DE102010026799A1

DE102010026799A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe

Info

Publication number: DE102010026799A1
Application number: DE201010026799
Authority: DE
Inventors: Christian Weber; Achim Hans Hinkelmann; Tobias Märkle; Michael-Stefan Staneff; Thomas Roider; Joachim Severin
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-07-10
Filing date: 2010-07-10
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Brennkraftmaschine, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung, insbesondere im Gehäuse einer Turbine eines Abgasturboladers, schwenkbar angeordnet ist und zum Beispiel den Öffnungsquerschnitt einer die Turbine umgehenden Bypassleitung abhängig vom verdichterseitigen Ladedruck steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist, der auf einer in der Abgasleitung drehbar gelagerten Welle befestigt ist, welche Welle außerhalb der Abgasleitung über einen Stellhebel und eine daran angelenkte Regelstange und einen linearen Stellmotor verstellbar ist. Zur Vermeidung von schwingungsbedingten Prasselgeräuschen in der Betätigungsvorrichtung wird vorgeschlagen, dass in den Kraftfluss zwischen der Welle (24) und der Regelstange (30) eine Zusatzmasse (26a, 26b, 26c, 26d) zur Systembedämpfung eingeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei gattungsgemäßen Betätigungsvorrichtungen können bedingt durch Lagerspiele und Gelenkspiele und angeregt durch betriebsbedingte Schwingungen der Brennkraftmaschine und durch Abgaspulsationen Geräusche auftreten, die insbesondere bei beginnender Abregelung des verdichterseitigen Ladedruckes bzw. bei einsetzendem Abheben der Abgasklappe von ihrem Ventilsitz in der Abgasleitung zu beobachten sind. Die Geräusche können u. a. durch hochfrequentes Anschlagen der Abgasklappe an ihren Ventilsitz verursacht sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit baulich und fertigungstechnisch einfachen Mitteln einer derartigen Geräuschentwicklung entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in den Kraftfluss zwischen der Welle und der Regelstange der Betätigungsvorrichtung eine Zusatzmasse zur Systembedämpfung, insbesondere zur akustischen Bedämpfung der Abgasklappe, eingeschaltet ist. Durch die Zusatzmasse gelingt es, ohne jegliche Beeinträchtigung der Ladedrucksteuerung oder -regelung, die die Geräusche verursachenden, hochfrequenten Schwingungen an der Abgasklappe wirkungsvoll zu eliminieren. Die Zusatzmasse könnte theoretisch an der Regelstange oder an einem Verbindungsstück zwischen der Regelstange und dem diese mit dem Stellhebel verbindenden Gelenk vorgesehen sein. Mit einer derartigen Zusatzmasse lässt sich somit eine Massenträgheit im Abgasklappensystem erzielen, die der Geräuschentwicklung etc. entgegenwirkt, wobei die Größe der Zusatzmasse in Verbindung mit deren Abstand zum Drehpunkt die induzierte Massenträgheit zur Systembedämpfung ergibt.
Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die Zusatzmasse unmittelbar an dem Stellhebel angeordnet ist, wodurch jegliches Lagerspiel oder Gelenkspiel im Kraftfluss der Betätigungsvorrichtung zuverlässig ausgeschaltet ist.
Baulich und fertigungstechnisch besonders günstig kann dabei die Zusatzmasse einstückig mit dem Stellhebel ausgeführt bzw. in diesen integriert sein.
Der Stellhebel kann des Weiteren als zweiarmiger Hebel ausgeführt sein, an dessen einem Ende die Regelstange angelenkt und an dessen anderem Ende die Zusatzmasse angeformt ist. Dabei können besonders bevorzugt beide Enden des Stellhebels mit einer Zusatzmasse ausgeführt sein, wobei die Verbindung zwischen der Welle und dem Stellhebel zumindest im Wesentlichen im Massenschwerpunkt des Stellhebels positioniert ist. Daraus resultiert eine feinfühlig ansprechende, verspannungsfreie Lagerung und Betätigung der Abgasklappe mit wirkungsvoller Schwingungstilgung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine dem Stand der Technik entsprechende Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einer Regelstange und einem Stellhebel, der über eine Welle auf eine schwenkbar angeordnete Abgasklappe innerhalb des Gehäuses einer Turbine eines Abgasturboladers wirkt,
2 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung als Einzelheit mit der teilweise dargestellten Regelstange und einem eine integrierte Zusatzmasse aufweisenden Stellhebel, der mit der die Abgasklappe tragenden Welle fest verbunden ist, und
3 und 4 ausschnittsweise alternative Abwandlungen zur Ausführungsform gemäß 2.
In der 1 ist eine dem Stand der Technik entsprechende Abgasturbolader-Anordnung 10 für aufgeladene Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen dargestellt, die jedoch nur soweit beschrieben ist, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Die Anordnung 10 weist eine in einem Gehäuse 12 drehbar angeordnete Abgasturbine (nicht ersichtlich) auf, die in bekannter Weise das Laufrad eines Verdichters 14 antreibt. Der Verdichter 14 saugt über die Leitungsanschlüsse 14a, 14b Verbrennungsluft an und fördert sie mit definiertem Ladedruck über eine nicht dargestellte Ladedruckleitung zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine.
Das die Abgasturbine beaufschlagende Abgas der Brennkraftmaschine wird über einen an das Gehäuse 12 angeschlossenen Abgaskrümmer 16 zugeführt und strömt anschließend über einen zentralen Abströmflansch 12a in das weiterführende Abgassystem der Brennkraftmaschine ab.
Innerhalb des Gehäuses 12 ist in an sich bekannter Weise eine Bypassleitung integriert, mittels der zur Regelung des verdichterseitigen Ladedruckes Abgas stromauf der Turbine direkt in den Abströmflansch 12a ableitbar ist.
Dazu ist in dem Gehäuse 12 eine Abgasklappe 18 (vgl. 2) einer allgemein mit 20 bezeichneten Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die an einem Stellarm 22 (2) befestigt ist und die in nicht dargestellter Weise mit einem den Öffnungsquerschnitt der Bypassleitung bestimmenden, im Gehäuse 12 integrierten Ventilsitz zusammenwirkt. Die Abgasklappe 18 kann entweder am Ventilsitz anliegend diesen verschließen oder beim Abregelvorgang zunehmend von diesem abheben und dementsprechend den Durchströmquerschnitt der Bypassleitung zunehmend öffnen.
Die Betätigungsvorrichtung 20 weist eine im Gehäuse 12 drehbar gelagerte und nach außen geführte Welle 24 auf, an der innerhalb des Gehäuses 12 die Abgasklappe 18 über den Stellarm 22 und außerhalb des Gehäuses 12 ein Stellhebel 26 (branchenüblich als Linkplate bezeichnet) befestigt ist. Die Befestigung des Stellarmes 22 kann zum Beispiel durch eine Schweißverbindung und die Befestigung des Stellhebels 26 durch eine Steck-Schraubverbindung hergestellt sein.
An dem Stellhebel 26 (vgl. auch 1) greift über eine Gelenkverbindung mit einem Gelenkbolzen 28 eine Regelstange 30 an, die mittels eines zum Beispiel elektrischen oder pneumatischen oder dergleichen Stellmotors 32 verstellbar ist und somit die Abgasklappe 18 zur Steuerung des Ladedruckes der Brennkraftmaschine entsprechend verschwenkt.
Der Stellhebel 26 (2) aus einer bevorzugt Stahllegierung ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet, dessen beide Enden 26a, 26b wie ersichtlich verbreitert sind und jeweils als empirisch oder auch rechnerisch abgestimmte bzw. ermittelte Zusatzmasse dienen, und zwar dergestalt, dass die Größe der Zusatzmasse in Verbindung mit deren Abstand zum Drehpunkt (bei 34) eine gewünschte Massenträgheit induziert, die wiederum zur gewünschten Systembedämpfung, insbesondere zur gewünschten akustischen Bedämpfung führt.
Dabei ist an dem in der Zeichnung der 2 oberen Ende 26b des Stellhebels 26 die Regelstange 30 über die Gelenkverbindung mit dem Gelenkbolzen 28 angelenkt. Die feste Verbindung (bei 34) des Stellhebels 26 mit der Welle 24 ist zwischen den beiden Enden 26a, 26b und etwa im Massenschwerpunkt des Stellhebels 26 positioniert (Stoßmittelpunkts-Prinzip), der sich aus der gewichtsdefinierten Ausbildung der Zusatzmassen bei 26a, 26b bestimmt.
Durch die an dem Stellhebel 26 an dessen Enden 26a, 26b angeordneten Zusatzmassen werden gegebenenfalls an der Abgasklappe 18 wirkende „Schwingungen” bedämpft bzw. eliminiert, die gegebenenfalls zu einem hochfrequenten Anschlagen (Prasselgeräusch) der Abgasklappe 18 an deren gehäusefestem Ventilsitz insbesondere bei beginnender Abregelung des Ladedruckes auftreten könnten.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Anstelle eines zweiarmigen Stellhebels 26 kann auch ein einarmiger Stellhebel 26 gemäß 1 der Zeichnung verwendet sein, an dem eine Zusatzmasse 26c im Bereich der Gelenkverbindung 28 angeformt (3) oder als separates Bauteil (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die Zusatzmasse 26d könnte ferner (4) mit dem Stellhebel 26 bei 34 vom Stellhebel 26 nach unten abragend auch an der Welle 24 befestigt sein. Die Zusatzmasse könnte gegebenenfalls auch alternativ oder zusätzlich im Bereich der Regelstange angeordnet sein, was in 4 lediglich äußerst schematisch und strichliert eingezeichnet ist (Bezugszeichen 26d')
Die beschriebene Abgasklappe 18 könnte des Weiteren auch außerhalb der Abgasturbine in einer stromauf liegenden Abgasleitung mit einer abzweigenden Bypassleitung angeordnet sein.

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung, insbesondere im Gehäuse einer Turbine eines Abgasturboladers, schwenkbar angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt einer Bypassleitung steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist, der auf einer in der Abgasleitung drehbar gelagerten Welle befestigt ist, welche Welle außerhalb der Abgasleitung über einen Stellhebel und eine daran angelenkte Regelstange verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftfluss zwischen der Welle (24) und der Regelstange (30) eine Zusatzmasse (26a, 26b, 26c, 26d), insbesondere zur Systembedämpfung im Bereich der Abgasklappe (18), eingeschaltet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (26a, 26b, 26c) unmittelbar an dem Stellhebel (26) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (26a, 26b, 26c) einstückig mit dem Stellhebel (26) ausgeführt ist oder als separates Bauteil mit dem Stellhebel (26) verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (26) als zweiarmiger Hebel ausgeführt ist, an dessen einem Ende (26b) die Regelstange (30) angelenkt und an dessen anderem Ende (26a) die Zusatzmasse angebunden oder angeformt ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (26a, 26b) des Stellhebels (26) mit einer Zusatzmasse ausgeführt sind und dass die Verbindung (bei 34) zwischen der Welle (24) und dem Stellhebel (26) zumindest im Wesentlichen im Massenschwerpunkt des Stellhebels (26) positioniert ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (26d) mittelbar oder unmittelbar mit der Regelstange (30) und/oder mit der Welle (24) verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (24) über den Stellhebel (26) eine daran angelenkte Regelstange (30) und einen Stellmotor (32) verstellbar ist.