DE102012023802A1

DE102012023802A1 - Abgasturbolader mit einer Abgasleitvorrichtung

Info

Publication number: DE102012023802A1
Application number: DE201210023802
Authority: DE
Inventors: Andreas Weber; Bernd Schäfer; Lajos Harai; Aleksander Firuta; Marco Häring; Stephan Osmialowksi
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG; Audi Hungaria Motor Kft
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG; Audi Hungaria Kft
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: DE102012023802B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einer Abgasleitvorrichtung (2), die eine Stelleinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts durch die Abgasleitvorrichtung (2) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung mehrere miteinander wirkverbundene Ventilelemente (9, 11) aufweist, die in ihrer Geschlossenstellung jeweils mit einem zugeordneten Ventilsitz (10, 12) in Dichtverbindung stehen, wobei wenigstens eines der Ventilelemente (9, 11) auf der stromaufwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes (10) und wenigstens ein weiteres der Ventilelemente (9, 11) auf der stromabwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes (12) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einer Abgasleitvorrichtung, die eine Stelleinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts durch die Abgasleitvorrichtung aufweist.
Der Abgasturbolader ist beispielsweise einer Brennkraftmaschine zugeordnet. Selbstverständlich kann er jedoch auch in anderen Einsatzgebieten Anwendung finden. Der Abgasturbolader weist eine Turbine sowie einen Verdichter auf. Dem Abgasturbolader beziehungsweise seiner Turbine wird Abgas, insbesondere Abgas der Brennkraftmaschine, zugeführt. Mittels der Turbine wird dem Abgas üblicherweise zunächst Enthalpie entnommen und in Strömungsenergie umgewandelt. Diese Strömungsenergie wird nachfolgend in Rotationsenergie umgesetzt. Die dem Abgas mittels der Turbine entnommene Energie wird zum Antreiben des Verdichters verwendet. Dieser dient zum Verdichten von Luft, insbesondere Frischluft, aus einer Umgebung des Abgasturboladers, welche dann der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Leistungsdichte, die Effizienz und/oder der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine deutlich verbessert werden.
Jedoch ist der Betrieb des Abgasturboladers nicht in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit denselben Betriebsparametern sinnvoll. Aus diesem Grund ist die Abgasleitvorrichtung vorgesehen, mittels welcher beispielsweise Abgas stromaufwärts der Turbine entnommen und um die Turbine herumgeführt werden kann. Die Abgasleitvorrichtung ist in diesem Fall als Abgasbypassvorrichtung ausgebildet und kann auch als Wastegate bezeichnet werden. Alternativ kann die Abgasleitvorrichtung auch als Abgasrückführungsvorrichtung ausgebildet sein, mittels welcher der Brennkraftmaschine zumindest ein Teil des von ihr ausgestoßenen Abgases erneut zugeführt werden kann, insbesondere zusammen mit Frischluft. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die als Abgasbypassvorrichtung ausgebildete Abgasleitvorrichtung eingegangen. Stets ist jedoch eine analoge Ausbildung als Abgasrückführungsvorrichtung möglich.
Die Abgasleitvorrichtung weist die Stelleinrichtung zum Einstellen des Durchströmungsquerschnitts auf. Soll – im Falle der Abgasbypassvorrichtung – das gesamte dem Abgasturbolader zugeführte Abgas die Turbine durchströmen beziehungsweise überströmen, so wird die Abgasleitvorrichtung auf einen kleinen Durchströmungsquerschnitt, insbesondere einen Durchströmungsquerschnitt von Null, eingestellt. Soll dagegen ein großer Teil des Abgases um die Turbine herumgeführt werden, so wird der Durchströmungsquerschnitt vergrößert, insbesondere auf einen maximalen Durchströmungsquerschnitt. Entsprechend ist die Abgasleitvorrichtung vollständig oder zumindest teilweise zum Durchströmen durch das Abgas freigegeben. Analog kann auf diese Art und Weise der Massendurchsatz des in die Brennkraftmaschine zurückgeführten Abgases eingestellt werden.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Abgasleitvorrichtungen ist ein Ventilteller vorgesehen, welcher in einer Geschlossenstellung mit einem Ventilsitz zum Verschließen der Abgasleitvorrichtung zusammenwirkt. Der Ventilteller ist über einen Hebel an einer drehbeweglich gelagerten Welle befestigt. Durch ein Verdrehen der Welle kann der Ventilteller verlagert und mithin der Durchströmungsquerschnitt eingestellt werden. Dabei ergeben sich jedoch große Lagerkräfte und/oder Stellkräfte, welche beispielsweise wenigstens teilweise durch einen von dem Abgas erzeugten Gegendruck hervorgerufen werden. Dies führt zu einer hohen Flächenpressung in einem ohnehin mit hoher Temperatur beaufschlagten Bereich des Abgasturboladers.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Abgasturbolader vorzustellen, welcher den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere die Belastung der Abgasleitvorrichtung reduziert, sodass eine höhere Dauerfestigkeit des Abgasturboladers realisiert ist.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung mehrere miteinander wirkverbundene Ventilelemente aufweist, die in ihrer Geschlossenstellung jeweils mit einem zugeordneten Ventilsitz in Dichtverbindung stehen, wobei wenigstens eines der Ventilelemente auf der stromaufwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes und wenigstens ein weiteres der Ventilelemente auf der stromabwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes angeordnet ist. Kern der Erfindung sind also die mehreren Ventilelemente, welche derart in den Ventilsitzen vorliegen, dass sie strömungstechnisch gesehen, also insbesondere auf die Strömungsrichtung beziehungsweise Hauptströmungsrichtung bezogen, in unterschiedliche Richtungen zum Vergrößern beziehungsweise Verkleinern des Durchströmungsquerschnitts verlagerbar sind. Unter der Strömungsrichtung ist dabei eine Durchströmungsrichtung der Abgasleitvorrichtung zu verstehen, die vorliegt, wenn alle Ventilelemente aus ihrer Geschlossenstellung herausverlagert sind, sodass der Durchströmungsquerschnitt der Abgasleitvorrichtung größer als Null ist.
Weil die Abgasleitvorrichtung insbesondere zum Herumführen von Abgas um die Turbine des Abgasturboladers vorgesehen ist, soll also insbesondere die stromaufwärts liegende Seite strömungstechnisch vor der Turbine und die stromabwärts liegende Seite strömungstechnisch nach der Turbine angeschlossen sein. Entsprechend liegt auf der stromaufwärts liegenden Seite üblicherweise ein höherer Abgasdruck vor als auf der stromabwärts liegenden Seite. Aus diesem Grund ergibt sich bei einem Durchströmungsquerschnitt von größer als Null ein Abgasstrom durch die Abgasvorrichtung von der stromaufwärts liegenden Seite hin zu der stromabwärts liegenden Seite.
Weil die Ventilelemente miteinander wirkverbunden sind, wirkt sich eine auf eines der Ventilelemente wirkende Kraft auf zumindest ein weiteres der Ventilelemente, insbesondere alle weiteren Ventilelemente, aus. Es ist nun vorgesehen, dass das wenigstens eine der Ventilelemente stromaufwärts und das zumindest eine weitere der Ventilelemente auf der stromabwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes vorliegt. Entsprechend drängt der Abgasdruck die Ventilelemente in unterschiedliche Richtungen. Insbesondere wird das wenigstens eine der Ventilelemente, das stromaufwärts vorgesehen ist, in seine Geschlossenstellung und das weitere der Ventilelemente, das stromabwärts vorliegt, aus der Geschlossenstellung herausgedrängt. Die dabei wirkenden Kräfte ergeben sich aus dem auf das jeweilige Ventilelement wirkenden Druck sowie dessen mit dem Druck beaufschlagten Fläche.
Bedingt durch die Wirkverbindung zwischen den Ventilelementen heben sich die dabei an den Ventilelementen angreifenden Kräfte zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, auf. Entsprechend wird ein Ausgleich der von dem Abgas beziehungsweise dem Abgasdruck hervorgerufenen Kräfte auf die Ventilelemente erzielt. Somit kann der Durchströmungsquerschnitt durch die Abgasleitvorrichtung mit einer lediglich geringen Stellkraft eingestellt werden. Gemäß den vorstehenden Ausführungen hängen die wirkenden Kräfte von dem Druck und der druckbeaufschlagten Fläche ab. Somit kann durch eine entsprechende Wahl der Flächen ein weitgehender oder sogar vollständiger Kraftausgleich erzielt werden. Besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der stromaufwärts liegenden Ventilelemente der Anzahl der stromabwärts liegenden Ventilelemente. Insbesondere ist bevorzugt die Anzahl der Ventilelemente gerade, wenn die stromaufwärts gerichteten Flächen der Ventilelemente gleich sind. Auf diese Art und Weise wird ein nahezu vollständiger Ausgleich der auf die Ventilelemente wirkenden Kräfte erzielt. Selbstverständlich ist bei entsprechender Wahl der druckbeaufschlagten Flächen jedoch auch mit einer ungeraden Anzahl der genannte Effekt erzielbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die, insbesondere als Ventilteller ausgebildeten Ventilelemente an einer Schubstange befestigt sind und über diese miteinander in Wirkverbindung stehen, sodass sie gemeinsam in axialer Richtung verlagerbar sind. Die Schubstange ist in axialer Richtung bevorzugt starr ausgebildet, sodass lediglich ein gemeinsames Verlagern der Ventilelemente bewirkt werden kann. Zudem werden die an wenigstens einem der Ventilteller angreifenden Kräfte auf die weiteren Ventilteller übertragen, sodass die vorstehend beschriebene wenigstens teilweise Kompensation der Abgaskräfte erzielt wird. Das Verlagern der Ventilelemente ist lediglich in axialer Richtung vorgesehen. Zu diesem Zweck wird auch die Schubstange in axialer Richtung bewegt. Es ist also zum Verlagern der Ventilelemente keine Drehbewegung einer Welle notwendig, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Entsprechend entfällt auch die Hebelwirkung, welche zu den hohen Flächenpressungen führen kann. Das bedeutet insbesondere, dass die Lagerreaktionskräfte verringert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eines der Ventilelemente zwischen einer stromaufwärts angeordneten ersten Einlasskammer und einer stromabwärts angeordneten ersten Auslasskammer angeordnet ist und in Richtung der ersten Einlasskammer öffenbar ist. Die erste Einlasskammer ist mithin stromaufwärts der Turbine, die erste Auslasskammer stromabwärts der Turbine angeschlossen. Entsprechend durchströmt das Abgas bei demgemäß angeordnetem Ventilelement zunächst in die erste Einlasskammer, anschließend über das Ventilelement in die erste Auslasskammer und aus dieser wieder aus der Abgasleitvorrichtung heraus. Der Ventilsitz liegt zwischen der ersten Einlasskammer und der ersten Auslasskammer vor. Soll das das Ventilelement aufweisende Ventil geöffnet, das Ventilelement also aus seiner Geschlossenstellung in seine Offenstellung verlagert werden, so erfolgt dieses Verlagern in Richtung der ersten Einlasskammer und mithin entgegen der Hauptströmungsrichtung des Abgases. Auch eine Ausführungsform mit umgekehrter Verlagerungsrichtung ist jedoch ohne Weiteres realisierbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein weiteres der Ventilelemente zwischen einer stromaufwärts angeordneten zweiten Einlasskammer und einer stromabwärts angeordneten zweiten Auslasskammer angeordnet ist und in Richtung der zweiten Auslasskammer öffenbar ist. Für die zweite Einlasskammer und die zweite Auslasskammer gilt grundsätzlich das für die erste Einlasskammer und die erste Auslasskammer Gesagte, sodass entsprechend auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Das weitere Ventil, welches das weitere der Ventilelemente aufweist, liegt zwischen der zweiten Einlasskammer und der zweiten Auslasskammer vor. Zum Öffnen des weiteren Ventils wird das entsprechende Ventilelement aus seinem zugeordneten Ventilsitz herausverlagert, wobei dieses Verlagern in Richtung der zweiten Auslasskammer, also in Richtung der Hauptströmungsrichtung des Abgases, erfolgt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Auslasskammer von der zweiten Auslasskammer separat ausgebildet ist und/oder dass die erste Einlasskammer gemeinsam mit der zweiten Einlasskammer ausgebildet ist. In der erstgenannten Ausführungsform ist keine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen der ersten Auslasskammer und der zweiten Auslasskammer vorgesehen. Selbstverständlich sind sie jedoch mittelbar miteinander verbunden, beispielsweise indem sie stromabwärts der Turbine an dieselbe Abgasleitung angeschlossen sind. Die die erste Auslasskammer und die zweite Auslasskammer darstellenden Ausnehmungen beziehungsweise Öffnungen gehen jedoch nicht unmittelbar ineinander über beziehungsweise sind durch eine Wand voneinander getrennt. Ein derartiges Ineinanderübergehen kann jedoch zusätzlich oder alternativ für die erste Einlasskammer und die zweite Einlasskammer vorgesehen sein. Beispielsweise liegen diese beiden Kammern als gemeinsame Ausnehmung beziehungsweise gemeinsame Öffnung vor, insbesondere in einem Gehäuse der Abgasleitvorrichtung beziehungsweise einem Gehäuse des Abgasturboladers, einem Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine oder einem Gehäuse der Abgasrückführungsvorrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Einlasskammer und/oder die zweite Einlasskammer zwischen der ersten Auslasskammer und der zweiten Auslasskammer angeordnet sind/ist. Die stromaufwärts der Turbine angeschlossenen Einlasskammern werden also beispielsweise von der ersten Auslasskammer und der zweiten Auslasskammer von Bereichen des Abgasturboladers physisch separiert, die auf den den Einlasskammern abgewandten Seiten der Auslasskammern vorliegen. Beispielsweise ist dabei eine in axialer Richtung benachbarte Anordnung der Kammern vorgesehen. Insbesondere liegt die erste Auslasskammer auf einer ersten Seite der Einlasskammern und die zweite Auslasskammer auf der gegenüberliegenden Seite der Einlasskammern vor. Bei einem Verlagern der Ventilelemente aus ihren Geschlossenstellungen heraus tritt also ein Überströmen in entgegengesetzte axiale Richtungen aus den Einlasskammern in die erste Auslasskammer auf der einen Seite und die zweite Auslasskammer auf der anderen Seite auf. Liegen die Ventilelemente dagegen in ihren Geschlossenstellungen vor, so wird das in den Einlasskammern unter hohem Druck vorliegende Abgas mittels der beiden Auslasskammern von den weiteren Bereichen der Abgasleitvorrichtung beziehungsweise des Abgasturboladers separiert. Selbstverständlich ist jedoch auch eine umgekehrte beziehungsweise gespiegelte Anordnung der Kammern möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilelemente mittels wenigstens eines, insbesondere an der Schubstange angreifenden Federelements mit einer in Richtung ihrer jeweiligen Geschlossenstellung wirkenden Federkraft beaufschlagt sind. Die Ventilelemente werden also unabhängig von der Betätigung eines Aktuators stets in Richtung ihrer Geschlossenstellung gedrängt. Zu diesem Zweck ist das wenigstens eine Federelement vorgesehen. Beispielsweise können mehrere Federelemente vorliegen, wobei jeweils wenigstens ein Federelement zwischen der Schubstange und dem Ventilelement angeordnet ist. Entsprechend ist bei einer derartigen Ausführungsform die Befestigung des Ventilelements an der Schubstange nicht starr vorgesehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Ventilelemente jedoch fest mit der Schubstange verbunden und es ist lediglich ein Federelement vorgesehen, welches an der Schubstange angreift und alle Ventilelemente gemeinsam in Richtung ihrer Geschlossenstellung drängt. Mithilfe des Federelements kann ein Distanzausgleich erfolgen, sodass zum einen eine herstellungsbedingte Toleranz und zum anderen eine Wärmeausdehnung nicht zu Undichtigkeiten der Abgasleitvorrichtung führen können. Das Federelement liegt insbesondere als Feder, insbesondere als Federteller beziehungsweise als Federtellerpaket, vor.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schubstange in wenigstens einem Lager gelagert ist, wobei das Lager in axialer Richtung zwischen den Ventilelementen und dem Federelement vorliegt. Das Führen der Schubstange in axialer Richtung wird mittels des Lagers realisiert. Das Lager ist bevorzugt fluiddicht ausgestaltet, sodass trotz der Verlagerbarkeit der Schubstange kein Abgas von seiner einen Seite auf die andere Seite gelangen kann. In axialer Richtung betrachtet liegt das Lager bevorzugt zwischen den Ventilelementen und dem Federelement vor. Beispielsweise ist letzteres in einer Stellkammer angeordnet, welche zumindest durch das Lager von den Einlasskammern und/oder den Auslasskammern separiert ist. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Abgasturboladern ist nun lediglich ein Schiebelager zum axialen Verlagern und nicht etwa ein Drehlager vorgesehen. Entsprechend wirken deutlich geringere oder sogar gar keine Kräfte auf das Lager. Bevorzugt kann die Schubstange in mehreren Lagern gelagert sein, wobei in diesem Fall wenigstens eines der Lager in axialer Richtung zwischen den Ventilelementen und dem Federelement angeordnet ist. Bevorzugt sind zwei Lager vorgesehen, wobei eines der Lager an die erste Auslasskammer oder die erste Einlasskammer und das zweite der Lager an die zweite Auslasskammer oder die zweite Einlasskammer angrenzt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dem Lager eine Kühleinrichtung, insbesondere eine Kühlrippen aufweisende Kühleinrichtung, zugeordnet ist. Um die Temperaturbelastung des Lagers zu reduzieren, ist die Kühleinrichtung vorgesehen, welche entweder in einem Bereich des Gehäuses der Abgasleitvorrichtung beziehungsweise des Abgasturboladers vorliegt, in welchem das Lager in diesem angeordnet ist. Alternativ kann die Kühleinrichtung auch Bestandteil des Lagers sein, also integral mit diesem ausgeführt sein. Die Kühleinrichtung weist bevorzugt wenigstens eine Kühlrippe auf, um eine möglichst große wärmeabgebende Oberfläche zu erzielen. Diese Kühlrippe ist vorteilhafterweise auf eine Außenseite der Abgasleitvorrichtung vorgesehen, welche von Umgebungsluft umströmt ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Lager an die erste Auslasskammer oder die zweite Auslasskammer angrenzt, wobei in der Auslasskammer ein Wärmeabschirmblech für das Lager vorgesehen ist. Wie bereits vorstehend ausgeführt, liegt in der ersten Auslasskammer beziehungsweise der zweiten Auslasskammer ein niedrigerer Druck vor als in den Einlasskammern, insbesondere wenn sich die Ventilelemente in ihren Geschlossenstellungen befinden. Entsprechend kann das Lager problemlos an eine der Auslasskammern angrenzen. Dennoch ist es vorteilhaft, das Lager von dieser thermisch zu entkoppeln. Zu diesem Zweck ist das Wärmeabschirmblech vorgesehen. Das Wärmeabschirmblech kann beispielsweise eine Ausnehmung für die Schubstange aufweisen, durch welche diese sich hindurch erstreckt, um von der jeweiligen Auslasskammer in den Bereich des Lagers zu gelangen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Bereich eines Abgasturboladers, insbesondere eines Bereichs einer Abgasleitvorrichtung des Abgasturboladers.
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen Bereich eines Abgasturboladers 1, der über eine Abgasleitvorrichtung 2 verfügt, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Abgasbypassvorrichtung vorliegt. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung als Abgasrückführungsvorrichtung möglich. Die Abgasleitvorrichtung 2 ist hier lediglich teilweise dargestellt. Der Abgasturbolader 1 verfügt über zumindest eine Turbine, welcher über eine Zuleitung Abgas, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, zugeführt wird. Stromabwärts der Turbine liegt eine Ableitung vor, über welche das Abgas in Richtung einer Umgebung geführt wird, beispielsweise über eine Abgasreinigungseinrichtung. Die Abgasleitvorrichtung 2 in Gestalt der Abgasbypassvorrichtung dient nun dazu, Abgas um die Turbine herumzuführen. Zu diesem Zweck ist sie mit ihrer stromaufwärts liegenden Seite an die Zuleitung und mit ihrer stromabwärts liegenden Seite an die Ableitung des Abgasturboladers 1 angeschlossen. Dies ist hier nicht im Detail dargestellt.
Die Abgasleitvorrichtung 2 verfügt über ein Gehäuse 3, das mit einem Gehäuse des Abgasturboladers 1 integriert ausgeführt sein kann. In dem Gehäuse 3 liegen eine Einlasskammer 4, eine erste Auslasskammer 5 sowie eine zweite Auslasskammer 6 vor. Die Einlasskammer 4 ist stromaufwärts der Turbine angeschlossen, also beispielsweise an die Zuleitung. Die beiden Auslasskammern 6 sind dagegen stromabwärts der Turbine angeschlossen, beispielsweise also an die Abführleitung.
Die Abgasleitvorrichtung 2 verfügt über mehrere Ventile 7 und 8, mittels welchen ein Durchströmungsquerschnitt durch die Abgasleitvorrichtung 2 und mithin der Massenstrom des um die Turbine herumgeführten Abgases einstellbar ist. Das Ventil 7 ist beispielsweise zwischen der Einlasskammer 4 und der ersten Auslasskammer 5, das Ventil 8 zwischen der Einlasskammer 4 und der zweiten Auslasskammer 6 vorgesehen. Das Ventil 7 besteht aus einem Ventilelement 9 und einem Ventilsitz 10; das Ventil 8 aus einem Ventilelement 11 und einem Ventilsitz 12. Die Ventilelemente 9 und 11 sind beispielsweise als Ventilteller ausgebildet. Die Ventilelemente 9 und 11 sind auf einer Schubstange 13 befestigt und stehen mithin über diese in Wirkverbindung. Die Schubstange 13 sowie die Ventilelemente 9 und 11 sind mittels eines Aktuators, insbesondere eines elektrischen oder pneumatischen Aktuators, in axialer Richtung gemeinsam verlagerbar. Das Verlagern der Schubstange 13 beziehungsweise der Ventilelemente 9 und 11 erfolgt dabei in axialer Richtung bezüglich einer Längsachse 14.
Es ist ohne Weiteres zu erkennen, dass das Ventilelement 9 auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventilsitzes 10 angeordnet ist, während das Ventilelement 11 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Ventilsitzes 12 vorliegt. Entsprechend wird das Ventilelement 9 durch den in der Einlasskammer 4 vorliegenden Abgasdruck in Richtung seiner Geschlossenstellung und das Ventilelement 11 aus seiner Geschlossenstellung heraus gedrängt. Weil die Ventilelemente 9 und 11 jedoch über die Schubstange 13 miteinander wirkverbunden sind, gleichen sich diese auf die Ventilelemente 9 und 11 wirkenden Kräfte, welche aus dem Abgasdruck resultieren und auf ein Öffnen oder Schließen des jeweiligen Ventils 8 oder 9 gerichtet sind, zumindest teilweise aus.
Die Einlasskammer 4 kann sich aus einer ersten Einlasskammer 4' sowie einer zweiten Einlasskammer 4'' zusammensetzen, wobei die erste Einlasskammer 4' der ersten Auslasskammer 5 und die zweite Einlasskammer 4'' der zweiten Auslasskammer 6 zugewandt ist. Die Einlasskammer 4 ist in axialer Richtung zwischen den Auslasskammern 5 und 6 angeordnet. Sie wird von diesen also von weiteren Bereichen der Abgasleitvorrichtung 2 beabstandet. Dies ist insbesondere für Lager 15 und 16 von Bedeutung, mittels welchen die Schubstange 13 in dem Gehäuse 3 der Abgasleitvorrichtung 2 gelagert ist. Die Lager 15 und 16 grenzen an die Auslasskammer 5 beziehungsweise die Auslasskammer 6 an. Weil in diesen jedoch zumindest bei geschlossenen Ventilen 7 und 8 lediglich ein geringer Abgasdruck vorliegt, ist eine kostengünstige Ausführung der Lager 15 und 16 möglich. Dennoch ist es sinnvoll, die Lager 15 und 16 thermisch von den Auslasskammern 5 und 6 zu entkoppeln. Zu diesem Zweck sind Wärmeabschirmbleche 17 in den Auslasskammern 5 und 6 angeordnet. Vorteilhafterweise ist jedem der Lager 15 und 16 eine Kühleinrichtung 18 zugeordnet. Diese besteht beispielsweise aus an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Kühlrippen 19, die in demjenigen Bereich vorliegen, in welchem das Lager 15 beziehungsweise 16 sich an dem Gehäuse 3 abstützt, und/oder einer Thermoschutzmembran.
Die Abgasleitvorrichtung 2 weist zudem ein Federelement 20 auf, welches zwischen der Schubstange 13 und einer Aktuatorstange 21 vorliegt. Das Federelement 20 bewirkt dabei eine Federkraft, welche die Schubstange 13 von der Aktuatorstange 21 fort und mithin die Ventilelemente 9 und 11 in Richtung des jeweiligen Ventilsitzes 10 beziehungsweise 12 drängt. Über die Aktuatorstange 21 ist die Schubstange 13 an den Aktuator angeschlossen, mittels welchem der Durchströmungsquerschnitt der Abgasleitvorrichtung 2 eingestellt werden kann. Mithilfe des Federelements 20 kann ein Ausgleich, beispielsweise für herstellungsbedingte Toleranzen und/oder Wärmeausdehnungen, realisiert sein. Das Federelement 20 ist in einer Stellkammer 22 des Gehäuses 3 angeordnet, welche insbesondere einer Betätigung der Abgasleitvorrichtung 2 beziehungsweise der Ventile 7 und 8 mittels Unterdruck dient. Die Stellkammer 22 besteht beispielsweise aus zwei Bereichen, welche von einer Dichtung 23, die beispielsweise als Membran vorliegt, strömungstechnisch voneinander getrennt sind. In dem einen Bereich der Stellkammer 22 sind das Federelement 20 sowie bereichsweise die Schubstange 13 vorgesehen, während in dem anderen Bereich die Aktuatorstange 21 vorliegt. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Abdichtung der Abgasleitvorrichtung 2 gewährleistet.
Optional kann ein Federelement 24 vorgesehen sein, welches die Ventile 7 und 8 in ihre Geschlossenstellung drängt. Auf diese Weise wird ein Fail-Safe-Betrieb der Abgasleitvorrichtung 2 ermöglicht. Zudem kann eine Dichtung 25 vorgesehen sein, welche beispielsweise als Lippendichtung ausgebildet ist. Die Dichtung 23 und/oder die Dichtung 25 verhindern das Eindringen von Abgas in das Lager 16 zumindest teilweise durch das Begrenzen eines Druckgefälles des Abgases über das Lager 16. Somit werden ein Wärmeeintrag und/oder eine Verschmutzung des Lagers 16 weitestgehend vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Abgasleitvorrichtung
3: Gehäuse
4: Einlasskammer
5: 1. Auslasskammer
6: 2. Auslasskammer
7: Ventil
8: Ventil
9: Ventilelement
10: Ventilsitz
11: Ventilelement
12: Ventilsitz
13: Schubstange
14: Längsachse
15: Lager
16: Lager
17: Wärmeabschirmblech
18: Kühleinrichtung
19: Kühlrippe
20: Federelement
21: Aktuatorstange
22: Stellkammer
23: Dichtung
24: Federelement
25: Dichtung

Claims

Abgasturbolader (1) mit einer Abgasleitvorrichtung (2), die eine Stelleinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts durch die Abgasleitvorrichtung (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung mehrere miteinander wirkverbundene Ventilelemente (9, 11) aufweist, die in ihrer Geschlossenstellung jeweils mit einem zugeordneten Ventilsitz (10, 12) in Dichtverbindung stehen, wobei wenigstens eines der Ventilelemente (9, 11) auf der stromaufwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes (10) und wenigstens ein weiteres der Ventilelemente (9, 11) auf der stromabwärts liegenden Seite des jeweils zugeordneten Ventilsitzes (12) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere als Ventilteller ausgebildeten Ventilelemente (9, 11) an einer Schubstange (13) befestigt sind und über diese miteinander in Wirkverbindung stehen, sodass sie gemeinsam in axialer Richtung verlagerbar sind.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Ventilelemente (9, 11) zwischen einer stromaufwärts angeordneten ersten Einlasskammer (4) und einer stromabwärts angeordneten ersten Auslasskammer (5) angeordnet ist und in Richtung der ersten Einlasskammer (4) öffenbar ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres der Ventilelemente (9, 11) zwischen einer stromaufwärts angeordneten zweiten Einlasskammer (4) und einer stromabwärts angeordneten zweiten Auslasskammer (6) angeordnet ist und in Richtung der zweiten Auslasskammer (6) öffenbar ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auslasskammer (5) von der zweiten Auslasskammer (6) separat ausgebildet ist und/oder dass die erste Einlasskammer (4') gemeinsam mit der zweiten Einlasskammer (4'') ausgebildet ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Einlasskammer (4') und/oder die zweite Einlasskammer (4'') zwischen der ersten Auslasskammer (5) und der zweiten Auslasskammer (6) angeordnet sind/ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilelemente (9, 11) mittels wenigstens eines, insbesondere an der Schubstange (13) angreifenden Federelements (20) mit einer in Richtung ihrer jeweiligen Geschlossenstellung wirkenden Federkraft beaufschlagt sind.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (13) in wenigstens einem Lager (15, 16) gelagert ist, wobei das Lager (15, 16) in axialer Richtung zwischen den Ventilelementen (9, 11) und dem Federelement (20) vorliegt.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lager (15, 16) eine Kühleinrichtung (18), insbesondere eine Kühlrippe (19) aufweisende Kühleinrichtung (18), zugeordnet ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (15, 16) an die erste Auslasskammer (5) oder die zweite Auslasskammer (6) angrenzt, wobei in der Auslasskammer (5, 6) ein Wärmeabschirmblech (17) für das Lager (15, 16) vorgesehen ist.