvantageous in all known solutions, that mechanical components must be moved, with errors can occur on an unwanted game go back to wear or jamming.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln eines Abgasturboladers sowie einen Abgasturbolader der genannten Bauart derart zu gestalten, dass sich Betriebsparameter des Abgasturboladers auf eine Weise regeln lassen, die in jeder Beziehung günstiger als bisher ist. Dies betrifft unter anderem die Funktion, die Herstellungskosten und den Raumbedarf.Of the Invention is based on the object, a method for regulating a Exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger of the type mentioned in such a way to design that operating parameters of the exhaust gas turbocharger on to regulate a way that is more favorable in every respect than before. This concerns among other things the function, the manufacturing costs and the space requirements.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit dem Abgasstrom und/oder dem Frischluftstrom zwecks Regelns von Betriebsparametern des Abgasturboladers jeweils ein weiterer Mediumstrom zugeführt. Entsprechend weist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader zusätzlich zu dem Abgaseinlass beziehungsweise zusätzlich zu dem Frischlufteinlass einen Anschluss zum Einleiten eines Mediums in Abhängigkeit von aktuellen Betriebsparametern auf.Corresponding The inventive method is thus the Exhaust gas flow and / or the fresh air flow for the purpose of regulating operating parameters the exhaust gas turbocharger supplied in each case a further medium flow. Accordingly, an inventive exhaust gas turbocharger in addition to the exhaust inlet or in addition to the fresh air inlet, a port for introducing a medium depending on current operating parameters.
Dabei können unter der Ausdrucksweise „Betriebsparameter des Abgasturboladers" jegliche Parameter verstanden werden, wie beispielsweise die Leistung des Turbinenrades, der Durchsatz oder der Druck oder die Temperatur des Abgasstromes, oder die Leistung des Verdichterrades, oder der Durchsatz oder der Druck oder die Temperatur des Frischluftstromes.there may under the phrase "operating parameters the exhaust gas turbocharger "any parameters are understood, such as For example, the performance of the turbine wheel, the throughput or the Pressure or the temperature of the exhaust stream, or the performance of the Compressor wheel, or the flow rate or the pressure or temperature of fresh air flow.
So lässt sich beispielsweise die abgegebene Leistung des Turbinenrades mittels eines Mediumstromes verändern, der dem Abgasstrom zugeführt wird. Als Medium kommen jegliche Gase in Betracht, wie beispielsweise Luft oder ein anderes Gas oder ein Gemisch aus solchen Gasen. Auch können Parameter des Mediumstromes selbst verändert werden, beispielsweise Durchsatz oder Druck oder Temperatur.So For example, the output power of the turbine wheel can be determined change by means of a medium flow, the exhaust gas flow is supplied. As the medium, any gases come into consideration, such as For example, air or another gas or a mixture of such Gases. Also, parameters of the medium flow itself can be changed such as throughput or pressure or temperature.
Auch ist es möglich, als Medium einen Teil-Abgasstrom selbst zu verwenden. So kann beispielsweise das Turbinen-Laufrad mit einem konstanten Abgasstrom beaufschlagt werden, und außerdem – je nach Bedarf zum Zwecke des Regelns der Leistung oder des Druckes des verdichteten Frischluftstromes – ein entsprechender Teil-Abgasstrom zusätzlich verwendet werden.Also It is possible, as a medium, a partial exhaust gas flow itself to use. For example, the turbine impeller with a constant exhaust gas flow are applied, and also - ever as needed for the purpose of regulating performance or pressure the compressed fresh air stream - a corresponding Partial exhaust gas flow can also be used.
Die Idee ist genial einfach. Hierdurch werden jegliche (zusätzlichen) bewegten Bauteile vermieden. Die Regelung erfolgt somit auf die elegante Weise, nämlich aerodynamisch.The Idea is awesome easy. This will cause any (additional) Moving components avoided. The regulation is thus on the elegant way, namely aerodynamic.
Die genannten zusätzlichen Medienströme können auf jegliche Weise erzeugt werden. So kann beispielsweise über einen Nebenabtrieb vom Motor ein Frischluftverdichter vorgesehen werden, der eine entsprechende Frischluftmenge erzeugt und damit beispielsweise das Turbinenlaufrad beaufschlagt.The mentioned additional media streams can be generated in any way. Thus, for example via a power take-off from the engine a fresh air compressor can be provided, which generates a corresponding amount of fresh air and thus, for example, the turbine wheel applied.
Das Regeln eines Abgasturboladers besteht häufig darin, den Druck im Spiralkanal des Verdichtergehäuses einzustellen. Ist in einem solchen Falle der Druck im Spiralgehäuse des Verdichtergehäuses zu gering, so wird ein Mediumstrom – zusätzlich zu dem Abgasstrom – dem Turbinenrad zugeführt. Dieses erzeugt sodann eine höhere Leistung und gibt ein höheres Drehmoment an das Verdichterlaufrad ab, so dass dieses einen höheren Druck im Spiralkanal des Verdichtergehäuses erzeugt. Ist hingegen der Druck im Spiralkanal des Verdichtergehäuses zu hoch, so wird darauf verzichtet, einen Mediumstrom zusätzlich zum Abgasstrom dem Turbinenlaufrad zuzuführen.The Rules of an exhaust gas turbocharger is often the, Adjust pressure in the spiral channel of the compressor housing. Is in such a case the pressure in the volute of the Compressor housing too low, then a medium flow - in addition to the exhaust stream - the turbine wheel supplied. This then produces a higher power and gives a higher Torque to the compressor impeller, so that this higher Pressure generated in the spiral channel of the compressor housing. is however, the pressure in the spiral channel of the compressor housing too high, it is waived, a medium flow in addition to supply the exhaust stream to the turbine runner.
Auch ist es denkbar, das Turbinenrad derart auszulegen, dass es weniger Drehmoment erzeugt und an das Verdichterrad abgibt, als eigentlich notwendig wäre. Das Einstellen der „richtigen" Leistung des Turbinenrades wird dann dadurch bewirkt, dass der zusätzliche Mediumstrom entsprechend verändert wird, beispielsweise dadurch, dass dieses mit einem höheren beziehungsweise einem niedrigeren Durchsatz das Turbinenrad beaufschlagt.Also It is conceivable to design the turbine wheel so that it is less Torque generated and delivered to the compressor wheel, as actually would be necessary. Setting the "right" Power of the turbine wheel is then effected by the additional Medium current is changed accordingly, for example in that this with a higher or a lower flow rate applied to the turbine wheel.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:
Der
in der
Die
Welle
Das
Turbinenrad
Es
ist ferner ein Verdichtergehäuse
Die
Welle
Es
ist eine Regelungseinrichtung zum Regeln des Druckes der verdichteten
Luft vorgesehen. Diese umfasst einen Drucksensor
Der
vom Motor kommende Abgasstrom
Das
Verdichterrad
- 11
- Turbinenradturbine
- 22
- Verdichterradcompressor
- 33
- Wellewave
- 4.14.1
- Drucksensorpressure sensor
- 4.24.2
- zentrale Prozesseinheit (CPU)central Process unit (CPU)
- 4.34.3
- Mediumverdichtermedium compressor
- 4.44.4
- Mediumanschlussmedium connection
- 55
- Gleitlagerbearings
- 66
- Gleitlagerbearings
- 77
- Axiallagerthrust
- 88th
- Turbinengehäuseturbine housing
- 8.18.1
- Einlassstutzeninlet port
- 8.28.2
- Auslassstutzenoutlet
- 8.38.3
- Spiralkanalspiral channel
- 99
- Verdichtergehäusecompressor housing
- 9.19.1
- Ansaugstutzenintake
- 9.29.2
- Ringspaltannular gap
- 9.39.3
- Spiralkanalspiral channel
- 1010
- Lagergehäusebearing housing
- 10.110.1
- Öleinlassoil inlet
- 10.210.2
- Ölauslassoil outlet
- 2020
- eintretender Abgasstromincoming exhaust gas flow
- 2121
- austretender Abgasstromleaking exhaust gas flow
- 2222
- Mediumstrommedium flow
- 2323
- eintretender Frischluftstromincoming Fresh air flow
- 2424
- austretender Frischluftstromleaking Fresh air flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - WO 00/73630 A1 [0001] WO 00/73630 A1 [0001]
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8130 | Withdrawal |