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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft durch Turbolader aufgeladene Motoren und insbesondere durch Turbolader aufgeladene Motoren mit einem Turbolader, der ein Ladedruckregelventil mit einem Rastnocken aufweist, welcher hilft, das Ladedruckregelventil in einer geschlossenen Position zu halten.
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HINTERGRUND
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Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
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Motorbaugruppen können die Verwendung von Turboladern einschließen, zur Komprimierung der in den Motor einströmenden Luft, um jedem einzelnen Zylinder eine größere Menge an Luft zuzuführen. Um den Luftstrom in den Motor zu komprimieren, verwendet der Turbolader aus dem Motor austretenden Abgasstrom, um eine Turbine zu drehen, welche ihrerseits eine Luftpumpe (oder Kompressor) dreht. Viele Turbolader werden mit einem Ladedruckregelventil versehen, welches als Ventil zum Ableiten von Abgasen weg von dem Turbinenrad in ein turboaufgeladenes Motorsystem, zur Regelung der Turbinendrehzahl, wirkt. Ein Ladedruckregelventil wird üblicherweise durch ein Stellglied gesteuert. Ein Ladedruckregelventil ist normalerweise geschlossen und wird von einem Stellglied geschlossen gehalten. Wenn eine voreingestellte Druckgrenze überschritten wird, öffnet das Stellglied das Ladedruckregelventil schrittweise und ermöglicht, dass ein Abgasstrom an der Turbine vorbeigeleitet wird, wodurch der Ladedruck des Ansaugkrümmers reguliert wird. Ein Turbolader-Ladedruckregelventilstellglied wird ausgewählt oder konzipiert für spezifische Ladedruck-Pegel und Turbinen-Zulaufdruck.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung des vollständigen Schutzumfangs oder all seiner Merkmale.
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Ein Fahrzeugantriebsstrang beinhaltet einen Motor mit einem Luft-Ansaugsystem und einem Abgassystem. Ein Turbolader beinhaltet einen mit dem Abgassystem verbundenen Turbinenabschnitt und einen mit dem Luft-Ansaugsystem verbundenen Verdichterabschnitt. Ein Ladedruckregelventil, das durch ein Stellgliedsystem zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position verstellbar ist, ist im Abgassystem angeordnet. Das Stellgliedsystem beinhaltet eine Dauereingriffsvorrichtung und einen Rastungsmechanismus zur Unterstützung des Haltens des Ladedruckregelventils in der geschlossenen Position.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Turboladers mit einem Ladedruckregelventil, welches durch die Dauereingriffsvorrichtung und den Rastungsmechanismus in geschlossener Position gehalten wird, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist eine schematische Schnittdarstellung des Turboladers der 2 mit dem Ladedruckregelventil in einer geöffneten Position, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist eine schematische Seitenansicht eines Turboladers mit einem Ladedruckregelventil-Stellglied, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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5 ist eine schematische Seitenansicht eines Turboladers mit einer alternativen Ladedruckregelventil-Stellglied, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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6 ist eine schematische Darstellung einer federvorgespannten Dauereingriffsvorrichtung und Rastung gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
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7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen federvorgespannten Dauereingriffsvorrichtung und Rastung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
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Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgreifendes Verständnis für die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
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Die hierin verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten an, schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt an/auf“, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
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Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hierin verwendet werden können um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, Region, Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Sofern Begriffe, wie „erste“, „zweite“, und andere Zahlenbegriffe hier verwendet werden, implizieren diese keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, es wird durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein weiter unten erörtertes erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
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Raumbezogene Begriffe, wie „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hierin zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Ausrüstung zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Räumlich relative Begriffe können bezwecken, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umspannen. Wird beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht, sind Elemente, die als „unterhalb” von oder „unter” anderen Elementen oder Eigenschaften beschrieben werden, dann „oberhalb” anderer Elemente oder Eigenschaften ausgerichtet. Daher kann der Beispielbegriff „unterhalb” sowohl eine Orientierung von oberhalb als auch von unterhalb enthalten. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in andere Richtungen) und die hierin verwendeten räumlich bezogenen Schlagworte können dementsprechend interpretiert werden.
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Eine Motoranordnung 10 ist in 1 dargestellt und kann eine Motorstruktur 12 beinhalten, die die Zylinder 14 und die Einlass- und Auslassöffnungen 16, 18 in Verbindung mit dem Zylinder 14, einem Einlassverteiler 20, einem Auslassverteiler 22, einer Drosselklappe 24 und einem Turbolader 26 definiert. Die Motoranordnung 10 zur Vereinfachung als Reihenvierzylinderanordnung dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von wechselseitigen Motorkonfigurationen gelten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal gegenüberliegende Motoren sowie beide obenliegende Nockenwellen- und Blocknockenwellen-Konfigurationen.
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Der Turbolader 26 beinhalt einen Turbinenabschnitt 28 in Verbindung mit dem Abgaskrümmer 22 und einen Verdichterabschnitt 30 in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer 20. Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet eine Querschnittsansicht des Turbinenabschnitts 28 einen Turbinendurchgang 32 in Kommunikation mit einem Turbinenrad 34. Wie in der Technik bekannt ist, ist das Turbinenrad 34 mit einer Welle 36 verbundenen, die ein Verdichterrad innerhalb des Verdichterabschnitt 30 antreibt. Ein Ladedruckregelventil 40 ist mittels einer Schwenkwelle 42 schwenkbar auf dem Turbinenabschnitt 28 angebracht. Das Ladedruckregelventil 40 schließt eine Öffnung 44 in Verbindung mit einem Bypasskanal 46. Wie in 3 dargestellt, kann das Ladedruckregelventil 40 in eine offene Position verstellt werden, sodass Abgase an dem Turbinenrad 34 in Richtung des Pfeils A vorbeigeleitet werden können.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Stellglied 50 dargestellt, welches einen Arm 52 beinhaltet, der in einen Hebel 54 greift, der fest an der Schwenkwelle 42 befestigt ist. Das Stellglied 50 kann ein magnetisches, pneumatisches, hydraulisches oder elektromechanisches oder ein anderes Stellglied sein, das eine Längsbewegung in linearer Richtung, wie angezeigt durch den Pfeil B, bewirkt, und welches demzufolge eine Schwenkbewegung des Hebels 54 zur Erzeugung einer entsprechenden Schwenkbewegung der Schwenkwelle 42 verursachen kann. Es versteht sich, dass ebenfalls andere Stellglieder verwendet werden können, einschließlich nichtlinearer und rotierender Stellglieder. Eine federvorgespannte Dauereingriffsvorrichtung 56, die in eine auf der Oberfläche der Schwenkwelle 42 angebrachte Rastung 58 greift, ist vorgesehen. Die Dauereingriffsvorrichtung 56 wird von einem Federelement 60, wie in 6 dargestellt, gespannt. Es versteht sich, dass die Dauereingriffsvorrichtung 56 und das Federelement 60 in unterschiedlichen Formen ausgebildet sein können, wie beispielsweise die in 6 dargestellte Federanordnung in Blattform. Zusätzlich, wie in 7 dargestellt, kann eine alternative Kugel-Rastungsvorrichtung 156 zum Dauereingriff mit der Schwenkwelle 42 verwendet werden, worin die Kugel-Rastungsvorrichtung 156 eine Kugel 158 und Feder 160 Vorrichtungen der Kugel 150 in die Rastung 58 in der Schwenkwelle 42 beinhalten kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Dauereingriffsvorrichtung und der Rastungsmechanismus an anderen Stellen innerhalb des Antriebssystems der Schwenkwelle 42 verwendet werden. Insbesondere, wie in 5 dargestellt, wird ein Kugel-Rastungsmechanismus 256, der in die Rastung 58, welche im Arm 52 vorgesehen ist, greift.
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Gemäß der verschiedenen Ausführungsformen liefern die federvorgespannte Dauereingriffsvorrichtung und Rastungsmechanismus 56/58 zusätzliche Kraft, um das Ladedruckregelventil 40 in geschlossener Position zu halten und somit das Stillstandmoment zu reduzieren, welches seitens des Stellgliedes 50 erfordert wird, um das Ladedruckregelventil 40 geschlossen zu halten. Dementsprechend ermöglichen die Dauereingriffsvorrichtung 56 und die Rastung 58, dass ein kleineres Stellglied 50 verwendet werden kann. Die Dauereingriffsvorrichtung und der Rastungsmechanismus 56/58, gemäß den unterschiedlichen dargestellten Formen, greifen lediglich dann ineinander, wenn das Ladedruckregelventil 40 in geschlossener Position gehalten ist. Die Geometrie der Rastung 58 kann mit einer Rampe gebildet sein, welche einen gleichmäßigen Übergang der Dauereingriffsvorrichtung 56 in den Rastnocken 58 und aus diesem hinaus ermöglicht. Der Aufbau reduziert erheblich die erforderliche Ladedruckregelventil-Schließkraft; gleichzeitig ist eine leicht erhöhte Öffnungskraft bei der anfänglichen Ladedruckregelventil-Öffnung erforderlich.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.
