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Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Abgasführungsabschnitte für Abgasturbolader, welche eine Regelvorrichtung zur Regelung eines den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Fluids, im Allgemeinen Abgas, aufweisen, sind bekannt. Die Regelvorrichtung ist zum Öffnen und Schließen eines Umgehungskanals im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts vorgesehen. Sie weist ein Abdeckelement zum Öffnen und Schließen eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals auf. Mit Hilfe einer derartigen Regelvorrichtung ist es möglich in bestimmten Betriebspunkten des Abgasturboladers, insbesondere in Betriebspunkten, welche große Strömungsmengen aufweisen, das Turbinenrad vollständig oder teilweise zu umgehen, so dass ein effizienter Betrieb des Abgasturboladers ermöglicht ist.
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Des Weiteren ist es ein Erfordernis eine Durchströmöffnung einer zweiflutigen Turbine, welche einen ersten Spiralkanal und einen zweiten Spiralkanal aufweist mit einem bewegbaren Abdeckelement zu versehen, welches sowohl ein Überströmen von Abgas aus dem einen Spiralkanal in den anderen als auch eine Abströmung in den Umgehungskanal erlaubt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun eine Regelvorrichtung für einen Abgasturbolader bereitzustellen, die eine kompakte Bauweise des Abgasturboladers aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Regelvorrichtung für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung für einen Abgasturbolader ist in einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt des Abgasturboladers aufgenommen, Mit ihrer Hilfe ist eine Fluidströmung auf ein im Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommenes Turbinenrad konditionierbar. Im Abgasführungsabschnitt ist ein dort ausgebildeter Strömungskanal mit Hilfe eines Abdeckelementes der Regelvorrichtung zu öffnen und zu schließen, wobei das Abdeckelement an einem um eine Rotationsachse verschwenkbaren Schwenkarm der Regelvorrichtung angeordnet ist. Zur Kostenersparnis und zur Verschleißminderung ist das Abdeckelement mindestens zweiteilig und/oder zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.
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Die Ausbildung des Abdeckelementes als zumindest zweiteiliges Bauteil hat den Vorteil, dass inbesondere bei einer Ausführung des hohlen Abdeckelementes mit Hilfe kostengünstiger Herstellungsverfahren das Abdeckelement realisiert werden kann. So können bspw. dafür so genannte 3-D-Druck-Verfahren wie bspw. das „Selectiv Laser Melting” eingesetzt werden. Auch bei einem massiven Abdeckelement kann eine zweiteilige Ausführung von Vorteil sein, wenn bspw. ein Hinterschnitt zur Herbeiführung einer bestimmten Außenkontur notwendig ist, der in einem Gießverfahren schwer umzusetzen ist.
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Zur Reduzierung von zur Bewegung des Abdeckelementes aufzubringender Kräfte, im Weiteren als Bewegungskräfte bezeichnet, und zur Verschleißreduzierung ist das Abdeckelement zumindest teilweise hohl ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der reduzierten Bewegungskräfte die entsprechenden Aktuatoren kleiner und damit kostengünstiger gebaut werden können. Des Weiteren trägt ein kleiner Aktuator zur Herbeiführung einer kompakten Bauweise bei.
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In einer Ausgestaltung ist das Abdeckelement zum Öffnen und Schließen eines als Umgehungskanal zur Umgehung des Turbinenrades ausgebildeten Strömungskanals und/oder zum Öffnen und Schließen eines als Durchströmöffnung ausgebildeten Strömungskanals zwischen einem ersten Spiralkanal und einem zweiten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts ausgebildet.
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Der Vorteil ist die Möglichkeit einen kompakten Abgasführungsabschnitt herbeizuführen, da das Abdeckelement zum Öffnen und Schließen mehrerer abgasdurchströmter Kanäle des Abgasführungsabschnitts ausgestaltet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass mit einem einzigen Element sowohl der erste Strömungsquerschnitt als auch der zweite Strömungsquerschnitt geöffnet und geschlossen werden kann. Dies führt neben einer kompakten Bauweise zu einer kostengünstigen Herstellung des Abgasturboladers, da eine Teileanzahl des Aggregats reduziert ist. Des Weiteren führt dies zu einer vereinfachten Regelung der Strömungsquerschnitte, da nur ein einziges Abdeckelement zu bewegen ist. Des Abdeckelement ist an einem Schwenkarm der Regelvorrichtung aufgenommen, welcher um eine Rotationsachse verschwenkbar ist. Aufgrund der möglichen Rotationsbewegung sind relativ geringe Aktivierungskräfte zur Bewegung des entsprechenden Abdeckelements erforderlich.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Abdeckelement eine topfformartige Außenkontur auf. Mit Hilfe einer derartigen Außenkontur sind auf einfache Weise unterschiedliche Öffnungsquerschnitte bzw. unterschiedliche Öffnungscharakteristiken der Regelvorrichtung herbeizuführen. Entsprechend der Gestaltung der Außenkontur kann eine degressive, lineare oder progressive Öffnungscharakteristik erzielt werden, insbesondere kann die Öffnungscharakteristik des ersten Strömungsquerschnitts unterschiedlich zum zweiten Strömungsquerschnitt ausgebildet sein.
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Unter dem Begriff der Öffnungscharakteristik ist zu verstehen wie der Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von einem Stellweg bzw. einem Stellwinkel des Abdeckelementes freigegeben wird. Grundsätzlich zeigt sich in der Öffnungscharakteristik ein tatsächlich frei gegebener Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit der Position des Abdeckelementes somit in Abhängigkeit vom Stellweg des Abdeckelements. Die Öffnungscharakteristik kann degressiv, linear, progressiv oder eine Mischung aus diesen sein.
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Vorteilhafterweise weist das Abdeckelement einen Elementkorpus und eine den Elementkorpus bedeckende Basisplatte auf, wobei bei der Ausführung des hohlen Abdeckelementes die Basisplatte den Elementkorpus verschließen kann. Damit ist ein Strömungsverlust aufgrund einer bspw. Abgassammlung im Elementkorpus vermeidbar. Des Weiteren ist die Basisplatte zur Verbindung mit dem Schwenkarm vorgesehen. Dies ist insbesondere bei einem topfformartig ausgebildeten Elementkorpus vorzusehen, welcher an seiner geöffneten Wandfläche mit Hilfe der Basisplatte undurchströmbar verschlossen werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen der Elementkorpus einen Korpusgrundquerschnitt und die Basisplatte einen Plattenquerschnitt auf, welche unterschiedlich sind. Die unterschiedlichen Querschnitte haben den Vorteil, dass eine den Elementkorpus umfassende Ringfläche an der Basisplatte ausgebildet werden kann, welche einer Abdichtung in einer Schließposition des Abdeckelementes dienen kann. Diese Ringfläche ist an eine Gehäusewandung des Abgasführungsabschnitts anliegend auszugestalten, wodurch eine Abdichtung, mit anderen Worten eine Leckagevermeidung realisiert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Basisplatte einen Plattenquerschnitt auf, welcher kleiner ist als ein Korpusgrundquerschnitt des Elementkorpus. Der Vorteil ist die Vermeidung einer Naht zwischen dem Elementkorpus und der Basisplatte im Bereich der als Dichtfläche ausgebildeten Ringfläche.
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In einer kastengünstigen Ausgestaltung ist die Basisplatte aus einem Blech ausgebildet. Der Vorteil ist die kostengünstige Herstellung der Basisplatte in bspw. einem Stanz- oder Tiefziehverfahren.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind die Basisplatte und der Elementkorpus aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet, wobei die Materialien unterschiedliche Verschleißfestigkeiten aufweisen. So ist insbesondere die Basisplatte aus einem Material mit hoher Verschleißfestigkeit auszubilden, da sie eine Verbindungsstelle des Abdeckelementes mit der Bewegungsvorrichtung darstellt. Im Gegensatz dazu ist der Elementkorpus aufgrund seiner Positionierung zwischen den beiden Spiralkanälen einer hohen Abgastemperatur ausgesetzt. Dies erfordert seine Herstellung aus einem hitzebeständigen Material. So kann mit Hilfe der unterschiedlichen Materialien vorteilhaft ein kostengünstiges Abdeckelement mit einer langen Lebensdauer bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Abdeckelement eine Nut auf, welche das Abdeckelement zumindest teilweise umfassend ausgebildet ist. Der Vorteil ist, dass somit das Abdeckelement eine Wandung des Abgasführungsabschnitts zumindest teilweise aufnehmen kann, womit sichergestellt werden kann, dass in der Schließposition des Abdeckelementes kein Überströmen von einem Spiralkanal in den anderen erfolgt bzw. dass in der Schließposition des Deckelementes kein Abströmen in den Umgehungskanal erfolgt. Des Weiteren kann insbesondere bei der Ausbildung des Deckelementes in Form des Abdeckelementes sichergestellt werden, dass bspw. der zweite Strömungsquerschnitt vor dem ersten Strömungsquerschnitt geöffnet wird, sofern dies ein entsprechender Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erfordert.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Nut asymmetrisch ausgebildet. Das bedeutet, dass die sich über den Umfang erstreckende Nut bspw. an einer Seite des Abdeckelementes tiefer ausgebildet ist als an der anderen Seite. Die Asymmetrie bezieht sich auf eine Längsachse des Abdeckelementes, an welcher ein Dreh- bzw. Schwenkradius der Bewegungsvorrichtung ansetzt. Der Dreh- bzw. Schwenkradius entspricht somit einem Schwenkarm an dessen einem Ende das Abdeckelement aufgenommen ist und um dessen anderem Ende verdreht bzw. verschwenkt wird. Das Abdeckelement ist in dem Strömungskanal aufgenommen, wobei es in seiner Schließposition an Kanalwänden bzw. Wänden des Abgasführungsabschnitts anliegend aufgenommen ist. Eine Bewegung des Abdeckelementes erfordert bzgl. seiner Form eine erforderliche Bewegungsfreiheit bzgl. des Abgasführungsabschnittes, welche mit Hilfe der asymmetrischen Nut realisiert ist.
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In einer kostengünstigen und einfachen Herstellung sind der Elementkorpus und die Basisplatte stoffschlüssig miteinander verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind der Elementkorpus und die Basisplatte miteinander verstemmt. Der Vorteil des Verstemmens ist auch darin zu sehen, dass unterschiedliche Materialien gefügt werden können. Ein weiterer Vorteil des Verstemmens ist die Möglichkeit gegenüber bspw. dem stoffschlüssigen Verbinden der Werkstücke ein höheres Drehmoment übertragen zu können, da die beiden Werkstücke beim Verstemmen ineinander verkeilt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Schnittansicht einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 in einer perspektivischen Schnittansicht mit einem Schnitt entlang einer ersten Schnittebene ein Abdeckelement der Regelvorrichtung gem. 1 mit einem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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3 in einer perspektivischen Ansicht das Abdeckelement in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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4 in einer perspektivischen Schnittansicht mit einem Schnitt entlang einer zweiten Schnittebene das Abdeckelement in einem dritten Ausführungsbeispiel,
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5 in einer perspektivischen Ansicht das Abdeckelement in einem vierten Ausführungsbeispiel,
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6 in einer perspektivischen Schnittansicht mit einem Schnitt entlang der ersten Schnittebene das Abdeckelement gem. 5 mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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7 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement in einem fünften Ausführungsbeispiel,
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8 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement gem. 7 mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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9 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement in einem sechsten Ausführungsbeispiel,
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10 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement gem. 9 mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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11 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement in einem siebten Ausführungsbeispiel,
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12 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement gem. 11 mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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13 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement in einem achten Ausführungsbeispiel,
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14 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement gem. 13 mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung,
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15 in einer perspektivischen Schnittansicht das Abdeckelement mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung in einem neunten Ausführungsbeispiel,
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16 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement mit dem Schwenkarm der Regelvorrichtung in einem zehnten Ausführungsbeispiel,
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17 in einer perspektivischen Draufsicht das Abdeckelement gem. 16,
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18 in einem Schnitt das Abdeckelement in einem elften Ausführungsbeispiel,
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19 in einer Draufsicht das Abdeckelement gem. 18,
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20 in einem Schnitt das Abdeckelement in einem zwölften Ausführungsbeispiel,
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21 in einer perspektivischen Ansicht das Abdeckelement mit dem Schwenkarm in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel, und
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22 in einer Draufsicht das Abdeckelement mit dem Schwenkarm in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel.
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Ein gemäß 1 ausgebildeter durchströmbarer Abgasführungsabschnitt 1 eines Abgasturboladers 2 umfasst einen Eintrittskanal 3 zum Eintritt einer Fluidströmung in den Abgasführungsabschnitt 1, im Allgemeinen Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 7, einen ersten Spiralkanal 4 und einen zweiten Spiralkanal 5 stromab des Eintrittskanals 3 zur Konditionierung der Strömung und einen nicht näher dargestellten Austrittskanal stromab der Spiralkanäle 4, 5, über welchen das Abgas aus dem Abgasführungsabschnitt 1 gezielt entweichen kann. Zwischen den Spiralkanälen 4, 5 und dem Austrittskanal ist eine nicht näher dargestellte Radkammer ausgebildet, in welcher ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad drehbar aufgenommen ist.
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Der Abgasführungsabschnitt 1 ist mit einem Abgaskrümmer 6 der Verbrennungskraftmaschine 7 verbunden, so dass das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 über den Eintrittskanal 3 in die Spiralkanäle 4, 5 eintreten kann um das Turbinenrad zu beaufschlagen.
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Zur Anpassung eines Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 2 an die Fluidströmung der Verbrennungskraftmaschine ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine Regelvorrichtung 8 zur Trennung und zur Verbindung des ersten Spiralkanals 4 und des zweiten Spiralkanals 5 angeordnet. Zur Trennung und zur Verbindung der beiden Spiralkanäle 4, 5 ist ein Abdeckelement 9 der Regelvorrichtung 8 in einer Durchströmöffnung 10, welche die beiden Spiralkanäle 4, 5 miteinander durchströmbar ausgebildet ist, angeordnet.
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In einer ersten Position, der Schließposition des Abdeckelements 9, wie sie in 1 dargestellt ist, sind die beiden Spiralkanäle 4, 5 vorständig voneinander getrennt durchströmbar, wobei die Durchströmöffnung 10 mit Hilfe des Abdeckelements 9 vollständig geschlossen ist. Das Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmt die beiden Spiralkanäle 4, 5, wobei ein erster Teil des Abgases den ersten Spiralkanal 4 und ein zweiter Teil des Abgases den zweiten Spiralkanal 5 durchströmt.
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In einer nicht näher dargestellten zweiten Position des Abdeckelements 9 ist die Durchströmöffnung 10 vollständig geöffnet und Abgas kann aus dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 überströmen und vice versa. D. h., dass Abgas von dem einen Spiralkanal 4; 5 in den anderen Spiralkanal 5; 4 über die Durchströmöffnung 10, welche einen ersten Strömungsquerschnitt 11 aufweist, überströmen kann.
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Das Abdeckelement 9 ist zwischen der ersten Position und der zweiten Position in weitere Zwischenpositionen zu positionieren, so dass der erste Strömungsquerschnitt 11 einem entsprechenden Bedarfsfall zur Erzielung eines gemäß der durchströmenden Abgasmenge bestmöglichen Wirkungsgrades des Abgasturboladers 2 anpassbar ist.
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Zur Herbeiführung einer betriebsangepassten Öffnung des ersten Strömungsquerschnitts 11, progressiv, degressiv oder linear, ist das Abdeckelement 9 eine topfformartige Außenkontur 12 aufweisend ausgestattet. Es weist eine Basisplatte 13 auf, welche an einer ersten Plattenfläche 14 einen Elementkorpus 15 aufnimmt. An der Basisplatte 13 ist an einer vom Elementkorpus 15 abgewandt ausgebildeten zweiten Plattenfläche 16 eine Bewegungsvorrichtung 17 der Regelvorrichtung 8 fixiert.
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Der Elementkorpus 15 weist einen Korpusgrundquerschnitt KQ auf, der kleiner ist als ein Plattenquerschnitt PQ der ersten Plattenfläche 14. Der Korpusgrundquerschnitt KQ ist der Querschnitt des Elementkorpus 15, welcher am der Basisplatte 13 zugewandt ausgebildeten Ende des Elementkorpus 15 vorliegt. Dadurch ist eine den Elementkorpus 15 vollständig umfassende Ringfläche 18 ausgebildet. Diese Ringfläche 18 dient zum einen einer Abstützung des Abdeckelements 9 an einer ersten Kanalwandung 19 der Durchströmöffnung 10 und zum anderen dient sie als Dichtfläche zur Abdichtung der beiden Spiralkanäle 4, 5 in der ersten Position des Abdeckelements 9.
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Des Weiteren ist ein Umgehungskanal 31 im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 1 zur Umgehung der Radkammer im Abgasführungsabschnitt 1 vorgesehen. Der Umgehungskanal 31 weist eine Eintrittsöffnung 32 mit einem zweiten Strömungsquerschnitt 33 auf, wobei die Eintrittsöffnung 32 mit Hilfe der Regelvorrichtung 8, resp. dem Abdeckelement 9 vollständig oder teilweise verschließbar ist bzw. vollständig oder teilweise geöffnet werden kann.
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Das Abdeckelement 9 ist im Abgasführungsabschnitt 1 verdrehbar, resp. verschwenkbar aufgenommen, wobei das Abdeckelement 9 um eine Rotationsachse 34 des Abdeckelements 9 im Umgehungskanal 31 verschwenkbar ist. Das heißt mit anderen Worten, das Abdeckelement 9 ist eine Drehbewegung resp. Schwenkbewegung im Abgasführungsabschnitt 1 ausführbar aufgenommen, wobei mit Hilfe der Schwenkbewegung der zweite Strömungsquerschnitt 33 der Eintrittsöffnung 32 sowie der erste Strömungsquerschnitt 11 der Durchströmöffnung 10 einstellbar ist.
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Zur Bewegbarkeit des Abdeckelementes 9 und somit der Regelvorrichtung 8 ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine zylinderartig ausgebildete Öffnung 35 ausgestaltet, in welcher eine Welle 36 mit einer zweiten Längsachse 37 der Regelvorrichtung 8, welche der Rotationsachse 34 entspricht, rotierbar aufgenommen ist. Ein zwischen der Welle 36 und dem Abdeckelement 9 angeordneter Schwenkarm 38 dient der Verbindung des Abdeckelementes 9 mit der Welle 36, so dass das Abdeckelement 9 durch ein Verdrehen der Welle 36 verschwenkt werden kann.
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Der Elementkorpus 15 weist zur Erzielung der entsprechend herbeizuführenden Öffnungscharakteristik bevorzugt zwei Elementabschnitte, einen ersten Elementabschnitt 20 und einen zweiten Elementabschnitt 21, auf, welche in Richtung einer Längsachse 22 des Elementkorpus 15 seriell angeordnet sind. Der erste Elementabschnitt 20 ist mit der Basisplatte 13 fest verbunden und zwischen dem zweiten Elementabschnitt 21 und der Basisplatte 13 angeordnet. Der zweite Elementabschnitt 21 ist mit dem ersten Elementabschnitt 20 ebenfalls fest verbunden.
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Der zweite Elementabschnitt 21 weist eine Deckfläche 23 des Abdeckelement 9 auf, welche vom ersten Elementabschnitt 20 abgewandt ausgebildet ist.
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Das Abdeckelement 9 ist in einer perspektivischen Schnittansicht mit einem Schnitt entlang einer ersten Schnittebene in 2 dargestellt. Die erste Schnittebene spannt sich zwischen der Längsachse 22 und einer orthogonal zur Längsachse 22 ausgebildeten ersten Querachse 26 auf.
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An der zweiten Plattenfläche 16 ist ein Sicherungszapfen 40 ausgebildet, welcher der Sicherung gegen Verdrehung des Abdeckelementes 9 am Schwenkarm 38 dient. Der Sicherungszapfen 40 ist in den Schwenkarm 38 eingreifend ausgestaltet. Hierzu weist der Schwenkarm 38 an seinem von der Welle 36 abgewandten Ende eine weitere Nut 41 auf, die den Sicherungszapfen 40 aufnimmt. Dies ist vorteilhaft, da es aufgrund eines rotationssymmetrischen Aufnahmestiftes 42, welcher an der zweiten Plattenfläche 16 zur Aufnahme des Abdeckelementes 9 am Schwenkarm 38 ausgestaltet ist, zur Rotation des Abdeckelementes 9 um dessen Längsachse 22 kommen kann.
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Der erste Elementabschnitt 20 und der zweite Elementabschnitt 21 weisen prinzipiell sich ausgehend von der Basisplatte 13 in Richtung der Deckfläche 23 in Richtung der Längsachse 22 geneigte Außenflächen 24, 25 auf. Ein erster Neigungswinkel α1 der ersten Außenfläche 24 des ersten Elementabschnitts 20 ist größer als ein zweiter Neigungswinkel α2 der zweiten Außenfläche 25 des zweiten Elementabschnitts 21.
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Der Korpusgrundquerschnitt KQ wie auch der Plattenquerschnitt PQ sind oval ausgebildet. Der Elementkorpus 15 besitzt eine Nut 28 mit einer Breite BR, welche sich über seinen Umfang entlang der ersten Querachse 26 über die Deckfläche 23 erstreckend ausgebildet ist. Somit weist das Abdeckelement 9 eine das Abdeckelement 9 zumindest teilweise umfassende Nut 28 auf. Im ersten Ausführungsbeispiel gem. 2 ist der Korpusgrundquerschnitt KQ kleiner als der Plattengrundquerschnitt PQ.
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Zur gesicherten Abdichtung des ersten Spiralkanals 4 und des zweiten Spiralkanals 5 in der ersten Position weist eine der ersten Kanalwandung 19 gegenüberliegende zweite Kanalwandung 29 eine zur Nut 28 komplementär ausgebildete Erhebung 30 auf, s. 1.
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Das Abdeckelement 9 ist zweiteilig ausgebildet, wodurch sich der Hohlkörper bevorzugt darstellen lässt. Die Basisplatte 13 stellt einen ersten Teil des Abdeckelementes 9 und der Elementkorpus 15 stellt einen zweiten Teil des Abdeckelementes 9 dar, wobei die Basisplatte 13 den Elementkorpus 15 bedeckend ausgebildet ist. Der Elementkorpus 15 ist topfformartig ausgebildet und an seiner der Basisplatte zugewandt ausgebildeten Wandfläche 50 mit Hilfe der Basisplatte 13 undurchströmbar verschlossen.
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In 3 ist das Abdeckelement 9 in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Basisplatte 13 weist an ihrer ersten Plattenfläche 14 einen Ring auf, welcher einem der Basisplatte 13 zugewandt ausgebildeten oberen Abschnitt des Elementkorpus 15 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Fertigungstechnisch ist der Vorteil dadurch gegeben, dass eine Naht, bspw. eine Schweißnaht, an der als Dichtfläche ausgebildeten Ringfläche 18 vermieden ist.
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In 4 ist in einer perspektivischen Schnittansicht mit einem Schnitt entlang einer zweiten Schnittebene, welche zwischen der Längsachse 22 und der zweiten Querachse 27 ausgebildet ist, das Abdeckelement 9 in einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Korpusgrundquerschnitt KQ größer als Plattengrundquerschnitt PQ, wobei die Ringfläche 18 in einer großen Entfernung zur zwischen der Basisplatte und dem Elementkorpus ausgebildeten Naht 43 angeordnet ist.
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Zur Reduzierung eines Gesamtgewichts der Regelvorrichtung 8 ist das Abdeckelement 9 als Hohlkörper ausgebildet. In einem vierten Ausführungsbeispiel gem. der 5 und 6 weist das Abdeckelement 9 dieses durchdringende Löcher 39 auf. Ebenso könnten die Löcher 39 auch nur teilweise den Elementkorpus 15 durchdringen. Somit ist das Abdeckelement 9 zumindest teilweise hohl ausgebildet.
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In den 7 bis 10 ist das Abdeckelement 9 in einem fünften und einem sechsten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Elementkorpus 15 entspricht dem Elementkorpus 15 des ersten Ausführungsbeispiels. Zur Sicherung des Abdeckelementes 9 gegen ein Verdrehen relativ zum Schwenkarm 38 ist der Aufnahmestift 42 des fünften Ausführungsbeispiels in seinem im Schwenkarm 38 aufgenommenen ersten Stiftbereich 45 quaderförmig ausgebildet, so dass eine rotatorische Bewegung um die Längsachse 22 vermieden wird. Ein zweiter Stiftbereich 46 des Aufnahmestiftes 42 ist zur gesicherten Lagerung des Abdeckelementes 9 am Schwenkarm 38 mit einer Deckscheibe 44 verschweißt. Ebenso könnte der zweite Stiftbereich 46 mit der Deckscheibe 44 auch vernietet sein.
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Das sechste Ausführungsbeispiel weist zur Vermeidung der rotatorischen Bewegung um die Längsachse 22 zusätzlich zum Sicherungszapfen 40 in der Basisplatte 13 eine erste Sicherungsnut 47 und eine zweite Sicherungsnut 48 auf, welche die Basisplatte 13 vollständig durchdringen. Ebenso könnten sie auch die Basisplatte 13 nur teilweise durchdringend ausgebildet sein. In diese Sicherungsnuten 47, 48 greifen am Schwenkarm 38 der Basisplatte 13 gegenüberliegend ausgebildete weitere Sicherungszapfen ein, welche überwiegend komplementär zu den Sicherungsnuten 47, 48 ausgebildet sind.
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In den 11 und 12 ist das Abdeckelement 9 in einem siebten Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem siebten Ausführungsbeispiel ist das Abdeckelement 9 als Vollkörper, somit massiv ausgebildet und weist keine Entlüftungsbohrung 51 auf.
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Das in den 13 und 14 dargestellte achte Ausführungsbeispiel weist eine weitere Alternative zur Vermeidung der rotatorischen Bewegung um die Längsachse 22 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Stiftbereich 45 ellipsenförmig ausgebildet, wodurch ebenfalls eine Rotationsbewegung vermieden wird, bei komplementär ausgebildeter, nicht näher dargestellter Aufnahmeöffnung des Schwenkarms 38.
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In den 15 bis 17 ist das Abdeckelement 9 in einem neunten und zehnten Ausführungsbeispiel dargestellt. In beiden Ausführungsbeispielen ist der Korpusgrundquerschnitt KQ größer ausgeführt als der Plattenquerschnitt PQ. Dadurch ist die Ringfläche 18 einteilig mit dem Elementkorpus 15 ausgebildet. Der Vorteil ist eine verbesserte Zugänglichkeit zur Verbindung der beiden Bauteile 13, 15 bspw. beim stoffschlüssigen Verbinden in Form von Schweißen. Dies bedeutet eine vereinfachte und damit kastengünstige Herstellung des Abdeckelementes 9. Des Weiteren ist eine vollständige Dichtheit der Naht 43 nicht gefordert, da die Naht 43 im Umgehungskanal 31 liegt und keine strömungsrelevante Verbindung zu den Spiralkanälen 4, 5 darstellt.
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Weitere Ausführungsbeispiele sind in den 18 bis 20 dargestellt. Das in den 18 und 19 in einem elften Ausführungsbeispiel dargestellte Abdeckelement 9 ist mit Hilfe eines so genannten 3-D Metalldruckes hergestellt, wobei das Abdeckelement 9 einteilig ausgebildet ist. Der Aufnahmestift 42 ist in einer weiteren Variante zur Vermeidung einer Verdrehung um die Längsachse 22 ausgestaltet.
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Die Nut 28 ist asymmetrisch zur Längsachse 22 ausgebildet. Die asymmetrische Ausbildung der Nut 28 trägt der im Betrieb ausgeführten Schwenkbewegung im Abgasführungsabschnitt 1 Rechnung, dahingehend, dass ein Bewegungsspalt vorgehalten wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Asymmetrie dadurch gegeben, dass eine Seite des Abdeckelementes 9, die Seite des Abdeckelementes 9, welche der Welle 36 nächstliegend angeordnet ist, die Nut 28 aufweist, wohingegen die dieser Seite gegenüberliegende Seite des Abdeckelementes 9 die Nut 28 nicht aufweist. Ebenso könnte die Asymmetrie auch bzgl. einer Nuttiefe ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Nut 28 an einer Seite des Abdeckelementes 9 eine größere Nuttiefe aufweist als die andere Seite des Abdeckelementes 9.
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Die Nut 28 selbst trägt zur Öffnungscharakteristik der Regelvorrichtung bei. Im Ausführungsbeispiel gem. 1 weist das Abdeckelement 9 resp. die Regelvorrichtung 8 eine degressive Öffnungscharakteristik auf. Hier ergibt sich bei einer minimalen Verstellung des Abdeckelementes 9 aus der Schließposition eine geringe Abströmung von Abgas in den Umgehungskanal 31 allerdings noch kein Umströmen von einem Spiralkanal 4, 5 in den anderen. Des Weiteren stellt die Nut 28 eine Dichtung in Form einer Labyrinthdichtung zwischen den Spiralkanälen 4, 5 her.
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In 20 ist das Abdeckelement 9 in einem zwölften Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Abdeckelement 9 wurde aus einem Rohling herausgearbeitet und weist innere Verstärkungsrippen wegen möglicher auftretender Spannkräfte auf.
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In den 21 und 22 ist in einer perspektivischen Ansicht das Abdeckelement 9 mit dem Schwenkarm 38 in einem dreizehnten und vierzehnten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das gemäß der 21 ausgebildete Abdeckelement 9 ist entlang der Längsachse 22 rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Es ist selbstredend, dass die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale miteinander unterschiedlich kombinierbar sind.
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Eine weitere zweiteilige Ausführung des Abdeckelementes 9 weist unterschiedliche Materialien der Basisplatte 13 und des Elementkorpus 15 auf. Die Basisplatte 13 ist aus einem Material ausgebildet, welches eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist, da es im Vergleich zum Elementkorpus 15 am Schwenkarm 38, resp. an der Bewegungsvorrichtung 17 aufgenommen ist und somit einem höheren Verschleiß unterliegt. Der Elementkorpus 15 hingegen ist insbesondere aufgrund seiner Positionierung zwischen den beiden Spiralkanälen 4, 5 einer hohen Abgastemperatur ausgesetzt. Dies erfordert seine Herstellung aus einem hitzebeständigen Material.
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Ebenso ist es möglich, das Abdeckelement 9 vollständig oder nur teilweise aus einem Blech herzustellen. Bevorzugt ist die Herstellung der Basisplatte 13 als Blechbauteil einzusetzen, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können.
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Eine bevorzugte Herstellung des Abdeckelementes 9 ist eine Verstemmung des Elementkorpus 15 mit der Basisplatte 13. Mit Hilfe des Verstemmens wird eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei einzelnen Werkstücken durch plastisches Verformen hergestellt. Durch das Verstemmen verkeilen sich die beiden Werkstücke 13, 15 an ihren einander zugewandten Flächen unlösbar ineinander.
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Der Vorteil des Verstemmens ist auch darin zu sehen, dass unterschiedliche Materialien gefügt werden können. Ein weiterer Vorteil des Verstemmens ist die Möglichkeit gegenüber bspw. dem stoffschlüssigen Verbinden der Werkstücke 13, 15, ein höheres Drehmoment übertragen zu können.
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Das Abdeckelement 9 kann sowohl in einer einteiligen Herstellung als auch in einer separaten Herstellung der Basisplatte 13 und des Elementkorpus 15 vor dem Fügen in einem Feingussverfahren oder Metall- oder Keramikpulverspritzgussverfahren hergestellt werden. Zusätzlich zum Verstemmen sind als Fügeverfahren stoffschlüssige Verfahren, bspw. Schweißen oder Kleben vorgesehen.
