DE102009050182A1

DE102009050182A1 - Abgasturboladergehäuse mit einem verschließbaren Strömungskanal

Info

Publication number: DE102009050182A1
Application number: DE102009050182A
Authority: DE
Inventors: Matthäus KAUFMANN; Alexander Dr. Kobor
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Abgasturboladergehäuse (1) mit einem verschließbaren Strömungskanal (2), wobei zum Verschließen eine schwenkbare Klappe (3) mit einem Verschlussteller (8) vorgesehen ist, wobei der Verschlussteller (8) auf einer dem Strömungskanal (2) zugewandten Seite eine erste Dichtfläche (4) aufweist, die in geschlossenem Zustand auf einer gehäuseseitigen, korrespondierenden zweiten Dichtfläche (5) aufliegt und wobei zwischen der ersten Dichtfläche (4) und der zweiten Dichtfläche (5) ein Dichtelement (6) anordenbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die kundenrelevante Anfahrdynamik deutlich erhöht und der über die Laufzeit möglicherweise auftretende Paarungsverschleiß bzw. Verzug der Regelklappe ausgeglichen und so die Dichtheit bzw. der geforderte rasche Ladedruckaufbau über die Laufzeit gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasturboladergehäuse mit einem verschließbaren Strömungskanal mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei z. B. mehrstufigen Abgasturboladersystemen benötigt man zur Führung bzw. Schaltung, des heißen Abgasmassenstroms aus einer Brennkraftmaschine Regelklappen, sog. Abgasklappen oder Wastegateklappen, welche in der Lage sind, den Abgasstrom, je nach Betriebssituation (ein- oder mehrstufig) zu jenem Abgasturbolader zu leiten, welcher für den gewünschten Betriebspunkt im Brennkraftmaschinenbetrieb gerade benötigt wird. So wird z. B. bei einem zweistufigen Aufladesystem eine Regelklappe eingesetzt, welche das Abgas aus der Brennkraftmaschine, bei niedrigen Drehzahlen dem kleinen Abgasturbolader, der für die Dynamik des Systems verantwortlich ist, zugeleitet und durch Öffnen der Klappe der Abgasmassenstrom an die große Turbine, die verantwortlich für die Erreichung der Leistungsziele ist, freigibt. Diese Regelorgane können prinzipiell auch frischluftseitig verwendet werden, z. B. um einem Verdichter zu umgehen.
Solche abgasseitigen Regelklappen müssen infolge sehr hoher thermischer Wechselbelastung entsprechend robust ausgelegt sein, damit es im Brennkraftmaschinenbetrieb über die Lebensdauer zu keiner Fehlfunktion (erhöhte Leckage, Feststecken der Regelklappe usw.) kommt. Die Abdichtung zwischen Verschlussteller und Dichtfläche erfolgt in üblicher Weise Metall auf Metall. Für die Anfahrdynamik hat die Dichtheit des Klappentellers im geschlossenen Zustand jedoch einen sehr hohen Einfluss.
Eine gattungsgemäße Regelklappe ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 49 287 A1 , von der diese Erfindung ausgeht, bekannt. Aus der DE 101 49 287 A1 ist eine Abgasturboladeranordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Abgasturboladeranordnung bekannt. Diese besteht aus zumindest einem Abgasturbolader mit zumindest einem Abgaseinströmbereich und zumindest einem Abgassammler mit zumindest einem Abgasausströmbereich. Der Abgaseinströmbereich ist stromab an den Abgasausströmbereich angeordnet und eine Regelklappe zum an- und abschalten des Abgasmasssenstroms vom Abgasausströmbereich in den Abgaseinströmbereich ist in dem Abgaseinströmbereich angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Regelklappe auch im Abgasturboladergehäuse angeordnet sein. Zum Verschließen des Strömungskanals ist die Regelklappe schwenkbar und weist einen Verschlussteller auf, wobei der Verschlussteller auf der dem Strömungskanal zugewandten Seite eine erste Dichtfläche aufweist, die in geschlossenem Zustand auf einer gehäuseseitigen, korrespondierenden zweiten Dichtfläche aufliegt.
Bedingt durch die Metall-auf-Metall-Paarung der zwei Dichtflächen ist die Dichtheit bei geschlossener Regelklappe begrenzt. Die Leckage bei geschlossener Regelklappe führt in nachteilhafter Weise zu einer reduzierten Anfahrdynamik. Weiter kann es über die Laufzeit durch die hohen thermischen Belastungen zum Verzug des Verschlusstellers oder der Dichtflächen kommen. Dies führt zu ungünstig hohen Leckagen. Dadurch kann jener, für die Dynamik einer Brennkraftmaschine so wichtige Ladedruckaufbau nicht mehr optimal dargestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dichtheit einer gattungsgemäßen Regelklappe dauerhaft zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die kundenrelevante Anfahrdynamik deutlich erhöht. Bedingt durch das Dichtelement kann der über die Laufzeit der Brennkraftmaschine bzw. des Abgasturboladers auftretende Paarungsverschleiß bzw. der Verzug des Verschlusstellers ausgeglichen und so die Dichtheit bzw. der geforderte rasche Ladedruckaufbau über die Laufzeit gewährleistet werden.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 2 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 wird eine besonders gute Dichtheit über die gesamte Dichtfläche erzielt.
Die Ausführungsvarianten gemäß der Patentansprüche 5 und 6 sind besonders bevorzugte Ausführungsformen.
Selbstverständlich kann gem. Patentanspruch 7 die erfindungsgemäße Ausgestaltung sowohl turbinenseitig und/oder verdichterseitig zum Einsatz kommen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von 4 Ausführungsbeispielen in 5 Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement mit einer Einbaulage;
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement mit einer Einbaulage;
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement;
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement;
5 zeigt eine Aufsicht auf eine Einbausituation für ein erfindungsgemäßes Abgasturboladergehäuse.
Im Folgenden gelten in den 1 bis 5 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement 6 sowie rechts daneben mit einer Einbaulage. Das Dichtelement 6 ist für ein Abgasturboladergehäuse 1 vorgesehen mit einem verschließbaren Strömungskanal 2, wie z. B. einem Bypass-Kanal, dargestellt in 5. Zum Verschließen des Strömungskanals ist eine schwenkbare Klappe 3 mit einem Verschlussteller 8 vorgesehen ist. Der Verschlussteller 8 weist auf einer dem Strömungskanal 2 zugewandten Seite eine erste Dichtfläche 4 auf, die in geschlossenem Zustand auf einer gehäuseseitigen, korrespondierenden zweiten Dichtfläche 5 aufliegt. Erfindungsgemäß ist zwischen der ersten Dichtfläche 4 und der zweiten Dichtfläche 5 das Dichtelement 6 anordenbar.
Das Dichtelement 6 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel in einer Vertiefung 7 der ersten und/oder zweiten Dichtfläche 4, 5 anordenbar. Weiter ragt das Dichtelement 6 aus der Vertiefung 7 hervor und ist elastisch verformbar. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6 rund ausgeformt und weist einen in etwa V-förmigen Querschnitt auf. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Dichtelement 6 einen ringförmigen oder C-förmigen oder O-förmigen Querschnitt aufweisen.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Dichtelement 6. In diesem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist das Dichtelement 6 einen C-förmigen Querschnitt auf, wobei die Einbausituation identisch mit der aus 1 ist.
3 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ohne Einbausituation, wobei es sich bei diesem dritten Ausführungsbeispiel um eine sog. Blechsickendichtung handelt.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem es sich wiederum eine Blechsickendichtung handelt. Auch in 4 ist die Einbausituation für das Dichtelement 6 nicht dargestellt. Da Blechsickendichtungen dem Fachmann allgemein bekannt sind, sind diese hier nicht näher erläutert.
5 zeigt in einer dreidimensionalen Aufsicht auf einen Schnitt durch das Abgasturboladergehäuse 1 die Einbausituation für ein Dichtelement 6 für zwei Alternativen, Verbau in der ersten Dichtfläche 4 oder in der zweiten Dichtfläche 5. In dem Schnitt durch das Abgasturboladergehäuse 1 ist ein verschließbarer Strömungskanal 2 erkennbar. Zum Verschließen des Strömungskanals 2 ist die schwenkbare Klappe 3 mit dem Verschlussteller 8 vorgesehen. Der Verschlussteller 8 weist auf seiner dem Strömungskanal 2 zugewandten Seite die erste Dichtfläche 4 auf, die in geschlossenem Zustand auf der gehäuseseitigen, korrespondierenden zweiten Dichtfläche 5 aufliegt.
Erfindungsgemäß ist zwischen der ersten Dichtfläche 4 und der zweiten Dichtfläche 5 das Dichtelement 6 anordenbar. Für diese Anordnung gibt es zwei Alternativen, wobei in der ersten Alternative das Dichtelement 6 an den Verschlussteller 8 in einer Vertiefung 7 angeordnet ist. Das Dichtelement 6 weist seinerseits einen V-förmigen Querschnitt auf. Die Einbaulage für die Alternative 1 in den Verschlussteller 8 ist in einem stark vergrößerten Maßstab in einem separaten Kästchen dargestellt.
Das gleiche gilt für die zweite Alternative, bei der das Dichtelement 6 in der gehäuseseitigen, zweiten Dichtfläche 5 angeordnet ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6 in einer Vertiefung 7 angeordnet und weist einen V-förmigen Querschnitt auf. Die beiden Alternativen können entweder separat aber auch gleichzeitig zum Einsatz kommen.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung sowohl turbinenseitig und/oder verdichterseitig zum Einsatz kommen.
Neben den hier genannten Ausführungsbeispielen kann das Dichtelement 6 auch noch eine Vielzahl anderer Querschnitte aufweisen, die im Einzelnen nicht erläutert werden. Das Dichtelement 6 ist beispielsweise aus einem Federstahl herstellbar.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturboladergehäuse
2: Strömungskanal
3: Klappe
4: erste Dichtfläche
5: zweite Dichtfläche
6: Dichtelement
7: Vertiefung
8: Verschlussteller

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10149287 A1 [0004, 0004]

Claims

Abgasturboladergehäuse (1) mit einem verschließbaren Strömungskanal (2), wobei zum Verschließen eine schwenkbare Klappe (3) mit einem Verschlussteller (8) vorgesehen ist, wobei der Verschlussteller (8) auf einer dem Strömungskanal (2) zugewandten Seite eine erste Dichtfläche (4) aufweist, die in geschlossenem Zustand auf einer gehäuseseitigen, korrespondierenden zweiten Dichtfläche (5) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Dichtfläche (4) und der zweiten Dichtfläche (5) ein Dichtelement (6) anordenbar ist.
Abgasturboladergehäuse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) in einer Vertiefung (7) in der ersten Dichtfläche (4) und/oder zweiten Dichtfläche (5) anordenbar ist.
Abgasturboladergehäuse nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) aus der Vertiefung (7) hervorsteht und elastisch deformierbar ist.
Abgasturboladergehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) weitgehend rund oder elliptisch ist.
Abgasturboladergehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) einen ringförmigen oder C-förmigen oder U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweist.
Abgasturboladergehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) eine Blechsickendichtung ist.
Abgasturboladergehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei das Abgasturboladergehäuse eine Turbinenseite und eine Verdichterseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (2) und die schwenkbare Klappe (3) turbinenseitig und/oder verdichterseitig anordenbar ist.