DE102008045227A1

DE102008045227A1 - Verfahren zum vereinfachten Anbau einer Druckdose in einem Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102008045227A1
Application number: DE102008045227A
Authority: DE
Inventors: Chrstian Berger
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-12
Filing date: 2008-08-30
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-08-31
Also published as: DE102008045228A1; DE102008045227B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vereinfachten Anbau eines pneumatischen/hydraulischen Aktuators (4), insbesondere einer Druckdose, an einem Abgasturbolader (1), wobei der Aktuator (4) ein Wastegateventil oder eine variable Turbinengeometrie des Abgasturboladers (1) steuert, bei dem - das Wastegateventil oder die variable Turbinengeometrie in einen geschlossenen Zustand überführt werden, - ein Abstand (y) zwischen einem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel (2) und einer vordefinierten Anbauposition des Aktuators (4) am Abgasturbolader (1) ermittelt wird, - der separate Aktuator (4) mit einem vorbestimmten Kalibrierdruck beaufschlagt wird, - eine mit dem Aktuator (4) in Wirkverbindung stehende Aktuatorstange (3) an einer vordefinierten axialen Position (x) eine Markierung (8) bekommt, die dem Abstand (y) entspricht, und - der Aktuator (4) an den Abgasturbolader (1) angebaut und die Aktuatorstange (3) an der Markierung (8) mit dem Stellhebel (2) verbunden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum vereinfachten Anbau eines Aktuators, insbesondere einer Druckdose, an einem Abgasturbolader.
Aus der US 2007/0209363 ist ein Abgasturbolader bekannt, der zur Betätigung eines sogenannten Bypassventils eine Stellanordnung mit einem Stellstab verwendet. Der Stellstab weist dabei ein längliches Element auf, bei welchem zumindest ein Abschnitt ausreichend flexibel ausgebildet ist, um sich bei einer Verwendung um die Achse des länglichen Elementes biegen zu können. Hierdurch soll insbesondere ein bezüglich seiner Länge variierbarer Stellstab geschaffen werden, der in der Lage ist, gewisse Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.
Um die Betätigung eines Bypassventils bzw. einer variablen Turbinengeometrie an einem Abgasturbolader bewirken zu können, ist üblicherweise eine Stelleinrichtung, beispielsweise eine Druckdose vorgesehen, die über ein im Wesentlichen lineares Verbindungselement, beispielsweise eine Stange, mit einem Wastegasteventil bzw. der variablen Turbinengeometrie wirkungsverbunden ist. Um eine exakte Steuerung des Wastegateventils bzw. der variablen Turbinengeometrie gewährleisten zu können, muss bei einer Erstmontage der Stelleinrichtung bzw. bei einem Austausch derselben ein das Wastegateventil bzw. die variable Turbinengeometrie verstellendes Gestänge jedes Mal erneut justiert werden, was einen erheblichen Justier- und Montageaufwand begründet.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Verfahren anzugeben, mit welchem der Anbau eines Aktuators, das heißt beispielsweise einer als Druckdose ausgebildeten Stelleinrichtung, an einem Abgasturbolader vereinfacht werden kann, so dass eine jeweils aufwändige Justierung und ein damit einhergehender hoher Montageaufwand vermieden werden können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Aktuator, insbesondere bei einem pneumatischen Aktuator, beispielsweise bei einer Druckdose, zur Betätigung eines Wastegateventils bzw. einer variablen Turbinengeometrie an einem Abgasturbolader, eine mit dem Aktuator in Wirkverbindung stehende Aktuatorstange bereits vor dem Anbau des Aktuators am Abgasturbolader so zu markieren, dass der Aktuator in einem späteren Fertigungsschritt einfach am Abgasturbolader angebaut und an der Markierung mit einem Stellhebel des Wastegateventils bzw. der variablen Turbinengeometrie verbunden werden kann. Hierzu wird zunächst das abgasturboladerseitige Wastegateventil oder die abgasturboladerseitige variable Turbinengeometrie in einen definierten, vorzugsweise in einen geschlossenen, Zustand überführt. Anschließend wird ein Abstand y zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel und einer vordefinierten Anbauposition des Aktuators am Abgasturbolader ermittelt. Der zunächst noch separate Aktuator, beispielsweise die pneumatische Druckdose, wird anschließend mit einem vorbestimmten Kalibrierdruck beaufschlagt, der ein vordefiniertes Ausfahren der Aktuatorstange bewirkt. Bei einer elektrischen Stelleinrichtung wird hierbei selbstverständlich der Aktuartor über eine zugehörige Steuerelektronik in eine vordefinierte Soll-Position verstellt. Dabei bekommt die Aktuatorstange an einer vordefinierten axialen Position x eine Markierung, die dem Abstand zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel und der Anbauposition für den Aktuator am Abgasturbolader entspricht. Bei der anschließenden Montage des Aktuators am Abgasturbolader kann nunmehr die Aktuatorstange an der Markierung x mit dem Stellhebel des Wastegateventils bzw. der variablen Turbinengeometrie verbunden werden, ohne dass eine erneute aufwändige Justierung erforderlich ist. Hierdurch lassen sich nicht nur geometrische Toleranzen der Einzelteile, sondern auch Toleranzen der Kennlinie einer in dem Aktuator verbauten Feder ausgleichen. Wenn dabei in einem parallelen Prozess auch turboladerseitig die Toleranzen für die Position des Stellhebels relativ zur Befestigung des Aktuators ausgeglichen werden, kann auch im Austauschfall ein defekter Aktuator ohne weitere Einstellarbeiten durch einen neuen Aktuator ersetzt werden. Gleichfalls entfallen durch das erfindungsgemäße Verfahren auch in der Endmontage des Abgasturboladers die Einstellarbeiten am Wastegateventil bzw. an der variablen Turbinengeometrie, so dass insgesamt mit einer kostengünstigeren Fertigung bzw. einer kostengünstigeren Reparatur gerechnet werden kann. Von besonderem Vorteil hierbei ist, dass die beiden Abstände x und y auf ein vordefiniertes Maß, beispielsweise 100 mm mit einer Genauigkeit von +/– 0,1 mm, kalibriert werden, wodurch der derart justierte Aktuator an unterschiedliche Abgasturbolader anbaubar ist, ohne dass hierbei jeweils eine neue Justierung erfolgen müsste.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird die Markierung an der Aktuatorstange durch ein gestanztes Loch hergestellt. Ein derartiges gestanztes Loch kann dabei nicht nur zur Markierung dienen, sondern zugleich als Verbindungsöffnung, beispielsweise zur Aufnahme einer Schraube, um eine Verbindung zum Stellhebel des Wastegateventils bzw. der variablen Turbinengeometrie herstellen zu können. Wird die Markierung an der Aktuatorstange durch ein derartiges Loch hergestellt, so können insbesondere weitere Bearbeitungsschritte zum Herstellen der Verbindung mit dem turboladerseitigen Stellhebel vermieden werden, was den Austausch des Aktuators bzw. die Erstmontage desselben am Abgasturbolader deutlich vereinfacht.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1a–c einzelne Schritte eines Verfahrens zum vereinfachten Anbau eines Aktuators an einem Abgasturbolader.
Entsprechend der 1c, weist ein Abgasturbolader 1, eine variable Turbinengeometrie bzw. ein Wastegateventil auf, welches über einen damit verbundenen Stellhebel 2 einstellbar ist. Verbunden ist dabei der Stellhebel 2 mit einer Aktuatorstange 3 eines Aktuators 4, der beispielsweise als hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Aktuator ausgebildet sein kann. Besonders bevorzugt ist dabei die Ausbildung des Aktuators 4 als sogenannte Druckdose.
Wird der Aktuator 4 mit Druck beaufschlagt, verstellt sich die Aktuatorstange 3 in vorzugsweise axialer Richtung, was zu einem Verdrehen des damit wirkungsverbundenen Stellhebels 2 und damit zu einem Verstellen des Wastegateventils bzw. der variablen Turbinengeometrie führt. Der Aktuator 4 ist dabei gemäß der 1c vorzugsweise an einer Verdichterseite 5 des Abgasturboladers 1 angeordnet, während die variable Turbinengeometrie bzw. das Wastegateventil vorzugsweise an einer Turbinenseite 6 des Abgasturboladers 3 angeordnet sind. Beim erstmaligen Anbau des Aktuators 4 am Abgasturbolader 1 sowie bei einem Austausch desselben, ist dabei bisher ein aufwändiges Justieren bzw. Einstellen der Aktuatorstange 3 bzw. des Stellhebels 2 erforderlich. Um hier eine Vereinfachung schaffen zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren zum vereinfachten Anbau des Aktuators 4 am Abgasturbolader 1 vorgeschlagen:
Bei dem Verfahren wird zunächst das Wastegateventil bzw. die variable Turbinengeometrie des Abgasturboladers 1 in eine geschlossene Stellung überführt, was mit einer vordefinierten Position des Stellhebels 2 (vgl. 1a) einhergeht. Anschließend wird ein Abstand y zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel 2 und einer vordefinierten Anbauposition des Aktuators 4 am Abgasturbolader 1 (vgl. 1a) ermittelt. Die vordefinierte Anbauposition des Aktuators 4 am Abgasturbolader 1 kann dabei beispielsweise über eine Haltekonsole 7, über welche der Aktuator 4 am Abgasturbolader 1 befestigt wird, definiert werden.
In einem separaten Arbeitsschritt, wird der noch nicht am Abgasturbolader 1 angeordnete Aktuator 4, sofern es sich bei diesem beispielsweise um eine Druckdose handelt, mit einem vorbestimmten Kalibrierdruck, beispielsweise mit 200 mbar, beaufschlagt, was zu einer entsprechenden Ausfahrbewegung der Aktuatorstange 3 führt. Ist der separate Aktuator 4 als elektrischer Aktuartor 4 ausgebildet, so wird er über eine zugehörige Steuerelektronik in eine vordefinierte Soll-Position verstellt. Unter Beaufschlagung des Aktuators 4 mit dem vordefinierten Kalibrierdruck bzw. einem korrespondierenden elektronischen Steuerbefehl, bekommt die Aktuatorstange an einer vordefinierten axialen Position eine Markierung 8, die mit einem Abstand x vom Aktuator 4 beabstandet ist, der dem Abstand y zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel 2 und der Anbauposition für den Aktuator 4 am Abgasturbolader 1 entspricht. Die Markierung 8 an der Aktuatorstange 3 kann beispielsweise durch ein gestanztes Loch oder auf andere Weise hergestellt werden. Anschließend wird der Aktuator 4 an den Abgasturbolader 1 angebaut und die Aktuatorstange 3 an der Markierung 8 mit dem Stellhebel 2 verbunden.
Da der Abstand x bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Abstand y entspricht, kann der Aktuator 4 ohne erneute Justierung, insbesondere bei der Erstmontage oder bei einem Austausch, am Abgasturbolader 1, das heißt insbesondere an der Haltekonsole 7 angebaut werden. Somit kann sowohl die Montage als auch ein Austausch des Aktuators 4 deutlich vereinfacht werden, wobei darüber hinaus die Möglichkeit eröffnet wird, den Aktuator 4 separat vorzufertigen und zu kalibrieren und vorgefertigtem bzw. kalibriertem Zustand in einfacher Weise mit dem Abgasturbolader 1 zu verbinden. Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die beiden Abstände x und y vorab auf ein vordefiniertes Maß, beispielsweise 100 mm mit einer Genauigkeit von +/– 0,1 mm, kalibriert werden, wodurch der derart justierte Aktuator 4 an unterschiedliche Abgasturbolader 1 anbaubar ist, ohne dass hierbei jeweils eine neue Justierung erfolgen müsste. Es ist somit möglich, die Aktuatoren 4 und die Abgasturbolader 1 separat vorzufertigen und zu justieren, so dass ein anschließender Zusammenbau einfach und vor allem ohne erneute Justierung erfolgen kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich nicht nur geometrische Toleranzen der Einzelteile, beispielsweise der Aktuatorstange 3 bzw. des Aktuators 4, sondern auch Toleranzen einer Kennlinie einer im Aktuator verbauten Feder 9 ausgleichen. Generell entfallen bei den erfindungsgemäßen Verfahren durch die separate Justierung der Druckdose 4 sämtliche Einstellarbeiten am Wastegateventil bzw. an der variablen Turbinengeometrie beim Anbau des Aktuators 4 am Abgasturbolader 1.

1: Abgasturbolader
2: Stellhebel
3: Aktuatorstange
4: Aktuator
5: Verdichterseite
6: Turbinenseite
7: Haltekonsole
8: Markierung
9: Feder
x, y: Abstände

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2007/0209363 [0002]

Claims

Verfahren zum vereinfachten Anbau eines pneumatischen/hydraulischen Aktuators (4), insbesondere einer Druckdose, an einem Abgasturbolader (1), wobei, der Aktuator (4) ein Wastegateventil oder eine variable Turbinengeometrie des Abgasturboladers (1) steuert, bei dem – das Wastegateventil oder die variable Turbinengeometrie in einen geschlossenen Zustand überführt werden, – ein Abstand (y) zwischen einem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel (2) und einer vordefinierten Anbauposition des Aktuators (4) am Abgasturbolader (1) ermittelt wird, – der separate Aktuator (4) mit einem vorbestimmten Kalibierdruck beaufschlagt wird, – eine mit dem Aktuator (4) in Wirkverbindung stehende Aktuatorstange (3) an einer vordefinierten axialen Position (x) eine Markierung (8) bekommt, die dem Abstand (y) zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel (2) und der Anbauposition für den Aktuator (4) am Abgasturbolader (1) entspricht, und – der Aktuator (4) an den Abgasturbolader (1) angebaut und die Aktuatorstange (3) an der Markierung (8) mit dem Stellhebel (2) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierdruck 200 mbar beträgt.
Verfahren zum vereinfachten Anbau eines elektrischen Aktuators (4) an einem Abgasturbolader (1), wobei der Aktuator (4) ein Wastegateventil oder eine variable Turbinengeometrie des Abgasturboladers (1) steuert, bei dem – das Wastegateventil oder die variable Turbinengeometrie in einen geschlossenen Zustand überführt werden, – ein Abstand (y) zwischen einem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel (2) und einer vordefinierten Anbauposition des Aktuators (4) am Abgasturbolader (1) ermittelt wird, – der separate Aktuator (4) über eine zugehörige Steuerelektronik in eine vordefinierte Soll-Position verstellt wird, – eine mit dem Aktuator (4) in Wirkverbindung stehende Aktuatorstange (3) an einer vordefinierten axialen Position (x) eine Markierung (8) bekommt, die dem Abstand (y) zwischen dem mit dem geschlossenen Wastegateventil oder mit der geschlossenen variablen Turbinengeometrie in Wirkverbindung stehenden Stellhebel (2) und der Anbauposition für den Aktuator (4) am Abgasturbolader (1) entspricht, und – der Aktuator (4) an den Abgasturbolader (1) angebaut und die Aktuatorstange (3) an der Markierung (8) mit dem Stellhebel (2) verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbauposition des Aktuators (4) am Abgasturbolader (1) durch eine Haltekonsole (7) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (8) an der Aktuatorstange (3) durch ein gestanztes Loch hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (x) und (y) für zumindest zwei Abgasturbolader auf ein vordefiniertes einheitliches Maß eingestellt werden.