DE102018112137A1

DE102018112137A1 - Ein verschiebbares Buchsenansteuerungssystem für einen Turboladerverdichter

Info

Publication number: DE102018112137A1
Application number: DE102018112137.7A
Authority: DE
Inventors: David R. Hanna; Leon Hu; Daniel William Kantrow
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2018-11-29
Also published as: CN108930585A; US20180340544A1; US10570912B2

Abstract

Verfahren und Systeme sind für ein Ventilansteuerungssystem mit verschiebbarer Buchse für einen Turboladerverdichter vorgesehen. In einem Beispiel können zu einer Aktorbaugruppe für eine verschiebbare Buchse eines Turboladerverdichters folgende gehören: ein mit der verschiebbaren Buchse gekoppelter Gabelzinken; ein drehbarer Hebelarm, der über eine steife Verbindungswelle mit dem Gabelzinken verbunden ist; eine zwischen Hebelarm und einem drehbaren Element gekoppelte Verbindungsstange; und eine mit dem drehbaren Element gekoppelte Aktoreinheit, die an einem Befestigungsgehäuse befestigt ist, wobei das Befestigungsgehäuse mit dem Turboladerverdichter gekoppelt ist. Die Aktorbaugruppe kann dahingehend angesteuert werden, dass sie die verschiebbare Buchse von einer Position entlang der Gehäusestrukturierung in eine andere Position entlang der Gehäusestrukturierung bewegt und dadurch die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu Drossel- oder Ausgleichsschlitzen auf der Gehäusestrukturierung anpasst.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für ein verschiebbares Buchsenansteuerungssystem für einen Turboladerverdichter.
Stand der Technik/Kurzdarstellung
Ein Turbolader kann in einem Motor bereitgestellt werden, um das Motordrehmoment oder die Leistungsausgabedichte zu verbessern. Zum Turbolader kann eine abgasbetriebene Turbine gehören, die über eine Antriebswelle mit einem Verdichter gekoppelt ist. Der Verdichter kann fluidisch mit einem Luftansaugkrümmer im Motor gekoppelt sein, der mit einer Vielzahl von Zylindern verbunden ist. Der Abgasstrom von einem oder mehreren Motorzylindern kann zu einem Turbinenrad geleitet werden, wodurch die Turbine veranlasst wird, sich um eine feste Achse zu drehen. Die Drehbewegung der Turbine treibt den Verdichter an, der Luft im Luftansaugkrümmer verdichtet, um den Ladedruck auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen zu erhöhen.
Zum Verdichter kann eine Buchse mit einer Vielzahl von Buchsenschlitzen gehören, die selektiv entweder mit einem Ablaufschlitz oder einem Rückführungsschlitz an einer Gehäusehülle ausgerichtet sein können, das mit der Buchse gekoppelt ist, um die Luftstrombedingungen im Verdichter auf der Grundlage der Betriebsbedingungen von Turbolader und/oder Motor zu steuern. Auf diese Weise kann die Position der Buchse in Relation zur Gehäusehülle selektiv angepasst werden, um Drosselbedingungen oder Ausgleichsbedingungen anzugehen. Das Anpassen der Position der Buchse entlang der Gehäusehülle, um die Buchsenschlitze entweder mit den Drosselschlitzen oder den Ausgleichsschlitzen auszurichten oder die Drosselschlitze und die Ausgleichsschlitze während des Motorbetriebs zu blockieren, kann eine Herausforderung darstellen und zu einem Luftaustritt führen oder die Verdichterleistung beeinträchtigen. Beispielsweise kann es zu einer fehlerhaften Ausrichtung der Buchsenschlitze entweder zu den Drosselschlitzen oder den Ausgleichsschlitzen kommen, wenn die Buchse nicht sachgemäß in Relation zur Gehäusehülle angepasst ist, wodurch Öffnungen im Verdichter entstehen, die einen Luftaustritt ermöglichen können. Ein höherer Luftstromaustritt im Verdichtersystem kann den Wirkungsgrad des Verdichters herabsetzen. Zudem kann sich die Buchse bei Ansteuerung an die Gehäusestrukturierung binden, was die Einstellung der Strömungsgeometrie des Verdichters erschweren kann.
Eine beispielhafte Herangehensweise an die vorstehenden Probleme in einem Turboladerverdichter wird durch Sun im US-Patent mit der Nummer 2014/0377051 dargelegt. Darin ist ein System offenbart, zu dem ein Turboladerverdichter mit einer ansteuerbaren ringförmigen Scheibe, die eine erste Gruppe Drosselschlitze umfasst, mit einer äußeren ringförmigen Scheibe, die eine zweite Gruppe Drosselschlitze umfasst, und einem Aktor gehört, mit dem die ansteuerbare ringförmige Scheibe in Relation zur äußeren ringförmigen Scheibe gedreht wird, um die Drosselschlitze auf beiden Scheiben miteinander auszurichten. Zum Verdichter gehört zudem ein Entlüftungsanschluss, der fluidisch mit einem Verdichtereinlass gekoppelt und im Motorbetrieb durchgehend geöffnet ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit einem derartigen System erkannt. Beispielsweise kann es durch die komplexe Natur des Systems zu einer fehlerhaften Ausrichtung der ansteuerbaren und äußeren ringförmigen Scheiben kommen, wenn die ansteuerbare Scheibe von einer Position in Relation zur äußeren Scheibe auf eine andere Position bewegt wird. In diesem Fall kann es durch die fehlerhafte Ausrichtung der ansteuerbaren und äußeren ringförmigen Scheiben zu einem Austritt des Luftstroms aus der Gehäusehülle kommen, was sich auf die Leistung des Verdichters auswirken kann. In einem anderen Beispiel kann, da der Ausgleichsschlitz im Motorbetrieb immer geöffnet ist, Luft kontinuierlich vom Verdichterrad in den Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Das kontinuierliche Zurückführen von Luft im Turboladerverdichter ist unter Umständen nicht immer erforderlich, insbesondere, wenn die Verdichterbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen keine konstante Rückführung des Luftstroms gewährleisten.
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch eine Aktorbaugruppe für eine verschiebbare Buchse eines Turboladerverdichters angegangen werden, umfassend: einen mit der verschiebbaren Buchse gekoppelten Gabelzinken; einen drehbaren Hebelarm, der über eine steife Verbindungswelle mit dem Gabelzinken verbunden ist; eine zwischen Hebelarm und einem drehbaren Element gekoppelte Verbindungsstange; und eine mit dem drehbaren Element gekoppelte Aktoreinheit, die an einem Befestigungsgehäuse befestigt ist, wobei das Befestigungsgehäuse mit dem Turboladerverdichter gekoppelt ist. Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung die Aktorbaugruppe dahingehend steuern, dass die verschiebbare Buchse in eine Position entlang einer Gehäusestrukturierung gebracht wird, wodurch die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu Drossel- oder Ausgleichsschlitzen auf der Gehäusestrukturierung angepasst wird, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters abzudecken.
Beispielsweise kann die Aktoreinheit des Aktors ein Signal von der Steuerung empfangen und steuert der Aktor anschließend das drehbare Element an, durch das die Verbindungsstange mit dem drehbaren Hebelarm gekoppelt wird. Die Bewegung der Verbindungsstange dreht den Hebelarm, der wiederum den Gabelzinken und die verschiebbare Buchse entlang der Gehäusestrukturierung bewegt, um die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu Drossel- und Ausgleichsschlitzen auf der Gehäusestrukturierung zu variieren.
In einem anderen Beispiel kann eine Motorsteuerung den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse auf eine Position in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, in der die Buchsenschlitze mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) auf der Gehäusestrukturierung ausrichtet sind, und nicht mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) auf der Gehäusestrukturierung. In diesem Fall kann Luft einem Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung über die Drosselschlitze bereitgestellt werden, wodurch die Drosselstromfähigkeit erhöht wird. In einem anderen Beispiel kann die verschiebbare Buchse in eine Position in Relation zur Gehäusestrukturierung gebracht werden, in der die Buchsenschlitze mit keinem der Drosselschlitze (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) ausgerichtet sind. In diesem Fall kann in den Verdichter eintretende Luft über die Ausgleichsschlitze zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen.
Die mit der verschiebbaren Buchse des Verdichters gekoppelte Aktorbaugruppe kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise können durch die Bewegung des drehbaren Elementes, der Verbindungsstange und des Hebelarms die Gabelzinken und die verschiebbare Buchse entlang der Gehäusestrukturierung gleiten (um die Ausrichtung der Buchsenschlitze in Relation zu den Drossel- und Ausgleichsschlitzen zu verändern), ohne dabei viel Raum zu beanspruchen und/oder passt in einen Raum, der durch eine Geometrie des Verdichters bereitgestellt wird (z. B. neben der Schnecke des Verdichters). In diesem Fall bietet die Aktorbaugruppe ein kompakteres System, das die Strömungsgeometrie des Verdichters variiert, um eine breite Palette an Strömungsbedingungen abzudecken. Zudem können sich die Gabelzinken und die verschiebbare Buchse nur in eine axiale Richtung parallel zum Einlassluftstrom und einer Drehachse des Verdichters bewegen. Auf diese Weise kann die Aktorbaugruppe so konfiguriert werden, dass sie die verschiebbare Buchse schnell bewegt, um den Motorbedürfnissen mit einem minimalen Drehmomentbedarf gerecht zu werden, bei gleichzeitiger Senkung der Kosten für den Aktor.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht eines turboaufgeladenen Motors mit einem Verdichter und einer Turbine.
2A zeigt eine 3-D-Ansicht eines Turboladerverdichters mit einer ersten Ausführungsform einer verschiebbaren Buchse, die mit einer Gehäusestrukturierung des Verdichters gekoppelt ist.
2B zeigt eine Querschnittsansicht des Turboladerverdichters mit der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse, die mit der Gehäusestrukturierung des Verdichters gekoppelt ist.
3A zeigt eine 3-D-Ansicht eines Einlassadapters, der die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse umschließt, die mit der Gehäusestrukturierung des Verdichters gekoppelt ist.
3B zeigt eine 3-D-Ansicht der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse, die mit der Gehäusestrukturierung gekoppelt ist, wobei der Einlassadapter entfernt ist.
4A zeigt eine 3-D-Ansicht eines Aktors, der mit der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die ein inneres Gehäuse einer Gehäusestrukturierung des Verdichters umschließt.
4B zeigt eine 3-D-Ansicht des Aktors, der mit der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die das innere Gehäuse der Gehäusestrukturierung des Verdichters umschließt, wobei der Einlassadapter entfernt ist.
5A zeigt eine 3-D-Ansicht des Aktors, der mit der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die das innere Gehäuse der Gehäusestrukturierung umschließt.
5B zeigt eine 3-D-Ansicht des Aktors und des inneren Gehäuses der Gehäusestrukturierung, wobei die verschiebbare Buchse entfernt ist.
6A zeigt eine 3-D-Ansicht des Aktors, der mit einer zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die ein inneres Gehäuse einer alternativen Ausführungsform der Gehäusestrukturierung umschließt.
6B zeigt eine alternative 3-D-Ansicht des Aktors, der mit der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die das innere Gehäuse der alternativen Ausführungsform der Gehäusestrukturierung umschließt.
7A zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils der alternativen Ausführungsform der Gehäusestrukturierung, die mit der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die in eine erste Position bewegt ist.
7B zeigt eine Querschnittsansicht des Teils der alternativen Ausführungsform der Gehäusestrukturierung, der mit der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, die in eine zweite Position bewegt ist.
8 zeigt eine Explosionsansicht des Aktors und der Komponenten des Turboladerverdichters.
9 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Anpassen der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse im Motorbetrieb.

Die 2A-8 sind ungefähr maßstabsgetreu dargestellt, wenngleich nach Bedarf auch andere relative Abmessungen verwendet werden können.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für ein Ansteuerungssystem mit verschiebbarer Buchse für einen Verdichter eines Turboladers. Wie in 1 gezeigt, kann zum Turbolader eine abgasgetriebene Turbine gehören, die über eine Antriebswelle mit einem Verdichter gekoppelt ist. Die Drehbewegung der Turbine treibt den Verdichter an, der Luft in einem Luftansaugkrümmer verdichtet, der mit einem oder mehreren Motorzylindern verbunden ist, um den Ladedruck auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen zu verbessern. 2A zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Verdichters eines turboaufgeladenen Motors. Zum Verdichter können ein Einlassadapter, der über eine Vielzahl von Befestigungselementen mit einem Verdichtergehäuse gekoppelt ist, und eine erste Ausführungsform einer verschiebbaren Buchse gehören, die mit einem inneren Gehäuse einer Gehäusestrukturierung des Verdichters gekoppelt ist. Das innere Gehäuse der Gehäusestrukturierung kann einen Teil eines Verdichterrades aufnehmen. Beispielsweise kann das Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung angeordnet sein, um Luft zu verdichten, die über einen Einlass in den Verdichter gelangt, der mit einem Luftansaugkrümmer gekoppelt ist, wie etwa der unter Bezugnahme auf 1 offenbarte Ansaugkrümmer. Die verdichtete Luft tritt über einen Auslass aus dem Verdichter aus, der mit dem Luftansaugkrümmer gekoppelt sein kann, wobei die Luft den Einlassanschlüssen eines oder mehrerer Motorzylinder bereitgestellt wird.
Die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse, die mit der inneren Gehäusestrukturierung gekoppelt ist, kann eine Vielzahl von Buchsenschlitzen enthalten, wie in der vorliegenden Schrift unter Bezugnahme auf 2B offenbart. Die Vielzahl von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse kann mit einer Vielzahl von Drosselschlitzen oder Ausgleichsschlitzen am inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sein, um die Strömungsgeometrie des Verdichters zu verändern. Der mit der verschiebbaren Buchse gekoppelte Aktor kann über eine Motorsteuerung gesteuert werden, um die Position der verschiebbaren Buchse in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung anzupassen, um die Ausrichtung der Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu den Drossel- und Ausgleichsschlitzen auf dem inneren Gehäuse zu verändern, auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen, wie in der vorliegenden Schrift unter Bezugnahme auf die 3A bis 5B offenbart.
Die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse kann in der vorliegenden Schrift als eine drei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, die der ersten, zweiten und dritten Position der verschiebbaren Buchse in Relation zum inneren Gehäuse entspricht. In der ersten Position sind die Drosselschlitze auf dem inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung geöffnet (z. B. nicht durch die verschiebbare Buchse blockiert) und die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse geschlossen (z. B. durch die verschiebbare Buchse blockiert), und in der zweiten Position sind sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze geschlossen. In der dritten Position sind die Drosselschlitze geschlossen, während die Ausgleichsschlitze geöffnet sind. Wenn der Aktor über die Motorsteuerung eingestellt wird, kann eine Position der verschiebbaren Buchse in Relation zum inneren Gehäuse dadurch angepasst werden, dass eine Verbindungsstange bewegt wird, die mit einem Hebelarm des Aktors gekoppelt ist, die wiederum einen Gabelzinken bewegt, der mit der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist, wie in der vorliegenden Schrift unter Bezugnahme auf die 4A bis 5B offenbart.
Beispielsweise kann die verschiebbare Buchse in die erste Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze mit den Drosselschlitzen ausgerichtet sind, während die Ausgleichsschlitze geschlossen sind. Wenn die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse ausgerichtet sind, kann Luft über die Drosselschlitze in den Verdichter gelangen, um Drosselbedingungen zu minimieren oder zu verringern. In diesem Beispiel sind die Ausgleichsschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet und dementsprechend wird keine Luft über die Ausgleichsschlitze in den Verdichtereinlass zurückgeführt.
In einem anderen Beispiel kann die verschiebbare Buchse in die zweite Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze weder mit den Drossel- noch mit den Ausgleichsschlitzen auf dem inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind. Da die Drossel- und Ausgleichsschlitze geschlossen sind, wird über die Drosselschlitze keine Luft in das Verdichterrad geleitet und wird über die Ausgleichsschlitze keine Luft in den Verdichtereinlass zurückgeführt. Die Luft, die über den Einlass in den Verdichter gelangt, kann durch das Verdichterrad verdichtet und den Motorzylindern bereitgestellt werden (über den Ansaugkrümmer), um die Motorbetriebsbedingungen zu erfüllen.
In einem alternativen Beispiel kann der Aktor so gesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse auf die dritte Position bewegt, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet, aber die Drosselschlitze geschlossen sind. In diesem Fall wird ein Teil des Luftstroms im inneren Gehäuse in den Verdichtereinlass zurückgeführt, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Aktor so angesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung in eine andere Position entlang dem inneren Gehäuse bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen im Verdichter bei gleichzeitiger Verringerung des Luftaustritts und Verbesserung des Wirkungsgrades des Turboladers abzudecken.
8 zeigt eine Explosionsansicht des in 4A dargestellten Turboladerverdichters. Zum Turboladerverdichter können das Verdichtergehäuse, der Einlassadapter, die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse, die Gehäusestrukturierung und Komponenten des Aktors gehören. Die verschiedenen Komponenten des Turboladerverdichters können zusammengebaut und mit einem Motor gekoppelt sein, wie etwa der in der vorliegenden Schrift in 1 offenbarte Motor.
Der Aktor kann mit einer zweiten Ausführungsform einer verschiebbaren Buchse gekoppelt sein, wie in der vorliegenden Schrift unter Bezugnahme auf die 6A und 6B offenbart. In diesem Fall umschließt die verschiebbare Buchse ein inneres Gehäuse einer alternativen Ausführungsform einer Gehäusestrukturierung. Eine Motorsteuerung kann den Aktor dahingehend steuern, dass er die verschiebbare Buchse in Relation zum inneren Gehäuse bewegt, um die Strömungsgeometrie des Verdichters auf der Grundlage der Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen zu ändern.
In 7A ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Gehäusestrukturierung gezeigt, wobei die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse in eine erste Position bewegt ist. Wenn die verschiebbare Buchse in die erste Position bewegt ist, sind sowohl die Drosselals auch die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse geöffnet. Zudem kann über die Drossel- und Ausgleichsschlitze einem Verdichterrad zusätzliche Luft zugeführt werden, das in der Gehäusestrukturierung angeordnet ist. Der zusätzliche am Verdichterrad eingeführte Luftstrom, insbesondere der Luftstrom durch den Drosselschlitz, kann die Drosselstromfähigkeit des Verdichters erweitern. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse selektiv in eine Position bewegt werden, in der sowohl die Drossel- als auch die Ausgleichsschlitze geöffnet sind, um mehr Luft in das Verdichterrad zu leiten und dadurch die Drosselstromfähigkeit zu verbessern. Da der Ausgleichsschlitz in der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchsengestaltung immer geöffnet ist, kann der Luftstrom, der über den Verdichtereinlass in das innere Gehäuse der Gehäusestrukturierung gelangt, über die Ausgleichsschlitze zurückgeführt werden, wenn der Verdichter in der Nähe der Ausgleichsbedingung arbeitet.
Die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse kann in eine zweite Position in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung bewegt werden, wie unter Bezugnahme auf 7B offenbart. Wenn die verschiebbare Buchse in die zweite Position in Relation zum inneren Gehäuse bewegt ist, können die Drosselschlitze geschlossen sein, während die Ausgleichsschlitze geöffnet bleiben. In diesem Fall kann ein Teil der in das innere Gehäuse eintretenden Luft über die Ausgleichsschlitze zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse in der vorliegenden Schrift als eine zwei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, bei der die verschiebbare Buchse zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegt werden kann, um die Drosselstromfähigkeit bei gleichzeitiger Bereitstellung einer ausreichenden Pumpgrenze zu verbessern. Die Motorsteuerung kann den Aktor so steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse durch eine Vielzahl von Positionen in Relation zum inneren Gehäuse des Gehäuses bewegt, wie in 9 offenbart. Ein beispielhaftes Verfahren zum Anpassen einer Position der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung des Verdichters ist in 9 offenbart. In diesem Fall kann die Position der verschiebbaren Buchse entlang der Gehäusestrukturierung auf der Grundlage des Motorbetriebs auf eine erste Position, eine zweite Position und eine dritte Position eingestellt werden. In der ersten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) ausgerichtet und nicht mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind. In der zweiten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind. In der dritten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) ausgerichtet und mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind.
Wenn der Verdichterstrom beispielsweise über einem oberen Grenzdurchfluss liegt, kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse selektiv in Relation zur Gehäusestrukturierung in die erste Position bewegt, in der die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) ausgerichtet und nicht mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind. In diesem Fall kann dem Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung zusätzliche Luft zugeführt werden, um die Drosselstrombedingungen zu erweitern. Da die Ausgleichsschlitze geschlossen sind, wird kein Luftstrom vom Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung in den Verdichtereinlass zurückgeführt.
In einem anderen Beispiel, in dem der Verdichterstrom zwischen dem unteren Grenzdurchfluss und dem oberen Grenzdurchfluss liegt, kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung in die zweite Position bewegt, in der die Vielzahl von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet ist. Da die Drosselschlitze geschlossen sind, erreicht über die Drosselschlitze kein Luftstrom das Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung. Wenn die Ausgleichsschlitze geschlossen sind, wird kein Luftstrom vom Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung in den Verdichtereinlass zurückgeführt. In diesem Fall wird die in den Verdichter eintretende Luft durch das Verdichterrad verdichtet und einem Luftansaugkrümmer bereitgestellt, in dem die Luft weiter zu einem oder mehreren Motorzylindern transportiert wird, um dort vor der Verbrennung mit dem eingespritzten Kraftstoff gemischt zu werden.
In einem weiteren Beispiel kann der Verdichterstrom unter dem unteren Grenzwert für den Durchfluss liegen und kann die Motorsteuerung Steuersignale an die Aktoreinheit der Aktorbaugruppe senden, um die verschiebbare Buchse entlang der Gehäusestrukturierung in die dritte Position zu bewegen, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) ausgerichtet und die Buchsenschlitze nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) ausgerichtet sind. In diesem Fall kann Luft über die Ausgleichsschlitze vom Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung in den Verdichtereinlass zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Da die Drosselschlitze geschlossen sind, erreicht über die Drosselschlitze kein Luftstrom das Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung.
Das in 9 beschriebene beispielhafte Verfahren kann so angepasst werden, dass es auf die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse anwendbar ist. In diesem Fall kann eine Position der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse entlang der Gehäusestrukturierung auf der Grundlage des Motorbetriebs auf eine erste Position und eine zweite Position eingestellt werden. In der ersten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) und mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) auf der Gehäusestrukturierung ausgerichtet sind. In der zweiten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) ausgerichtet sind. Wenn die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse zwischen der ersten und der zweiten Position eingestellt ist, können die Ausgleichsschlitze auf der Gehäusestrukturierung immer teilweise oder vollständig geöffnet sein.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung die Aktorbaugruppe dahingehend steuern, dass die Position der verschiebbaren Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung angepasst wird, wodurch die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu Drossel- oder Ausgleichsschlitzen auf der Gehäusestrukturierung geändert wird, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters abzudecken.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine schematische Ansicht 100 eines beispielhaften Verbrennungsmotors 10 mit einem Turbolader offenbart. Konkret kann zum Verbrennungsmotor 10 eine Vielzahl von Zylindern gehören, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist. Der Verbrennungsmotor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, zu dem eine Steuerung 12 gehört, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 72 über eine Eingabevorrichtung 70 gesteuert werden. In diesem Beispiel gehören zur Eingabevorrichtung 70 ein Gaspedal und ein Pedalpositionssensor 74 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PPS. Zum Motor 10 gehören eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Brennkammer 30 kommuniziert über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48. Der Ansaugkrümmer 44 weist der Darstellung nach eine Einspritzvorrichtung 68 auf, die daran gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals (FPW) von der Steuerung 12 zuzuführen.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, zu dem eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem konkreten Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 dargestellt, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und ein Datenbus gehören. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (MAF) von einem Luftmassenstromsensor 115; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der mit einer Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder anderer Art), der mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und eines Ansaugkrümmer-Absolutdruck-(MAP)-Signals von Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal, U/min, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Zudem kann die Steuerung 12 ein Verdichtungsverhältnis des Motors auf der Grundlage von Messungen von einem Druckwandler (nicht gezeigt) schätzen, der in der Brennkammer 30 positioniert ist.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf der Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen einzustellen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind. Auf den Festwertspeicher 106 eines Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 zum Durchführen der Verfahren ausgeführt werden können.
In einer Konfiguration, die als Hochdruck-AGR bekannt ist, wird Abgas durch das AGR-Rohr 125, welches mit dem Abgaskrümmer 48 kommuniziert, zum Ansaugkrümmer 44 geleitet. Die AGR-Ventilbaugruppe 120 befindet sich im AGR-Rohr 125. Anders formuliert, strömt Abgas aus dem Abgaskrümmer 48 zuerst durch die Ventilbaugruppe 120 und dann zum Ansaugkrümmer 44. Die AGR-Ventilbaugruppe 120 kann dann dem Ansaugkrümmer vorgeschaltet positioniert sein. Es gibt auch einen optionalen AGR-Kühler 130, der im AGR-Rohr 125 positioniert ist, um AGR zu kühlen, bevor es in den Ansaugkrümmer gelangt. Niederdruck-AGR kann verwendet werden, um Abgas von einem der Turbine 16 nachgeschalteten Punkt zu einem dem Verdichter 14 vorgeschalteten Punkt über ein Ventil 141 zurückzuführen.
Der Drucksensor 115 stellt der Steuerung 12 eine Messung des Krümmerdrucks (MAP) zur Verfügung. Die AGR-Ventilbaugruppe 120 verfügt über eine Ventilposition (nicht gezeigt) zum Steuern einer Begrenzung mit veränderlicher Fläche im AGR-Rohr 125, welches dann den AGR-Strom steuert. Die AGR-Ventilbaugruppe 120 kann den AGR-Strom durch das Rohr 125 entweder minimal begrenzen oder den AGR-Strom durch das Rohr 125 vollständig begrenzen oder arbeiten, um den AGR-Strom variabel zu begrenzen. Der Vakuumregler 124 ist mit der AGR-Ventilbaugruppe 120 gekoppelt. Der Vakuumregler 124 empfängt ein Betätigungssignal 126 von der Steuerung 12 zum Steuern der Ventilposition der AGR-Ventilbaugruppe 120. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der AGR-Ventilbaugruppe um ein durch Vakuum betätigtes Ventil. Allerdings kann ein beliebiger Typ von Durchflussregelventil verwendet werden, wie etwa ein elektrisches von einem Magneten betriebenes Ventil oder ein von einem Schrittmotor betriebenes Ventil.
Der Turbolader 13 verfügt über eine Turbine 16, die mit dem Abgaskrümmer 48 gekoppelt ist, und einen Verdichter 14, der über einen Zwischenkühler 132 mit dem Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist. Die Turbine 16 wird über eine Antriebswelle 15 mit dem Verdichter 14 gekoppelt. Luft bei Atmosphärendruck gelangt aus dem Kanal 140 in den Verdichter 14. Abgas strömt aus dem Abgaskrümmer 48 durch die Turbine 16 und verlässt den Kanal 142. Auf diese Weise versorgt die abgasgetriebene Turbine den Verdichter mit Energie, um den Druck und den Luftstrom in den Motor zu erhöhen. Der Ladedruck kann durch die Drehzahl der Turbine 16 geregelt werden, die zumindest teilweise vom Abgasstrom durch die Turbine 16 geregelt wird.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf der Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen einzustellen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind. Nach dem Empfang von Signalen von verschiedenen Sensoren kann die Motorsteuerung Steuersignale an den Aktor senden, um die Position der verschiebbaren Buchse entlang dem inneren Gehäuse zu ändern. Beispielsweise kann ein Aktor Signale vom MAP-Sensor empfangen, um den Luftstrom im Verdichter auf der Grundlage einer veränderten Motordrehzahl zu erhöhen, die durch einen Drehzahlsensor gemessen wurde. In einem Beispiel kann zum Anpassen der Luftstrombedingungen im Verdichter 14 gehören, dass die Steuerung ein Steuersignal an die Aktoreinheit einer Aktorbaugruppe sendet, um eine Position der Aktorbaugruppe anzupassen, die mit einer verschiebbaren Buchse (mit einer Vielzahl von Buchsenschlitzen) gekoppelt ist, die um eine Gehäusestrukturierung (mit einer Vielzahl von Drossel- und Ausgleichsschlitzen) gekoppelt ist, um die Luftstrombedingungen im Verdichter anzupassen, wie unter Bezugnahme auf die 2A und 2B näher offenbart.
Bezug nehmend auf 2A ist eine dreidimensionale Ansicht 200 eines Turboladerverdichters 202 eines Motors offenbart. Zum Verdichter 202 können ein Einlassadapter 204, der über Befestigungselemente 211 mit einem Verdichtergehäuse 203 gekoppelt ist, und eine erste Ausführungsform einer verschiebbaren Buchse 206 gehören, die einen Teil einer Gehäusestrukturierung 208 mit einem inneren Gehäuse 207 umgibt, in dem sich ein Teil eines Verdichterrades 210 befindet. Die verschiebbare Buchse 206 kann um das innere Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 gekoppelt sein, so dass die Buchse in Relation zum inneren Gehäuse bewegt werden kann. Das Verdichterrad 210 kann in der Gehäusestrukturierung 208 angeordnet sein, um eintretende Luft zu verdichten, die über einen Einlass 205 in den Verdichter 202 gelangt, der mit einem Luftansaugkrümmer (z. B. der Ansaugkrümmer 44 aus 1) des Motors gekoppelt sein kann. Die verdichtete Luft tritt über einen Auslass 220 aus dem Verdichter 202 aus, der mit dem Ansaugkrümmer gekoppelt sein kann, wobei die Luft weiter zu Einlassanschlüssen von einem oder mehreren Motorzylindern transportiert wird. Eine Vielzahl von primären Anschlussleitungen 224 und 226 und eine Vielzahl von sekundären Anschlussleitungen 228 können verwendet werden, um Kühlmittel und Schmierflüssigkeit vom Motor zum Turbolader zu transportieren. Der Verdichter 202 kann neben einer Motorkomponente 234 montiert sein.
Zur verschiebbaren Buchse 206 kann eine Vielzahl von Buchsenschlitzen gehören (in 2A nicht gezeigt), die mit einer Vielzahl von Drosselschlitzen (in 2A nicht gezeigt) oder einer Vielzahl von Ausgleichsschlitzen (in 2A nicht gezeigt) ausgerichtet sein kann, die auf dem inneren Gehäuse 207 ausgebildet sind, indem die verschiebbare Buchse 206 über einen Aktor 212 auf eine bestimmte Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 bewegt wird, der auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen durch eine Motorsteuerung gesteuert wird (wie etwa Steuerung 12 aus 1).
Im zusammengebauten Zustand kann zum Aktor 212 ein Gabelzinken 214 gehören, der mit einem Hebelarm 215 verbunden sein kann, der mit einer Verbindungsstange 216 gekoppelt sein kann, die mit einem drehbaren Element 217 gekoppelt ist, das mit einer Aktoreinheit 218 gekoppelt ist. Zum Hebelarm 215 kann eine Welle (nicht gezeigt) gehören, die durch eine Öffnung im Einlassadapter 204 verläuft und mit dem Gabelzinken 214 gekoppelt ist. Zur Aktoreinheit 218 können elektronische Komponenten gehören, die verwendet werden, um die Bewegung des Hebelarms 215 und der Verbindungsstange 216 zu steuern, um die Position der verschiebbaren Buchse 206 in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 anzupassen. Beispielsweise kann es sich bei dem Aktor 212 um einen elektrischen Aktor handeln, der mit der verschiebbaren Buchse 206 gekoppelt ist, um die Position der Buchse in Relation zum inneren Gehäuse 207 anzupassen. In anderen Beispielen kann es sich bei dem Aktor 212 um einen hydraulischen oder pneumatischen Aktor handeln, der mit der verschiebbaren Buchse 206 gekoppelt ist, um die Position der Buchse in Relation zum inneren Gehäuse 207 anzupassen. Der Aktor 212 kann durch eine Motorsteuerung (wie etwa Steuerung 12 aus 1) als Reaktion auf Turboladerverdichterbedingungen gesteuert werden, einschließlich beispielsweise Drehzahl und Luftdurchfluss. In weiteren Beispielen kann der Aktor 212 auf der Grundlage von Schätzungen von Verdichterbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen gesteuert werden, wie etwa Motordrehzahl, Motorlast und Drosselposition.
Bei laufendem Motor kann die Steuerung den Aktor 212 so anpassen, dass die verschiebbare Buchse 206 in eine bestimmte Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 bewegt wird. Beispielsweise kann der Aktor 212 so gesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 in eine erste Position bewegt, in der die Buchsenschlitze weder mit den Drossel- noch mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind. In diesem Fall wird die durch den Einlass 205 in den Verdichter 202 eintretende Luft verdichtet und dem Ansaugkrümmer zugeführt, ohne über die Ausgleichsschlitze, die geschlossen sind (z. B. blockiert durch eine Wand der verschiebbaren Buchse), wenn die verschiebbare Buchse 206 in die erste Position bewegt wurde, durch den Verdichter zurückgeführt zu werden. Da die Drosselschlitze geschlossen sind (z. B. blockiert), wenn die Buchse in die erste Position bewegt wird, erreicht das Verdichterrad 210 über die Drosselschlitze kein Luftstrom. Die verdichtete Luft im Ansaugkrümmer wird weiter zu den Motorzylindern transportiert, wo sich die Luft vor der Verbrennung mit Kraftstoff vermischt.
In einem anderen Beispiel kann die Motorsteuerung den Aktor 212 dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen von der ersten Position in eine zweite Position bewegt (wobei die Vielzahl von Buchsenschlitzen mit der Vielzahl von Drosselschlitzen ausgerichtet und nicht mit der Vielzahl von Ausgleichsschlitzen ausgerichtet ist). In einem Beispiel kann der Motor bei einer hohen Drehzahl laufen und kann ein hoher Verdichterstrom erforderlich sein, um mehr Luft in die Motorzylinder zu leiten. In diesem Fall wird zusätzliche Luft zum Verdichterrad 210 geleitet (über die Drosselschlitze), wo die Luft verdichtet und zum Luftansaugkrümmer geleitet wird. Die verdichtete Luft im Ansaugkrümmer wird weiter in die Motorzylinder transportiert, um sich dort unter Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit eingespritztem Kraftstoff zu vermischen, das verbrannt wird, um Motorleistung zu erzeugen.
In einem weiteren Beispiel kann der Aktor 212 so angepasst sein, dass er die verschiebbare Buchse 206 von der ersten Position (in der die Buchsenschlitze weder mit den Drossel- noch mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind) in eine dritte Position bewegt, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet und nicht mit den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 ausgerichtet sind. In diesem Fall kann der Motor bei niedrigen Motordrehzahlen laufen und kann beispielsweise ein niedriger Verdichterstrom erforderlich sein. Die über den Einlass 205 in den Verdichter gelangende Luft kann über die geöffneten Ausgleichsschlitze zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Da der Ausgleichsschlitz neben dem Einlass des Verdichterrades (z. B. Laufradeinlass) angeordnet ist und eine Breite des Ausgleichsschlitzes kleiner ist als eine Breite des Drosselschlitzes, kann die Menge an zurückgeführtem Luftstrom durch den Ausgleichsschlitz verringert werden, was wiederum zu einer Senkung des Verlustes durch den zurückgeführten Luftstrom führt. Auf diese Weise kann die Leistung des Verdichters verbessert werden. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse 206 von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 in eine andere Position entlang dem inneren Gehäuse 207 bewegt werden, um den in den Verdichter 202 eintretenden Luftstrom und den Luftstrom zu den Motorzylindern zu verändern und dabei gleichzeitig den Luftaustritt zu minimieren und den Wirkungsgrad des Turboladers zu verbessern.
Bezug nehmend auf 2B ist eine Querschnittsansicht 201 der verschiebbaren Buchse 206, die um die Gehäusestrukturierung 208 des Verdichters 202 des Turboladers gekoppelt ist, offenbart. Zum Verdichter 202 gehört das Verdichtergehäuse 203, das mit einer Verdichterplatte 240 gekoppelt ist, um einen Luftkanal 234 zu bilden. Die Gehäusestrukturierung 208 kann in einem Hauptkanal (nicht gezeigt) im Verdichtergehäuse 203 angeordnet und über vorstehende Elemente 244, die in ausgesparte Schlitze 246 im Verdichtergehäuse einrasten, an einem inneren Teil des Verdichtergehäuses 203 befestigt sein. Der Einlassadapter 204 kann über eine Vielzahl von Befestigungselementen (wie etwa die Befestigungselemente 211 aus 2A) mit einem äußeren Teil des Verdichtergehäuses 203 gekoppelt sein.
Wie in 2B gezeigt, kann das Verdichterrad 210 im inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 entlang einer Mittelachse 252 angeordnet sein. Eine Innenwand 209 des inneren Gehäuses 207 bildet einen Einlasskanal, der in den Verdichter eintretende und zum Verdichterrad strömende Luft aufnimmt. Die Gehäusestrukturierung 208 kann in einem Innenteil des Verdichtergehäuses 203 untergebracht sein. Zur verschiebbaren Buchse 206, die um eine Außenfläche des inneren Gehäuses 207 der Gehäusestrukturierung 208 gekoppelt ist, gehört eine Vielzahl von Buchsenschlitzen 236, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse 206 angeordnet sind. Wenngleich als eine Vielzahl von Buchsenschlitzen 236 aufweisend dargestellt, kann die verschiebbare Buchse 206 einen einzelnen durchgehenden Schlitz um den Umfang der Buchse aufweisen. Die verschiebbare Buchse 206 kann entlang der Länge des inneren Gehäuses 207 in eine Richtung der Mittelachse 252 bewegt werden, um die Buchsenschlitze auf der Buchse mit einer Vielzahl von Drosselschlitzen (z. B. erste Schlitze) 248 oder Ausgleichsschlitzen (z. B. zweite Schlitze) 250 auszurichten (die auf einem Teil des inneren Gehäuses 207 ausgebildet sind), und zwar auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und -last.
Die Drosselschlitze 248 auf dem inneren Gehäuse 207 sind geöffnet, wenn die Drosselschlitze nicht durch die verschiebbare Buchse 206 blockiert sind, so dass die Buchsenschlitze 236 mit den Drosselschlitzen ausgerichtet sind. Zudem sind die Drosselschlitze 248 geschlossen, wenn sie durch die verschiebbare Buchse 206 blockiert sind, so dass die Buchsenschlitze 236 nicht mit den Drosselschlitzen ausgerichtet sind. Gleichermaßen sind die Ausgleichsschlitze 250 auf dem inneren Gehäuse 207 geöffnet, wenn die Ausgleichsschlitze nicht durch die verschiebbare Buchse 206 blockiert sind, so dass die Buchsenschlitze 236 mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind. Zudem sind die Ausgleichsschlitze 250 geschlossen, wenn sie durch die verschiebbare Buchse 206 blockiert sind, so dass die Buchsenschlitze 236 nicht mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind.
Die Drosselschlitze 248 auf dem inneren Gehäuse 207 können neben einer Vorderkante eines ersten Flügels 254 am Verdichterrad 210 angeordnet sein, und die Ausgleichsschlitze 250 können neben einer Vorderkante eines zweiten Flügels 256 am Verdichterrad 210 angeordnet sein, beispielsweise den Drosselschlitzen 248 vorgeschaltet. In diesem Beispiel kann es sich bei dem ersten Flügel 254 um einen geteilten Flügel und beim zweiten Flügel 256 um einen Vollflügel handeln. In diesem Fall können die Drosselschlitze 248 auf dem inneren Gehäuse 207 neben einer Vielzahl von geteilten Flügeln am Verdichterrad 210 angeordnet sein, und können die Ausgleichsschlitze 250 neben einer Vielzahl von Vollflügeln am Verdichterrad 210 angeordnet sein, wobei die Vollflügel den geteilten Flügeln vorgeschaltet angeordnet sind, in Relation zu einer Luftstromrichtung in den Verdichtereinlass. Sowohl die Drosselschlitze 248 als auch die Ausgleichsschlitze 250 können näher am Auslass 255 und am Verdichterrad 210 angeordnet sein als der Einlass 205 des inneren Gehäuses. Beispielsweise sind die Drosselschlitze 248 im inneren Gehäuse 207 weiter hinten angeordnet als die Ausgleichsschlitze 250, in Relation zu einer Luftstromrichtung in den Verdichter und durch das innere Gehäuse 207.
In einem anderen Beispiel können die Drosselschlitze 248 in einem Bereich von 25-50 % entlang einer Position des Verdichterrades 210 in Strömungsrichtung zwischen dem Einlass 205 zu einem Auslass 255 auf dem inneren Gehäuse 207 angeordnet sein, und können die Ausgleichsschlitze in einem Bereich von 5-15 % entlang der Position des Verdichterrades 210 in Strömungsrichtung zwischen dem Einlass 205 zum Auslass 255 auf dem inneren Gehäuse 207 angeordnet sein. Wenn der Aktor (z. B. Aktor 212 aus 2A) angepasst wird, kann eine Bewegung des Hebelarms 215 die verschiebbare Buchse 206 von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 in eine andere Position entlang dem inneren Gehäuse 207 auf der Grundlage von Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen bewegen. Wenn der Motor leer ist, kann beispielsweise ein niedriger Verdichterstrom erforderlich sein. In diesem Beispiel kann die Motorsteuerung (z. B. Steuerung 12 aus in 1) den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 von einer Position, in der die Buchsenschlitze weder mit den Drossel- noch mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind, in eine andere Position bewegt, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet und nicht mit den Drosselschlitzen ausgerichtet sind. In diesem Fall kann die über den Einlass 205 in den Verdichter 202 eintretende Luft über die geöffneten Ausgleichsschlitze zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen.
Die verschiebbare Buchse 206 kann schnell von der Position, in der sowohl Drosselals auch Ausgleichsschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet sind, in die Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind, wodurch der Verdichter Luftstrombedingungen auf der Grundlage von veränderten Motorbetriebsbedingungen schnell anpassen kann. In dem in der vorliegenden Schrift offenbarten Verdichter können die Position der Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse 206 und die Position der Drossel- und Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse 207 den Bedarf überflüssig machen, die verschiebbare Buchse 206 von einer Auslassseite des inneren Gehäuses 207 in eine Position zu bewegen, die weiter vom Verdichterauslass entfernt ist, um entweder die Drossel- oder die Ausgleichsschlitze auszurichten.
In einem anderen Beispiel kann der Motor bei hohen Drehzahlen laufen, die in der Nähe der Nennleistung des Motors liegen. In diesem Fall kann ein hoher Verdichterstrom erforderlich sein, um den Motorzylindern mehr Luft bereitzustellen. In diesem Beispiel kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 auf eine Position bewegt, in der die Buchsenschlitze 236 mit den Drosselschlitzen 248 ausgerichtet und nicht mit den Ausgleichsschlitzen 250 ausgerichtet sind. In diesem Fall wird dem Verdichterrad 210 über die Drosselschlitze 248 zusätzliche Luft zugeführt. Die in das Verdichterrad 210 eintretende Luft kann verdichtet und in den Luftansaugkrümmer geleitet werden, bevor diese an die Motorzylinder geleitet wird. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 in eine andere Position bewegt (entlang dem inneren Gehäuse 207), um den in das Verdichterrad 210 eintretenden und aus dem Verdichterrad 210 austretenden Luftstrom zu verändern, bei einer Minimierung des Luftaustritts und einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Turboladers.
Bezug nehmend auf die 3A und 3B sind eine dreidimensionale Ansicht 300 des Einlassadapters 204 und der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206, die mit der Gehäusestrukturierung 208 gekoppelt ist, und eine dreidimensionale Ansicht 302 der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206 offenbart, die mit der Gehäusestrukturierung 208 gekoppelt ist, ohne Einlassadapter 204. Die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206 kann in der vorliegenden Schrift als eine drei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, die der ersten, der zweiten und der dritten Position der verschiebbaren Buchse 206 in Relation zum inneren Gehäuse entspricht 206. In der ersten Position sind die Drosselschlitze auf der Gehäusestrukturierung 208 geöffnet (z. B. nicht durch die verschiebbare Buchse blockiert, so dass die Buchsenschlitze mit den Drosselschlitzen ausgerichtet sind) und sind die Ausgleichsschlitze auf der Gehäusestrukturierung 208 geschlossen (z. B. durch die verschiebbare Buchse blockiert, so dass die Buchsenschlitze nicht mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind), und in der zweiten Position sind sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze geschlossen. In der dritten Position sind die Drosselschlitze geschlossen, während die Ausgleichsschlitze geöffnet sind.
Wie in 3A gezeigt, wird der Einlassadapter 204 über die Vielzahl von Befestigungselementen 211 an der Gehäusestrukturierung 208 befestigt, die gleichmäßig oder ungleichmäßig um eine umlaufende Außenfläche des Einlassadapters 204 beabstandet angeordnet sind. Beispielsweise kann es sich bei den Befestigungselementen 211 um M6- oder M8-Befestigungselemente handeln, die in Schlitze (nicht gezeigt) im Einlassadapter 204 eingeführt werden, um den Einlassadapter sicher an der Gehäusestrukturierung 208 zu befestigen. In anderen Beispielen kann es sich bei den Befestigungselementen 211 um Bolzenbaugruppen oder eine andere geeignete Art von Befestigungselementen handeln, die verwendet werden, um den Einlassadapter 204 an der Gehäusestrukturierung 208 zu befestigen. Zum Einlassadapter 204 gehört ein Seitenteil 304 mit einer Öffnung zur Aufnahme einer Verbindungsstange (z. B. Verbindungsstange 216 aus 2A), die mit dem Hebelarm 215 des Aktors (z. B. Aktor 212 aus 2A) auf einer Seite des Hebelarms 215 gekoppelt ist, und mit einem Gabelzinken 214 auf der anderen Seite des Hebelarms 215 gekoppelt ist. Zu einem äußeren Teil der Gehäusestrukturierung 208 kann eine Vielzahl von kreisrunden Ringen 308 gehören, die bei verschiedenen Höhen ausgebildet sind und miteinander verbunden sind, um eine einzelne wesentliche Komponente auszubilden. Das innere Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 verläuft nach außen (vom äußeren Teil der Gehäusestrukturierung 208) und weiter in eine innere Öffnung 306 im Einlassadapter 204. Zum inneren Gehäuse 207 gehören eine Vielzahl von Drosselschlitzen (z. B. Drosselschlitze 248 aus 2B) und Ausgleichsschlitzen (z. B. Ausgleichsschlitze 250 aus 2B), die um eine umlaufende Oberfläche des inneren Gehäuses ausgebildet sind, wobei jedes Paar aus Drosselschlitzen und Ausgleichsschlitzen durch ein Rippenelement 310 getrennt ist. Beispielsweise kann jedes Rippenelement 310, mit dem jedes Paar aus Drossel- und Ausgleichsschlitzen getrennt wird, dem inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 eine bauliche Steifigkeit verleihen. Die verschiebbare Buchse 206 kann um eine Außenfläche des inneren Gehäuses 207 der Gehäusestrukturierung 208 angeordnet sein. In diesem Fall können sowohl die verschiebbare Buchse 206 als auch das innere Gehäuse 207 in der Öffnung 306 im Einlassadapter 204 angeordnet sein.
Die Position der verschiebbaren Buchse 206 kann in Relation zum inneren Gehäuse 207 dadurch angepasst werden, dass der Hebelarm 215 des Aktors bewegt wird, wodurch wiederum der Gabelzinken 214 bewegt wird, der mit der verschiebbaren Buchse 206 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die verschiebbare Buchse 206 in eine erste Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze mit den Drosselschlitzen ausgerichtet und die Ausgleichsschlitze geschlossen sind. Wenn die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse 206 mit den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse 207 ausgerichtet sind (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet), kann Luft über die Drosselschlitze in den Verdichter gelangen, um Drosselbedingungen zu minimieren oder zu verringern. In diesem Beispiel sind die Ausgleichsschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet (z. B. sind die Ausgleichsschlitze durch die verschiebbare Buchse blockiert) und dementsprechend wird keine Luft über die Ausgleichsschlitze in den Verdichtereinlass 205 zurückgeführt.
In einem anderen Beispiel kann die verschiebbare Buchse 206 in eine zweite Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze weder mit den Drosselschlitzen noch mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet sind. In diesem Fall sind sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze geschlossen (z. B. sind die Drossel- und Ausgleichsschlitze durch die verschiebbare Buchse blockiert). Da die Drosselschlitze und die Ausgleichsschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet sind, wird über die Drosselschlitze keine Luft in das Verdichterrad 210 geleitet und wird über die Ausgleichsschlitze keine Luft in den Verdichtereinlass 205 zurückgeführt. Die Luft, die über den Einlass 205 in den Verdichter gelangt, kann durch das Verdichterrad 210 verdichtet und den Motorzylindern bereitgestellt werden (über den Ansaugkrümmer), um die Motorbetriebsbedingungen zu erfüllen.
Alternativ kann der Aktor dahingehend gesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 in eine dritte Position bewegt, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) ausgerichtet und die Drosselschlitze geschlossen sind (z. B. sind die Drosselschlitze durch die verschiebbare Buchse blockiert). In diesem Fall wird ein Teil des Luftstroms vom Verdichterrad (z. B. Verdichterrad 210 aus 2B) in den Verdichtereinlass 205 zurückgeführt, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Aktor so gesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 in eine andere Position entlang dem inneren Gehäuse 207 bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen im Verdichter bei gleichzeitiger Verringerung des Luftaustritts und Erhöhung des Wirkungsgrades des Turboladers abzudecken.
Der Einlassadapter (z. B. Einlassadapter 204 aus 3A) kann aus der Gehäusestrukturierung 208 entfernt sein, um Einzelheiten der Buchsenschlitze 236 auf der verschiebbaren Buchse 206 darzustellen, wie in 3B gezeigt. Jedes Paar Buchsenschlitze 236 kann durch einen Rippenabschnitt 314 getrennt sein, der der verschiebbaren Buchse 206 eine bauliche Steifigkeit verleiht. Jeder Buchsenschlitz 236 verläuft der Länge nach um einen Umfang der verschiebbaren Buchse 206. Zudem kann jeder Buchsenschlitz 236 eine Breite entlang einer axialen Richtung parallel zu einer Gehäuseachse 340 aufweisen (die Gehäuseachse 340 ist parallel zur Drehachse des Verdichterrades und/oder des Verdichters und kann in der vorliegenden Schrift als eine Drehachse des Verdichterrades und/oder des Verdichters bezeichnet werden).
Wie in 3B gezeigt, kann die verschiebbare Buchse 206 das innere Gehäuse 207 in einer Öffnung 318 umschließen, die durch einen ringförmigen Teil 316 der Gehäusestrukturierung 208 ausgebildet wird, die mit den kreisrunden Ringen 308 der Gehäusestrukturierung 208 verbunden ist. Ein gekrümmter Arm 320 des Gabelzinkens 214 kann über Klemmenden 322 des gekrümmten Arms 320 mit der verschiebbaren Buchse 206 an einer Vielzahl von gemeinsamen Schnittstellen an einer Außenfläche der verschiebbaren Buchse 206 gekoppelt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Gabelzinken 214 um eine feste oder steife Komponente handeln, die sich nicht dreht oder schwenkt. Die Klemmenden 322 (z. B. distal) des gekrümmten Arms 320 sind entlang der verschiebbaren Buchse 206 an einer Stelle gekoppelt, die sich vor den Buchsenschlitzen 236 und weiter in Richtung Einlass 205 befindet. Der gekrümmte Arm 320 ist mit einem ringförmigen Abschnitt 324 des Gabelzinkens 214 gekoppelt, der eine Öffnung (nicht gezeigt) aufweist, die eine Welle 326 des Hebelarms 215 entlang einer Scharnierachse 325 aufnimmt. Beispielsweise kann der ringförmige Abschnitt 324 des Gabelzinkens 214 über ein Scharniergelenk 328 direkt mit der Welle 326 gekoppelt sein, durch welches der Hebelarm 215 in eine Richtung drehbar ist, die durch die Doppelpfeile 330 dargestellt wird. In diesem Beispiel ist der Gabelzinken 214 direkt mit dem Hebelarm 215 gekoppelt. Im angepassten Zustand kann sich der Hebelarm 215 durch einen Winkel 332 drehen (definiert zwischen den Hebelachsen 334 und 336), wobei die Drehbewegung des Hebelarms 215 die verschiebbare Buchse 206 entweder nach außen und von der Öffnung 318 weg oder nach innen und in Richtung der Öffnung 318 bewegt, wie durch den Doppelpfeil 338 dargestellt. Beispielsweise wird die Drehbewegung des Umschalthebels 215 auf den gekrümmten Arm 320 des Gabelzinkens 214 übertragen (über die Welle 326 am Scharniergelenk 328), bewegt der gekrümmte Arm 320 anschließend die verschiebbare Buchse 206 nach außen und von der Öffnung 318 weg, und zwar in eine Richtung parallel zur Gehäuseachse 340.
Der Winkel 332 kann beispielsweise in einem Bereich von 0 bis 90 Grad liegen. In einem Beispiel kann der Winkel 332 null Grad betragen, wenn der Hebelarm 215 in eine horizontale Position gebracht wird, in der die Armachse 336 parallel zum Hebelarm 215 ist. In einem anderen Beispiel kann der Winkel 332 90 Grad betragen, wenn der Hebelarm 215 in eine vertikale Position gebracht wird, in der der Hebelarm 215 parallel zur Armachse 330 liegt und senkrecht auf der Armachse 336 steht. Das Ansteuerungssystem kann verwendet werden, um eine schnelle Reaktion bereitzustellen, wenn die verschiebbare Buchse so angepasst wird, dass sie die Drossel- und Ausgleichsschlitze in der Gehäusestrukturierung öffnet oder schließt, damit der Verdichter schnell reagieren kann, um Motoranforderungen zu erfüllen. Zudem erfordert das Ansteuerungssystem im Betrieb ein niedriges Drehmoment.
Bei Anpassung entlang dem inneren Gehäuse 207 kann sich die verschiebbare Buchse 206 entweder nach außen und von der Öffnung 318 weg oder nach innen und zur Öffnung 318 hin bewegen, um die Ausrichtung der Buchsenschlitze in Relation zu den Drossel- und Ausgleichsschlitzen zu verändern. Beispielsweise kann die verschiebbare Buchse 206 in eine Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze 236 mit den Ausgleichsschlitzen 250 ausgerichtet sind, während die Drosselschlitze geschlossen sind. In diesem Fall kann Luft über die geöffneten Ausgleichsschlitze vom Verdichterrad (z. B. Verdichterrad 210 aus 2B) in den Verdichtereinlass 205 zurückgeführt werden. In einem anderen Beispiel kann die verschiebbare Buchse 206 in eine Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze 206 mit den Drosselschlitzen ausgerichtet (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) und die Ausgleichsschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet sind (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen). In diesem Fall wird dem Verdichterrad über die Drosselschlitze zusätzliche Luft zugeführt, um die Drosselbedingungen zu verringern oder zu minimieren. Auf diese Weise kann der Aktor so gesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 von einer Position in Relation zum inneren Gehäuse 207 der Gehäusestrukturierung 208 in eine andere Position entlang dem inneren Gehäuse 207 bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen im Verdichter bei gleichzeitiger Verringerung des Luftaustritts und Erhöhung des Wirkungsgrades des Turboladers abzudecken.
Bezug nehmend auf die 4A und 4B, ist eine dreidimensionale Ansicht 400 des Verdichters 202 bzw. eine dreidimensionale Ansicht 402 des Verdichters 202 mit entferntem Einlassadapter 204 offenbart. Zum Verdichter 202 kann eine alternative Ausführungsform einer Gehäusestrukturierung 404 gehören, bei der das innere Gehäuse 406 teilweise durch die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206 umschlossen ist.
Das Verdichterrad 210 kann im inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 angeordnet sein, um eintretende Luft zu verdichten, die über einen Einlass 405 in den Verdichter 202 gelangt, der mit einem Luftansaugkrümmer (wie etwa der Ansaugkrümmer 44 aus 1) des Motors gekoppelt sein kann. Die verdichtete Luft tritt über einen Auslass 220 aus dem Verdichtergehäuse 203 aus, der mit dem Luftansaugkrümmer gekoppelt sein kann, wobei die Luft weiter zu Einlassanschlüssen von einem oder mehreren Motorzylindern transportiert wird. Eine Motorsteuerung (z. B. Steuerung 12 aus 1) kann den Aktor 212 dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 in Relation zum inneren Gehäuse 406 bewegt, um entweder Drossel- oder Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse auszurichten oder sowohl Drossel- als auch Ausgleichsschlitze je nach Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen zu blockieren.
Zum Aktor 212 kann ein Gabelzinken 408 gehören, der über eine Welle, die im Seitenteil 306 des Adapters 204 enthalten ist, mit dem Hebelarm 215 gekoppelt ist. Beispielsweise ist der Gabelzinken 214 direkt mit dem Hebelarm 215 gekoppelt, wodurch die Bewegung des Hebelarms 215 auf den Gabelzinken 214 und auf die verschiebbare Buchse 206 übertragen werden kann. Bei dem Gabelzinken 214 kann es sich um eine feste oder steife Komponente handeln, die sich nicht dreht oder schwenkt. Die Verbindungsstange 216 ist an einer Seite mit dem Hebelarm 215 und an einer anderen Seite mit dem drehbaren Element 217 gekoppelt, das mit der Aktoreinheit 218 verbunden ist. Beispielsweise ist die Verbindungsstange 216 an einem Ende direkt mit dem Hebelarm 215 und an einem anderen Ende direkt mit der Aktoreinheit 218 gekoppelt. Die Aktoreinheit 218 des Aktors 212 empfängt ein Signal von der Steuerung (z. B. Steuerung 12 aus 1) und anschließend steuert der Aktor das drehbare Element 217 an, das die Verbindungsstange 216 bewegt, die mit dem Hebelarm 215 gekoppelt ist. In diesem Fall ist das drehbare Element 217 direkt mit der Aktoreinheit 218 gekoppelt. Die Bewegung der Verbindungsstange 216 dreht den Hebelarm 215, der wiederum den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 entlang dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 bewegt, um die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse 206 in Relation zu Drossel- und Ausgleichsschlitzen auf dem inneren Gehäuse 406 zu variieren.
Ein Befestigungsgehäuse 410 mit einem L-förmigen Teil 412 und einem linearen Teil 414 kann an der Aktoreinheit 218 und am Verdichtergehäuse 203 befestigt werden. Beispielsweise kann der L-förmige Teil 412 mit dem linearen Teil 414 verbunden werden, um ein einzelnes wesentliches Gehäuse zu bilden, mit dem die Aktoreinheit 218 befestigt wird. Zum L-förmigen Teil 412 kann eine Vielzahl von Schlitzen 416 gehören, die so angepasst sind, dass sie eine Vielzahl von Befestigungselementen (nicht gezeigt) aufnehmen, die verwendet werden können, um das Befestigungsgehäuse 410 an der Aktoreinheit 218 zu befestigen. Das Befestigungsgehäuse 410 kann zudem über ein Befestigungselement (nicht gezeigt) am Verdichtergehäuse 203 befestigt sein, das in eine Öffnung 418 im linearen Teil 414 des Befestigungsgehäuses 410 eingeführt ist und sich in einen kreisrunden Abschnitt 420 am Verdichtergehäuse erstreckt.
Wie in 4B gezeigt, ist der Gabelzinken 408 mit dem Hebelarm 215 verbunden, der mit der Verbindungsstange 216 gekoppelt ist, die am drehbaren Element 217 befestigt ist, das mit der Aktoreinheit 218 verbunden ist, um den Aktor 212 zu bilden. Zum Hebelarm 215 kann eine steife Verbindungswelle gehören 422, die durch eine Öffnung (nicht gezeigt) in einem ringförmigen Abschnitt 426 des Gabelzinkens 408 verläuft, der mit einem gekrümmten Teil 428 des Gabelzinkens 408 gekoppelt ist. Zum gekrümmten Teil 428 des Gabelzinkens 408 kann eine Vielzahl von flachen Einrastvorrichtungen 432 gehören, die in Öffnungen (nicht gezeigt) an einer Außenfläche der verschiebbaren Buchse 206 einrasten. Zur Aktoreinheit 218 des Aktors 212 können elektronische Komponenten gehören, die verwendet werden, um die Bewegung des drehbaren Elements 217 zu steuern, das wiederum die Verbindungsstange 216 bewegt, wobei diese die Bewegung in eine Richtung parallel zur Mittelachse 434 umwandelt. Die Bewegung der Verbindungsstange 216 dreht den Hebelarm 215, der wiederum den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 in einer axialen Richtung entlang der Mittelachse 434 bewegt. Die verschiebbare Buchse 206 bewegt sich entlang dem inneren Gehäuse 406, um die Ausrichtung der Buchsenschlitze 236 in Relation zu den Drossel- und Ausgleichsschlitzen auf dem inneren Gehäuse zu variieren.
Die Motorsteuerung kann (z. B. durch das Senden eines Steuersignals an die Aktoreinheit 218) den Aktor 212 dahingehend ansteuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 (in Relation zum inneren Gehäuse 406) in eine Position bewegt, in der die Buchsenschlitze 236 mit den Drosselschlitzen ausgerichtet und die Ausgleichsschlitze geschlossen sind. Beispielsweise kann der Motor bei einer hohen Drehzahl laufen und kann ein hoher Verdichterstrom erforderlich sein, um mehr Luft in die Motorzylinder zu leiten. In diesem Fall wird dem Verdichterrad 210 über die Drosselschlitze zusätzliche Luft zugeführt. Das Verdichterrad verdichtet die Luft in einem Luftansaugkrümmer, in dem diese in die Motorzylinder transportiert wird, um sich dort unter Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit eingespritztem Kraftstoff zu vermischen, das verbrannt wird, um Motorleistung zu erzeugen.
In einem anderen Beispiel kann die verschiebbare Buchse 206 (in Relation zum inneren Gehäuse 406) in eine andere Position bewegt sein, in der die Buchsenschlitze 236 mit den Ausgleichsschlitzen ausgerichtet (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) und die Drosselschlitze nicht mit den Buchsenschlitzen ausgerichtet sind (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen). In diesem Beispiel kann der Motor bei niedrigen Motordrehzahlen laufen, die in der Nähe der Pumpgrenze des Verdichters liegen. Die über den Einlass 405 in den Verdichter gelangende Luft kann über die Ausgleichsschlitze wieder zurückgeführt werden, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse 206 in Relation zum inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 so angepasst werden, dass sie eine breite Palette an Luftstrombedingungen bei gleichzeitiger Minimierung des Luftaustritts abdecken kann, um den Wirkungsgrad des Turboladers zu verbessern.
Bezug nehmend auf die 5A und 5B, ist eine dreidimensionale Ansicht 500 der Gehäusestrukturierung 404 und der ersten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206, die mit dem Aktor 212 gekoppelt ist, bzw. eine dreidimensionale Ansicht 502 des Aktors 212 und der Gehäusestrukturierung 404 mit entfernter erster Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206 offenbart.
Wie in 5A gezeigt, können zur Gehäusestrukturierung 404 ein äußerer Teil 504 und ein kreisrunder Ring 506 gehören, der einen inneren Bereich 508 zwischen dem inneren Gehäuse 406 und dem äußeren Teil 504 bildet. Der innere Bereich 508 kann einen kreisrunden Einsatz 510 aufweisen, der zwischen dem kreisrunden Ring 506 und dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 angeordnet ist. Die verschiebbare Buchse 206 umschließt teilweise das innere Gehäuse 406 und kann so angepasst werden, dass sie sich in Relation zum inneren Gehäuse 406 in eine Richtung parallel zur Gehäuseachse 509 bewegt. Beispielsweise kann zur verschiebbaren Buchse 206 ein erstes Ende (z. B. Auslassende 513) gehören, das näher an einem Innenteil der Gehäusestrukturierung 404 und des Verdichterrades 210 angeordnet ist als ein zweites Ende (z. B. Einlass 405) der verschiebbaren Buchse, wobei die Vielzahl von Buchsenschlitzen 236 näher am ersten Ende als am zweiten Ende angeordnet ist, und wobei der Gabelzinken 408 mit der verschiebbaren Buchse an einer Stelle gekoppelt ist, die näher am zweiten Ende liegt als die Vielzahl von Buchsenschlitzen.
Die Motorsteuerung kann den Aktor 212 dahingehend steuern, dass dieser eine Position der verschiebbaren Buchse in Relation zum inneren Gehäuse 406 auf der Grundlage von Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen anpasst. Nach dem Empfang eines Signals von der Steuerung zum Anpassen einer Position der verschiebbaren Buchse kann der Aktor 212 das drehbare Element 217 in eine Richtung ansteuern, die durch den Doppelpfeil 511 dargestellt ist, wodurch eine Bewegung der Verbindungsstange 216 in eine Richtung verursacht wird, die durch die Doppelpfeile 512 dargestellt ist. Die Bewegung der Verbindungsstange 216 wird auf den Hebelarm 215 übertragen, der sich in eine Richtung dreht, die durch die Doppelpfeile 516 dargestellt wird, wodurch sich der Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 in eine axiale Richtung parallel zur Gehäuseachse 509 bewegen. Wenn das drehbare Element 217 bewegt wird, überträgt ein erstes Drehgelenk 514 (gebildet zwischen dem drehbaren Element 217 und der Verbindungsstange 216) eine Druckkraft entlang der Verbindungsstange 216, durch die sich der Hebelarm 215 um ein zweites Drehgelenk 518 drehen kann. In diesem Fall kann das drehbare Element 217 die Verbindungsstange 217 nach innen und in Richtung des erweiterten Teils 414 des Befestigungsgehäuses 410 drängen, wobei die Bewegung der Verbindungsstange 217 dazu führt, dass sich der Hebelarm 215 um das zweite Drehgelenk 518 dreht. Die Drehbewegung des Hebelarms 215 bewegt anschließend den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 nach außen und weg vom Verdichterrad, wie durch den Pfeil 520 dargestellt. In diesem Beispiel kann sich die Verbindungsstange 216 in eine erste axiale Richtung parallel zur Bewegungsrichtung (z. B. Richtung durch Pfeil 520 dargestellt) des Gabelzinkens 408 und der verschiebbaren Buchse 206 bewegen, jedoch entgegengesetzt.
In einem alternativen Beispiel kann das erste Drehgelenk 514 eine Hubkraft entlang der Verbindungsstange 216 übertragen, durch die sich der Hebelarm 215 um das zweite Drehgelenk 518 drehen kann. In diesem Fall kann das drehbare Element 217 die Verbindungsstange 217 nach außen und weg vom erweiterten Teil 414 des Befestigungsgehäuses 410 drängen, wobei die Bewegung der Verbindungsstange dazu führt, dass sich der Hebelarm 215 um das zweite Drehgelenk 518 dreht. Die Drehbewegung des Hebelarms 215 bewegt anschließend den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 nach innen und in Richtung des Verdichterrades 210, wie durch den Pfeil 522 dargestellt. In diesem Beispiel kann sich die Verbindungsstange 216 in eine zweite axiale Richtung parallel zur Bewegungsrichtung (z. B. Richtung durch Pfeil 522 dargestellt) des Gabelzinkens 408 und der verschiebbaren Buchse 206 bewegen, jedoch entgegengesetzt. Auf diese Weise kann das Ansteuerungssystem eine schnellere Anpassung der verschiebbaren Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bieten, und dadurch eine schnelle Reaktion des Verdichters beim Betrieb mit niedrigem Drehmomentbedarf. Zudem ist die Gestaltung der verschiebbaren Buchse ein kompaktes System, das ohne Weiteres im Motor untergebracht werden kann.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung die Aktorbaugruppe 212 dahingehend steuern, dass diese eine lineare Bewegung in axialer Richtung im Hinblick auf eine Drehachse (wie etwa Achse 509) des Verdichters auf den Gabelzinken 408 überträgt, der um die verschiebbare Buchse 206 angeordnet und mit dieser gekoppelt ist, um die verschiebbare Buchse 206 in axialer Richtung entlang einer Außenseite des inneren Gehäuses 406 der Gehäusestrukturierung 404 des Verdichters zu bewegen, um Schlitze (z. B. Drossel- und Ausgleichsschlitze) im inneren Gehäuse 406 abzudecken und freizulegen. Beispielsweise kann zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse 206 das Drehen des drehbaren Elements 217 gehören, das direkt mit einem ersten Ende (z. B. erstes Drehgelenk 514) der Verbindungsstange 217 gekoppelt ist, um die Verbindungsstange in axialer Richtung zu übersetzen (parallel zu der Richtung, die durch die Doppelpfeile 512 dargestellt wird), wobei ein zweites Ende (z. B. zweites Drehgelenk 518) der Verbindungsstange 216 direkt mit einem ersten Ende eines Hebelarms 215 gekoppelt ist, wie beispielsweise ein Teil des Hebelarms 215, der sich direkt neben dem zweiten Drehgelenk 518 befindet.
In einem weiteren Beispiel kann zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse 206 zudem das Schwenken des Hebelarms 215 über die Übersetzung der Verbindungsstange 216 in axialer Richtung gehören, um die steife Verbindungswelle 422, die mit dem Gabelzinken 408 gekoppelt ist, linear in axialer Richtung zu übersetzen. In noch einem anderen Beispiel kann zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse 206 das Übersetzen der Verbindungsstange 216 in positiver axialer Richtung (wie die Richtung, die durch den Pfeil 522 dargestellt wird) in Richtung des Verdichterrades 210 des Verdichters gehören, um die lineare Bewegung auf die verschiebbare Buchse 206 zu übertragen und die verschiebbare Buchse 206 in negativer axialer Richtung (wie etwa die Richtung, die durch den Pfeil 520 dargestellt wird) weg vom Verdichterrad 210 zu übersetzen.
In anderen Beispielen ist die Aktoreinheit 218 so angepasst, dass sie die Verbindungsstange 216 in axialer Richtung (wie etwa die Richtung, die durch die Doppelpfeile 512 dargestellt wird) durch Drehen des drehbaren Elements 217 übersetzt, wobei die Verbindungsstange 216 so angepasst ist, dass sie den Hebelarm 215 und die steife Verbindungswelle 422 dreht, und wobei die steife Verbindungswelle 422 so angepasst ist, dass sie den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 206 in eine Richtung parallel zur axialen Richtung übersetzt. Auf diese Weise kann der Aktor 212 so angepasst werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 durch eine Vielzahl von Positionen entlang dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 bewegt.
Wie in 5B gezeigt, gehören zum inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 eine Vielzahl von Drosselschlitzen 524 und eine Vielzahl von Ausgleichsschlitzen 526. Jedes Paar Drosselschlitze 524 und Ausgleichsschlitze 526 kann durch einen Rippenabschnitt 528 getrennt sein, der dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 eine bauliche Steifigkeit verleiht. Beispielsweise können die Drosselschlitze 524 in einem Bereich von 25-50 % entlang einer Position des Verdichterrades in Strömungsrichtung zwischen dem Einlass 405 zu einem Auslass auf dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 angeordnet sein, und kann der Ausgleichsschlitz 526 in einem Bereich von 5-15 % entlang der Position des Verdichterrades in Strömungsrichtung zwischen dem Einlass 405 zum Auslass auf dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 angeordnet sein. Die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206 kann in der vorliegenden Schrift als eine drei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, die der ersten, der zweiten und der dritten Position der Buchse in Relation zum inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 entspricht. In der ersten Position sind die Drosselschlitze 524 geöffnet und die Ausgleichsschlitze 526 geschlossen, und in der zweiten Position sind sowohl die Drosselschlitze 524 als auch die Ausgleichsschlitze 526 geschlossen. In der dritten Position sind die Drosselschlitze 524 geschlossen, während die Ausgleichsschlitze 526 geöffnet sind.
Im Motorbetrieb kann die verschiebbare Buchse 206 in Relation zum inneren Gehäuse 406 über den Aktor 212 so angepasst werden, dass sie Änderungen der Motordrehzahl und der Motorlast aufnimmt, beispielsweise. In einem Beispiel kann der Motor bei hohen Drehzahlen laufen und kann die verschiebbare Buchse 206 in eine Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze mit den Drosselschlitzen 524 ausgerichtet sind und der Ausgleichsschlitz 526 geschlossen ist. In diesem Fall kann dem Verdichterrad 210 über die Drosselschlitze 524 ein zusätzlicher Luftstrom zugeführt werden, um die Drosselstromfähigkeit des Verdichters zu erweitern.
In einem alternativen Beispiel kann der Motor bei niedrigen Drehzahlen laufen und kann die verschiebbare Buchse 206 in eine andere Position bewegt werden, in der der Buchsenschlitz 206 mit den Ausgleichsschlitzen 526 ausgerichtet sein kann und die Drosselschlitze 524 geschlossen sind. In diesem Beispiel wird Luft vom Verdichterrad über die Ausgleichsschlitze 526 in den Verdichtereinlass 405 zurückgeführt, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung den Aktor 212 dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 durch eine Vielzahl von Positionen in Relation zum inneren Gehäuse 406 bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen abzudecken und den Wirkungsgrad des Turboladers gleichzeitig zu verbessern.
Bezug nehmend auf die 6A und 6B, ist eine dreidimensionale Ansicht 600 des Aktors 212, der mit einer zweiten Ausführungsform einer verschiebbaren Buchse 620 gekoppelt ist, bzw. eine alternative dreidimensionale Ansicht 602 des Aktors 212 offenbart, der mit der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 620 gekoppelt ist. In jedem Fall umschließt die verschiebbare Buchse 620 ein inneres Gehäuse 606 einer alternativen Ausführungsform einer Gehäusestrukturierung 604 (z. B. umgibt es diese über den gesamten Umfang). Eine Motorsteuerung kann den Aktor 212 dahingehend steuern, dass er die verschiebbare Buchse 620 in Relation zum inneren Gehäuse 606 bewegt, um die Strömungsgeometrie des Verdichters auf der Grundlage der Turbolader- oder Motorbetriebsbedingungen zu ändern.
Zur Gehäusestrukturierung 604 kann ein äußerer Abschnitt 608 gehören, ein kreisrunder Ring 610, der eine Öffnung 612 bildet, die einen kreisrunden Einsatz 614 beherbergt. Zum äußeren Abschnitt 608 können ein oder mehrere Versteifungselemente 616 gehören, die bis zum kreisrunden Einsatz 614 verlaufen. Das innere Gehäuse 606 kann mit einem äußeren Teil der Gehäusestrukturierung 604 verbunden sein, der durch den äußeren Abschnitt 608 und den kreisrunden Ring 610 gebildet wird. Beispielsweise kann das innere Gehäuse 606 nach außen und weg vom unteren Teil der Gehäusestrukturierung 604 verlaufen. Zum inneren Gehäuse 608 können zudem eine Vielzahl von Drosselschlitzen 617 und eine Vielzahl von Ausgleichsschlitzen 618 gehören, wobei jeder Drosselschlitz 617 und Ausgleichsschlitz 618 entlang einer Umfangsfläche des inneren Gehäuses 606 ausgebildet ist, wie in 6A gezeigt. Beispielsweise kann jeder Ausgleichsschlitz 618 näher an einem Einlass 605 des inneren Gehäuses 606 ausgebildet sein als jeder Drosselschlitz 617 auf dem inneren Gehäuse 606.
Zur verschiebbaren Buchse 620, um eine Außenfläche des inneren Gehäuses 606 angeordnet, kann eine Vielzahl von Öffnungen 624 gehören, wobei jede Öffnung 624 zwischen einem Paar verlängerter Abschnitte 626 und einem massiven Ring 621 ausgebildet ist. Konkret verläuft der massive Ring 621 um einen gesamten Umfang der verschiebbaren Buchse 620 und ist neben den Öffnungen angeordnet. Die erweiterten Abschnitte 626 verlaufen nach außen von einer Seite des massiven Rings 621. Der massive Ring 621 ist an einer ersten Seite der verschiebbaren Buchse ausgebildet und die Öffnungen sind an einer zweiten Seite der verschiebbaren Buchse ausgebildet. Bei dieser Buchsengestaltung weist die verschiebbare Buchse 620 keine Buchsenschlitze auf, wohl aber Öffnungen 624, die mit den Drosselschlitzen 617 oder Ausgleichsschlitzen 618 auf dem inneren Gehäuse 606 ausgerichtet sein können, wenn die Buchse in eine erste Position bewegt wird, und der massive Ring 621 kann den Drosselschlitz vollständig blockieren, wenn die Buchse in eine zweite Position bewegt wird. Jede Öffnung 624 kann eine Breite 628 und eine Länge 630 aufweisen. Die Breite jeder Öffnung 624 ist größer als eine Breite der Drosselschlitze und ist größer als eine Breite der Ausgleichsschlitze (z. B. mindestens dreimal größer). Beispielsweise kann die Breite jeder Öffnung 624 größer als ein Abstand sein, der die Breite sowohl der Drosselschlitze als auch der Ausgleichsschlitze überspannt. In einem Beispiel kann die Breite 628 jeder Öffnung 624 in einem Bereich zwischen 5 mm und 25 mm liegen und kann eine Länge 630 jeder Öffnung 624 in einem Bereich zwischen 25 mm und 35 mm liegen. In einem anderen Beispiel kann jede Öffnung 624 eine rechteckige Form mit drei geschlossenen Enden und einem einzelnen geöffneten Ende aufweisen. Wie in 6B gezeigt, kann die verschiebbare Buchse 620 einen Innendurchmesser 632 aufweisen, der größer ist als ein Außendurchmesser 634 des inneren Gehäuses 606. Beispielsweise kann der Innendurchmesser 632 der verschiebbaren Buchse 620 in einem Bereich zwischen 50 mm und 70 mm liegen, und kann der Außendurchmesser 634 des inneren Gehäuses 606 in einem Bereich zwischen 40 mm und 65 mm liegen.
Der Aktor 212 kann über flache Einrastvorrichtungen 432 am gekrümmten Teil 428 mit der verschiebbaren Buchse 620 gekoppelt sein, die in Öffnungen 636 in den erweiterten Abschnitten 626 der verschiebbaren Buchse 620 einrasten. Zudem können die Greifelemente 638 am Gabelzinken 408 an einem vorstehenden Element 640 auf der verschiebbaren Buchse 620 befestigt werden, wodurch eine zusätzliche Befestigung des Gabelzinkens 408 an der verschiebbaren Buchse bereitgestellt wird. Der Gabelzinken 408 ist über die steife Verbindungswelle 422 mit dem Hebelarm 215 gekoppelt, die durch eine Öffnung im Gabelzinken 408 verläuft. Die Verbindungsstange 216 ist am ersten Drehgelenk 514 mit dem drehbaren Element 217 gekoppelt und am zweiten Drehgelenk 518 mit dem Hebelarm 215 gekoppelt.
Wenn der Aktor 212 angesteuert wird, überträgt das drehbare Element 217 über das erste Drehgelenk 514 die Bewegung auf die Verbindungsstange 216 und veranlasst dadurch die Verbindungsstange 216, sich in eine Richtung zu bewegen, die durch den Pfeil 642 dargestellt wird. Die Bewegung der Verbindungsstange 216 wird auf den Hebelarm 215 übertragen, der sich um das zweite Drehgelenk 518 in eine Richtung dreht, die durch den Pfeil 644 dargestellt wird. Die Drehbewegung des Hebelarms 215 bewegt den Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 620 nach außen und in Richtung dem Einlass 605, wie durch den Richtungspfeil 622 dargestellt. In einem Beispiel kann sich die verschiebbare Buchse 620 (nach außen und weg vom kreisrunden Einsatz) in eine erste Position bewegen, in der die Drosselschlitze 617 auf dem inneren Gehäuse mit den Öffnungen 624 in der verschiebbaren Buchse ausgerichtet sind, wodurch ein Luftstrom in ein Verdichterrad ermöglicht wird (z. B. Verdichterrad 210 aus 2A), um die Drosselstromfähigkeit zu erweitern. In diesem Beispiel können die Ausgleichsschlitze 618 geöffnet bleiben, um Luft in den Verdichtereinlass 605 zurückzuführen.
In einem anderen Beispiel kann der Aktor 212 auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen angepasst sein, so dass sich der Gabelzinken 408 und die verschiebbare Buchse 620 durch die Bewegung des Hebelarms 215 und der Verbindungsstange 216 nach innen und weg vom Einlass 605 bewegen können und dadurch den Drosselschlitz 617 auf dem inneren Gehäuse 606 verschließen. Der massive Ring 621 der verschiebbaren Buchse 620 blockiert die Drosselschlitze und schließt dadurch die Drosselschlitze, um zu vermeiden, dass Luft über die Drosselschlitze in das Verdichterrad strömt. Der Ausgleichsschlitz 618 kann jederzeit geöffnet bleiben, wenn die verschiebbare Buchse 620 während des Motorbetriebs von einer Position in eine andere Position bewegt wird. Auf diese Weise kann die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 620 in der vorliegenden Schrift als eine zwei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, bei der die verschiebbare Buchse zwischen der ersten Position und der zweiten Position eingestellt werden kann. Wenn die verschiebbare Buchse 620 in die erste Position bewegt wird, können die Drosselschlitze auf dem inneren Gehäuse 606 mit den Öffnungen in der verschiebbaren Buchse ausgerichtet sein, und dementsprechend sind sowohl die Drosselals auch die Ausgleichsschlitze geöffnet. Wenn die verschiebbare Buchse 620 in die zweite Position bewegt wird, sind die Drosselschlitze 617 auf dem inneren Gehäuse 606 unter Umständen nicht mit den Öffnungen 624 in der verschiebbaren Buchse 620 ausgerichtet, wobei jedoch die Ausgleichsschlitze 618 mit den Öffnungen 624 ausgerichtet sein können, der Grad der Ausrichtung kann auf der Grundlage von Turbolader- oder Motorbetriebsbedingungen angepasst werden. In diesem Fall sind die Drosselschlitze 618 geschlossen, aber die Ausgleichsschlitze können geöffnet bleiben.
Läuft der Motor bei niedrigen Drehzahlen, kann die verschiebbare Buchse 620 in eine Position bewegt werden, in der die Öffnungen 624 in der verschiebbaren Buchse 620 mit den Ausgleichsschlitzen 618 ausgerichtet sein können, aber die Drosselschlitze 617 nicht mit den Öffnungen 624 ausgerichtet sind. In diesem Fall wird Luft vom Verdichterrad über die geöffneten Ausgleichsschlitze 618 (während die Drosselschlitze geschlossen sind) in den Verdichtereinlass zurückgeführt, um die Pumpgrenze zu erhöhen.
In einem alternativen Beispiel, wenn der Motor bei hohen Motordrehzahlen läuft, kann die verschiebbare Buchse 620 in eine andere Position bewegt werden, in der die Öffnungen 624 in der verschiebbaren Buchse 620 sowohl mit den Drosselschlitzen 617 als auch mit den Ausgleichsschlitzen 618 ausgerichtet sein können. In diesem Beispiel wird über die Drosselschlitze zusätzliche Luft zum Verdichterrad geleitet, wo die Luft verdichtet und zum Luftansaugkrümmer geleitet wird. Die verdichtete Luft im Ansaugkrümmer wird weiter in die Motorzylinder transportiert, um sich dort unter Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit eingespritztem Kraftstoff zu vermischen, das verbrannt wird, um Motorleistung zu erzeugen. Da die Ausgleichsschlitze 618 geöffnet sind, kann ein Teil des Luftstroms vom Verdichterrad in den Verdichtereinlass zurückgeführt werden.
Die Position der verschiebbaren Buchse 620 kann in Relation zum inneren Gehäuse 606 angepasst werden, so dass der massive Ring 621 die Drosselschlitze 617 vollständig blockiert (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und die Ausgleichsschlitze 617 teilweise blockiert (z. B. sind die Ausgleichsschlitze teilweise geöffnet). Der Grad der Öffnung der Ausgleichsschlitze kann dadurch angepasst werden, dass der Teil des massiven Rings 621 (in Relation zum inneren Gehäuse 606) variiert wird, der die Ausgleichsschlitze verdeckt oder blockiert. Beispielsweise kann der Grad der Öffnung der Ausgleichsschlitze so variiert werden, dass die Luftmenge geregelt werden kann, die in den Verdichtereinlass zurückgeführt wird. Durch Öffnen der Drosselschlitze 617 auf der Gehäusestrukturierung 604 kann die Drosselstromfähigkeit erweitert werden. Da der Ausgleichsschlitz 618 immer geöffnet ist, kann die Pumpgrenze erweitert werden. Zudem ist das Ansteuerungssteuersystem vereinfacht, da die verschiebbare Buchse so angepasst wird, dass sie die Ausrichtung von Drosselschlitzen auf der Gehäusestrukturierung mit Öffnungen in der Buchse kontrolliert. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung den Aktor 212 dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 620 durch eine Vielzahl von Positionen in Relation zum inneren Gehäuse 606 bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen abzudecken und den Wirkungsgrad des Turboladers gleichzeitig zu verbessern.
Bezug nehmend auf 7A ist eine Querschnittsansicht 700 eines Teils der Gehäusestrukturierung 604 offenbart, wobei die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 620 in eine erste Position bewegt ist. Wenn die verschiebbare Buchse 620 in die erste Position bewegt ist, sind die Drosselschlitze 617 und die Ausgleichsschlitze 618 auf dem inneren Gehäuse 606 geöffnet. Jedes Paar benachbarter Drosselschlitze 617 und jedes Paar benachbarter Ausgleichsschlitze 618 kann durch einen Rippenabschnitt 714 voneinander getrennt sein, der in eine Richtung parallel zur Gehäuseachse 704 verläuft. Eine Trennrippe 716 trennt benachbarte Paare von Drossel- und Ausgleichsschlitzen durch Bildung einer Grenze zwischen jedem benachbarten Paar Drossel- und Ausgleichsschlitze. Die verschiebbare Buchse 620, die mit einer Außenfläche 705 des inneren Gehäuses 606 gekoppelt ist, kann in Relation zum inneren Gehäuse 606 in eine Richtung parallel zur Gehäuseachse 704 bewegt werden. Der massive Ring 621 der verschiebbaren Buchse 620 kann in Relation zu den Drosselschlitzen 617 und den Ausgleichsschlitzen 618 so positioniert werden (z. B. ist der massive Ring 621 zwischen den Drossel- und Ausgleichsschlitzen angeordnet), dass sowohl die Drossel- als auch die Ausgleichsschlitze geöffnet sind. Die Drosselschlitze 617 können in der vorliegenden Schrift als erste Schlitze und die Ausgleichsschlitze 618 können in der vorliegenden Schrift als zweite Schlitze bezeichnet sein.
Bei Kopplung an und um das innere Gehäuse 606 kann die verschiebbare Buchse 620 in geteiltem Flächenkontakt mit der Außenfläche 705 des inneren Gehäuses 606 entlang einer Kontaktschnittstelle 706 stehen. Der Aktor (z. B. Aktor 212 aus den 6A und 6B) kann durch die Motorsteuerung dahingehend angesteuert werden, dass er den Gabelzinken 408 nach außen und in Richtung Verdichtereinlass 605 bewegt (wie durch den Pfeil 708 dargestellt), wodurch sich wiederum die verschiebbare Buchse 620 (mit dem gekrümmten Teil 428 des Gabelzinkens 408 gekoppelt) in Richtung Verdichtereinlass entlang dem inneren Gehäuse 606 in die erste Position bewegt, in der die Drosselschlitze 617 und die Ausgleichsschlitze 618 geöffnet sind. In diesem Fall kann der Luftstrom, der über den Einlass 605 in das innere Gehäuse 606 gelangt, über die Ausgleichsschlitze 618 zurückgeführt werden, wie durch den Pfeil 712 dargestellt. Zudem kann zusätzliche Luft über die Drosselschlitze einem Verdichterrad (z. B. Verdichterrad 210 aus 2B) bereitgestellt werden, wie durch den Pfeil 710 dargestellt. In diesem Fall kann der zusätzlich in das Verdichterrad geleitete Luftstrom, das sich im inneren Gehäuse 606 befindet, die Drosselstromfähigkeit des Verdichters erweitern. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse 606 in eine Position bewegt werden, in der sowohl die Drossel- als auch die Ausgleichsschlitze geöffnet sind, um mehr Luft in das Verdichterrad zu leiten und dadurch die Drosselstromfähigkeit zu verbessern und gleichzeitig eine ausreichende Pumpgrenze zu gewährleisten. Wenn sowohl die Drossel- als auch die Ausgleichsschlitze geöffnet sind, kann Luft nach wie vor über den Einlass in das innere Gehäuse geleitet werden (z. B. Laufradkanal), um den Drosselstrom des Verdichters zu erweitern. In diesem Fall muss das Ansteuerungssystem lediglich die Ausrichtung der Drosselschlitze regeln und das Steuersystem wir dadurch vereinfacht.
Bezug nehmend auf 7B ist eine Querschnittsansicht 702 eines Teils der Gehäusestrukturierung 604 offenbart, die mit der zweiten Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 620 gekoppelt ist, die in eine erste Position bewegt wurde. Die verschiebbare Buchse 620 wird von der ersten Position in die zweite Position bewegt, indem die verschiebbare Buchse 620 nach innen und weg vom Verdichtereinlass 605 entlang dem inneren Gehäuse 606 bewegt wird, wie durch den Pfeil 718 dargestellt. Die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 620 kann in der vorliegenden Schrift als eine zwei Positionen umfassende Buchsengestaltung bezeichnet werden, die der ersten und der zweiten Position der Buchse entspricht. In der ersten Position sind sowohl die Drosselschlitze 617 als auch die Ausgleichsschlitze 618 geöffnet, und in der zweiten Position sind die Drosselschlitze 617 geschlossen, während die Ausgleichsschlitze 618 immer geöffnet bleiben können. Wenn die verschiebbare Buchse 620 in die zweite Position bewegt wurde, blockiert der massive Ring 621 der verschiebbaren Buchse 620 die Drosselschlitze 617 (z. B. sind die Drosselschlitze 617 geschlossen) und blockiert dieser nicht die Ausgleichsschlitze 618. In diesem Fall sind die Öffnungen 624 in der verschiebbaren Buchse 620 mit den Ausgleichsschlitzen 618 ausgerichtet (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet).
Jeder Drosselschlitz 617 kann eine Länge 720 und eine Breite 722 aufweisen und jeder Ausgleichsschlitz 618 kann eine Länge 724 und eine Breite 726 aufweisen. Beispielsweise kann der Radius 720 des Drosselschlitzes in einem Bereich zwischen 25 mm und 40 mm liegen und kann die Breite 722 des Drosselschlitzes 617 in einem Bereich zwischen 4 mm und 8 mm liegen. Der Radius 724 jedes Ausgleichsschlitzes 618 kann in einem Bereich zwischen 23 mm und 35 mm liegen und die Breite 726 jedes Ausgleichsschlitzes 618 kann in einem Bereich zwischen 1,0 mm und 3 mm liegen. Jede Breite der Drossel- und Ausgleichsschlitze kann kleiner sein als eine Breite der Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse. In anderen Beispielen kann jede Breite der Drossel- und Ausgleichsschlitze einer Breite der Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse entsprechen. In weiteren Beispielen können die Drosselschlitze 617 und die Ausgleichsschlitze 618 eine rechteckige oder längliche Form aufweisen. In weiteren Beispielen können die Drosselschlitze 617 und die Ausgleichsschlitze 618 eine kreisrunde oder elliptische Form aufweisen. Auf diese Weise können die Drosselschlitze 617 und die Ausgleichsschlitze 618 eine Reihe von Größen und Formen aufweisen, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen im Turboladerverdichter abzudecken.
Die Motorsteuerung kann den Aktor dahingehend steuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 620 in Relation zur verschiebbaren Buchse 620 auf der Grundlage von Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen bewegt. Wenn der Aktor angepasst ist, kann sich der Gabelzinken 408 nach innen und weg vom Verdichtereinlass bewegen (wie durch den Pfeil 718 dargestellt) und dadurch die verschiebbare Buchse 620 (mit dem gekrümmten Teil 428 des Gabelzinkens 408 gekoppelt) weg vom Verdichtereinlass in Relation zum inneren Gehäuse 606 in die zweite Position bewegen, in der die Drosselschlitze 617 geschlossen sind, wobei die Ausgleichsschlitze 618 geöffnet sind. In diesem Fall kann ein Teil des Luftstroms, der über den Einlass 605 in das innere Gehäuse 606 gelangt, über jeden der Ausgleichsschlitze 618 zurückgeführt werden, wie durch die Strömungspfeile 712 dargestellt, um die Pumpgrenze zu erhöhen. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse 606 in eine Position bewegt werden, in der die Drosselschlitze 617 geschlossen sind und ein Teil des Luftstroms über die geöffneten Ausgleichsschlitze 618 in den Verdichtereinlass 605 zurückgeführt wird, um die Pumpgrenze zu erhöhen.
Bezug nehmend auf 8 ist eine Explosionsansicht 800 des in 4A dargestellten Turboladerverdichters offenbart. Zum Turboladerverdichter können das Verdichtergehäuse 203, der Einlassadapter 204, die erste Ausführungsform der verschiebbaren Buchse 206, die Gehäusestrukturierung und Komponenten des Aktors 212 gehören. Zu den Komponenten des Aktors 212 können der Hebelarm 215, die Verbindungsstange 216, das drehbare Element 217, die Aktoreinheit 218 und das Befestigungsgehäuse 410 gehören. Zum Turboladerverdichter kann zudem eine Mittelachse 802 gehören.
Die verschiebbare Buchse 206 kann axial durch die Öffnung 403 im Verdichtergehäuse 202 verlaufen und anschließend mit dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 gekoppelt sein. Das innere Gehäuse 406 kann ein Verdichterrad umfassen (z. B. Verdichterrad 210 aus 4A), das durch eine Welle betrieben wird (z. B. Welle 15 aus 1), die mit einer abgasgetriebenen Turbine gekoppelt ist (z. B. Turbine 14 aus 1). Wenn die verschiebbare Buchse 206 mit dem inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 gekoppelt ist, kann die Vielzahl von Buchsenschlitzen 236 auf der verschiebbaren Buchse 206 neben der Vielzahl von Drosselschlitzen 524 und Ausgleichsschlitzen 526 auf dem inneren Gehäuse 406 angeordnet sein. Bei Kopplung um das innere Gehäuse 406 kann die verschiebbare Buchse 206 entlang dem inneren Gehäuse 406 in eine Richtung von Achse 802 bewegt werden. Die verschiebbare Buchse 206 kann zwischen verschiedenen Positionen in Relation zum inneren Gehäuse 406 beweglich sein (in eine Richtung entlang der Achse 802), um die Ausrichtung der Buchsenschlitze 236 in Relation zu den Drosselschlitzen 524 und Ausgleichsschlitzen 526 zu variieren. Die verschiebbare Buchse 206 kann einen Durchmesser 806 und eine Länge 808 aufweisen. Beispielsweise kann der Durchmesser 806 der verschiebbaren Buchse 206 in einem Bereich zwischen 40 mm und 80 mm liegen und kann die Länge 808 in einem Bereich zwischen 30 mm und 60 mm liegen. Der Gabelzinken 408 kann an der verschiebbaren Buchse 206 befestigt werden, indem jedes Klemmende 432 des Gabelzinkens 408 in jede Öffnung 804 eingeführt wird, die an einer umlaufenden Fläche der verschiebbaren Buchse 206 ausgebildet ist.
Anschließend kann das Verdichtergehäuse 202 in Richtung der Gehäusestrukturierung 404 ausgefahren werden, um die verschiebbare Buchse 206 und den Rest der Gehäusestrukturierung 404 zu umschließen. Der Einlassadapter 204 kann in Richtung Verdichtergehäuse 202 verlaufen, so dass das Seitenteil 306 flächigen Kontakt mit einem erweiterten Abschnitt 810 einer Außenfläche 812 herstellt, die die Hauptöffnung 403 umgibt, und jedes Befestigungselement 211 am Adapter kann mit jedem Schlitz 814 auf der Außenfläche 812 ausgerichtet sein. Jedes Befestigungselement 211 kann in jeden Schlitz 814 verlaufen, um den Einlassadapter 204 am Verdichtergehäuse 202 zu befestigen. Wenn der Einlassadapter 204 mit dem Verdichtergehäuse 202 gekoppelt ist, kann das Seitenteil 306 des Einlassadapters 204 den ringförmigen Teil 426 des Gabelzinkens 408 aufnehmen, und kann ein innerer Schlitz 814 auf dem ringförmigen Teil 426 mit einem Schlitz 816 ausgerichtet sein, der auf dem Seitenteil 306 ausgebildet ist.
Die steife Verbindungswelle 422 des Hebelarms 215 kann sich in den Schlitz 816 im Seitenteil 306 erstrecken und weiter in den inneren Schlitz 812 am ringförmigen Teil 426 des Gabelzinkens 408 verlaufen, der im Seitenteil 306 des Einlassadapters 204 umschlossen ist. Anschließend kann ein Klemmende 820 des Hebelarms 215 mit einem ersten Ende 822 der Verbindungsstange 216 verbunden werden, und anschließend kann ein zweites Ende 824 der Verbindungsstange 216 an einem Seitenarm 826 des drehbaren Elements 217 befestigt sein, das mit der Aktoreinheit 218 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann ein Ende des Gabelzinkens 408 an die verschiebbare Buchse 206 gekoppelt sein und ein anderes Ende des Gabelzinkens 408 kann mit dem Hebelarm 215 gekoppelt sein, der wiederum mit der Verbindungsstange 216 gekoppelt sein kann, die über den ringförmigen Teil unter Bildung des Aktors 212 mit der Aktoreinheit 218 verbunden ist.
Das Befestigungsgehäuse 410 kann in Richtung der Aktoreinheit 218 ausgezogen werden, so dass eine Vielzahl von Öffnungen 828 in der Aktoreinheit 218 mit den Schlitzen 416 auf dem Befestigungsgehäuse ausgerichtet ist. Eine Vielzahl von Befestigungselementen (nicht gezeigt) kann durch jeden Schlitz 416 auf dem Befestigungsgehäuse 410 und weiter in jede Öffnung 828 in der Aktoreinheit 218 verlaufen, um die Aktoreinheit 218 am Befestigungsgehäuse 410 zu befestigen. Das Befestigungsgehäuse 410 kann am Verdichtergehäuse 202 befestigt sein, indem ein Befestigungselement oder Bolzen (nicht gezeigt) durch den Schlitz 418 verläuft, der mit einer Öffnung 830 im ringförmigen Abschnitt 420 des Verdichtergehäuses 202 ausgerichtet ist.
Im Motorbetrieb kann die Motorsteuerung den Aktor 212 dahingehend ansteuern, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 (in Relation zum inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404) bewegt, um Änderungen hinsichtlich der Motordrehzahl und der Motorlast Rechnung zu tragen. Wenn der Motor beispielsweise bei mittleren Drehzahlen läuft, kann die verschiebbare Buchse 206 in eine Position bewegt werden, in der die Buchsenschlitze 236 weder mit den Drosselschlitzen 524 noch mit den Ausgleichsschlitzen 526 ausgerichtet sind. In diesem Fall wird die gesamte in den Verdichter eintretende Luft über eine Drehbewegung des Verdichterrades verdichtet, bevor sie über den Auslass 220 zum Ansaugkrümmer transportiert wird. Die Luft im Ansaugkrümmer wird in einen oder mehrere Motorzylinder transportiert, um sich dort unter Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit eingespritztem Kraftstoff zu vermischen, das verbrannt wird, um Motorleistung zu erzeugen. In einem anderen Beispiel kann die Motorsteuerung den Aktor 212 dahingehend anpassen, dass dieser die verschiebbare Buchse 206 von einer anderen Position bewegt, in der die Buchsenschlitze 236 mit den Drosselschlitzen 524 auf dem inneren Gehäuse 406 ausgerichtet sind. In diesem Fall kann dem Verdichterrad 210 über die Drosselschlitze 524 zusätzliche Luft zugeführt werden, um die Drosselstromfähigkeit zu erweitern. In einem alternativen Beispiel kann die verschiebbare Buchse 206 in eine andere Position in Relation zum inneren Gehäuse 406 bewegt werden, die sich von der vorherigen Position unterscheidet, in der die Buchsenschlitze 206 mit den Ausgleichsschlitzen 526 auf dem inneren Gehäuse 406 ausgerichtet sein können. In diesem Beispiel wird ein Teil der in den Verdichter eintretenden Luft in den Verdichtereinlass zurückgeführt, um die Pumpgrenze zu erhöhen.
Auf diese Weise kann der Aktor 212 dahingehend angesteuert werden, dass er die verschiebbare Buchse 206 durch eine Vielzahl von Positionen in Relation zum inneren Gehäuse 406 der Gehäusestrukturierung 404 bewegt, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen bei gleichzeitiger Verringerung des Luftaustritts und Verbesserung des Wirkungsgrades des Turboladers abzudecken.
Bezug nehmend auf 9 ist ein beispielhaftes Verfahren 900 zum Anpassen einer verschiebbaren Buchse eines Turboladerverdichters auf der Grundlage von Turboladerbedingungen oder Motorbetriebsbedingungen offenbart. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 900 und der übrigen hier beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 902 gehört zum Verfahren 900 das Bestimmen und/oder Schätzen von Motorbetriebsbedingungen. Beispielsweise können zu den Motorbetriebsbedingungen die Motordrehzahl, die Motorlast, der Absolutdruck im Krümmer, die Drosselposition, der Luftdurchfluss, der Abgasdurchfluss usw. gehören. Der Absolutdruck im Krümmer kann verwendet werden, um auf die Verdichterleistung zu schließen, einschließlich der Drehzahl des Verdichterrades und der Verdichterdurchflüsse. Die Motordrehzahl und die Abgasdurchflüsse können verwendet werden, um beispielsweise die Turbinendrehzahl zu schätzen. Die Turbinendrehzahl kann in Verbindung mit dem Absolutdruck im Krümmer verwendet werden, um den Verdichterdurchfluss zu schätzen. In diesem Fall können Schätzungen des Verdichterdurchflusses verwendet werden, um zu ermitteln, ob der Verdichter in der Nähe der Pumpgrenze oder von Drosselstrombedingungen arbeitet.
Anschließend kann zum Verfahren 900 bei 904 das Ermitteln gehören, ob der Verdichterdurchfluss über einem unteren Grenzdurchfluss liegt. Beispielsweise kann der untere Grenzdurchfluss als eine Funktion einer Drehzahl des Verdichterrades und des mittleren Luftdurchflusses durch den Verdichter ermittelt werden. In einem anderen Beispiel kann es sich bei dem unteren Grenzdurchfluss um einen Massendurchfluss handeln, der kleiner ist als ein Massendurchfluss bei einem Spitzenwirkungsgrad des Verdichters bei der bestimmten Drehzahl. Wenn der Verdichterdurchfluss nicht über dem Grenzdurchfluss liegt, fährt das Verfahren mit 906 fort; andernfalls fährt das Verfahren mit 908 fort.
Bei 906 kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend anpassen, dass dieser die verschiebbare Buchse (in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung) selektiv in eine Position bewegt, in der eine Vielzahl von Buchsenschlitzen (z. B. Buchsenschlitze 236 aus 2A) auf der verschiebbaren Buchse mit Ausgleichsschlitzen (z. B. Ausgleichsschlitze 250 aus 2A) auf dem inneren Gehäuse ausgerichtet ist und die Buchsenschlitze nicht mit Drosselschlitzen (z. B. Drosselschlitze 248 aus 2A) ausgerichtet sind. Beispielsweise kann nach dem Empfangen von Signalen von verschiedenen Sensoren die Motorsteuerung Steuersignale an die Aktoreinheit der Aktorbaugruppe senden, um die verschiebbare Buchse entlang dem inneren Gehäuse in die Position zu bewegen, in der die Buchsenschlitze mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) ausgerichtet und die Buchsenschlitze nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. Drosselschlitze geschlossen) ausgerichtet sind. In diesem Fall kann Luft über die Ausgleichsschlitze von einem Verdichterrad in der Gehäusestrukturierung zu einem Verdichtereinlass zurückgeführt werden (z. B. Einlass 405 aus 4A). Da die Drosselschlitze geschlossen sind, erreicht über die Drosselschlitze kein Luftstrom das Verdichterrad im inneren Gehäuse.
Anschließend kann zum Verfahren 900 bei 908 das Ermitteln gehören, ob der Verdichterdurchfluss über einem oberen Grenzdurchfluss liegt. Beispielsweise kann der obere Grenzdurchfluss als eine Funktion der Drehzahl des Verdichterrades und des Verdichterdurchflusses ermittelt werden, beispielsweise der Drosselstrom des Verdichters ohne Gehäusestrukturierung. Der obere Grenzdurchfluss kann beispielsweise für einen bestimmten Motor oder Turboladerverdichter spezifisch sein. Wenn der Verdichterdurchfluss über dem oberen Grenzwert liegt, fährt das Verfahren mit 910 fort; andernfalls fährt das Verfahren mit 912 fort.
Bei 910 kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend anpassen, dass dieser die verschiebbare Buchse in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung selektiv in eine Position bewegt, in der die Vielzahl von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse ausgerichtet ist. Bei Ausrichtung mit den Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse können die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse teilweise oder vollständig geöffnet sein, während die Drosselschlitze geschlossen sind. In diesem Fall kann dem Verdichterrad im inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung zusätzliche Luft zugeführt werden, um die Drosselstrombedingungen zu erweitern. Da die Ausgleichsschlitze geschlossen sind, wird kein Luftstrom vom Verdichterrad im inneren Gehäuse zum Verdichtereinlass zurückgeführt.
Bei 912 kann die Motorsteuerung den Aktor dahingehend anpassen, dass dieser die verschiebbare Buchse in Relation zum inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung selektiv in eine Position bewegt, in der die Vielzahl von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drossel- und Ausgleichsschlitzen auf dem inneren Gehäuse ausgerichtet ist. Bei fehlender Ausrichtung mit den Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse sind die Drossel- und Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse geschlossen. Da die Drosselschlitze geschlossen sind, erreicht über die Drosselschlitze kein Luftstrom das Verdichterrad im inneren Gehäuse. Wenn die Ausgleichsschlitze geschlossen sind, wird kein Luftstrom vom Verdichterrad im inneren Gehäuse in den Verdichtereinlass zurückgeführt. In diesem Fall wird die in den Verdichter eintretende Luft durch das Verdichterrad verdichtet und einem Luftansaugkrümmer bereitgestellt, in dem die Luft weiter zu einem oder mehreren Motorzylindern transportiert wird, um dort vor der Verbrennung mit dem eingespritzten Kraftstoff gemischt zu werden. Das Verfahren geht dann zum Ende über.
Das in 9 beschriebene beispielhafte Verfahren kann so angepasst werden, dass es auf die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse anwendbar ist (z. B. verschiebbare Buchse 620 aus den 6A und 6B). In diesem Fall kann eine Position der verschiebbaren Buchse entlang der Gehäusestrukturierung auf der Grundlage des Motorbetriebs auf eine erste Position und eine zweite Position eingestellt werden. In der ersten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geöffnet) und mit den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geöffnet) ausgerichtet sind. In der zweiten Position wird die verschiebbare Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung bewegt, so dass die Buchsenschlitze auf der verschiebbaren Buchse nicht mit den Drosselschlitzen (z. B. sind die Drosselschlitze geschlossen) und den Ausgleichsschlitzen (z. B. sind die Ausgleichsschlitze geschlossen) ausgerichtet sind. In diesem beispielhaften Verfahren, das die zweite Ausführungsform der verschiebbaren Buchse umfasst, können die Ausgleichsschlitze auf der Gehäusestrukturierung jederzeit geöffnet sein, wenn die verschiebbare Buchse zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt wird.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung die Aktorbaugruppe dahingehend steuern, dass die Position der verschiebbaren Buchse in Relation zur Gehäusestrukturierung angepasst wird, wodurch die Ausrichtung von Buchsenschlitzen auf der verschiebbaren Buchse in Relation zu Drossel- oder Ausgleichsschlitzen auf der Gehäusestrukturierung geändert wird, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters abzudecken.
Die mit der verschiebbaren Buchse des Verdichters gekoppelte Aktorbaugruppe kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise können durch die Bewegungen des drehbaren Elementes, der Verbindungsstange und des Hebelarms der Gabelzinken und die verschiebbare Buchse entlang der Gehäusestrukturierung gleiten (um die Ausrichtung der Buchsenschlitze in Relation zu den Drossel- und Ausgleichsschlitzen zu verändern), ohne dabei viel Raum zu beanspruchen und/oder passt in einen Raum, der durch den Verdichter zugeordnet wird (z. B. passt neben einer Schnecke eines Verdichtergehäuses bei Montage an einer Wand des Verdichtergehäuses). In diesem Fall bietet die Aktorbaugruppe ein kompaktes System zum Anpassen der Strömungsgeometrie des Verdichters, um eine breite Palette an Luftstrombedingungen im Verdichter abzudecken. Zudem kann die Bewegung des Gabelzinkens und der verschiebbaren Buchse nur in eine axiale Richtung parallel zum Einlassluftstrom erfolgen. Die technische Wirkung der Bewegung des Gabelzinkens in axialer Richtung, ohne dabei die verschiebbare Buchse zu drehen, kann eine Neigung der verschiebbaren Buchse zum Binden an die Gehäusestrukturierung minimieren. Die technische Wirkung des Anpassens des Aktorsystems entsprechend der Beschreibung in der vorliegenden Schrift kann das Bereitstellen einer schnellen Reaktion des Verdichters umfassen, um die Anforderungen des Motorbetriebs zu erfüllen. Zudem bewegt sich durch die technische Wirkung des Übertragens einer linearen Bewegung in axialer Richtung hinsichtlich einer Drehachse des Verdichters auf den Gabelzinken (um die verschiebbare Buchse angeordnet und mit dieser gekoppelt), über die Aktorbaugruppe, die verschiebbare Buchse in axialer Richtung entlang einer Außenfläche des inneren Gehäuses der Gehäusestrukturierung des Verdichters, um Schlitze im inneren Gehäuse zu verdecken und freizulegen. Auf diese Weise kann die verschiebbare Buchse ohne Weiteres durch eine Vielzahl von Positionen entlang dem inneren Gehäuse der Gehäusestrukturierung bewegt werden, ohne an die Gehäusestrukturierung zu binden.
In einem Beispiel können zu einer Aktorbaugruppe für eine verschiebbare Buchse eines Turboladerverdichters folgende gehören: ein mit der verschiebbaren Buchse gekoppelter Gabelzinken; ein drehbarer Hebelarm, der über eine steife Verbindungswelle mit dem Gabelzinken verbunden ist; eine zwischen Hebelarm und einem drehbaren Element gekoppelte Verbindungsstange; und eine mit dem drehbaren Element gekoppelte Aktoreinheit, die an einem Befestigungsgehäuse befestigt ist, wobei das Befestigungsgehäuse mit dem Turboladerverdichter gekoppelt ist. Im vorstehenden Beispiel ist die Aktoreinheit zusätzlich oder gegebenenfalls so angepasst, dass sie die Verbindungsstange in axialer Richtung durch Drehen des drehbaren Elementes übersetzt, wobei die Verbindungsstange so angepasst ist, dass sie den Hebelarm und die Verbindungswelle dreht, und wobei die Verbindungswelle so angepasst ist, dass sie den Gabelzinken und die verschiebbare Buchse in axialer Richtung übersetzt.
In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehört zur verschiebbaren Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls eine Vielzahl von Schlitzen, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet sind, und wobei die verschiebbare Buchse so angepasst ist, dass sie ein inneres Gehäuse eines Einlasses des Turboladerverdichters umgibt. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehören zum Gabelzinken zusätzlich oder gegebenenfalls ein ringförmiger Teil, der um die steife Verbindungswelle gekoppelt ist, und ein gekrümmter Teil, der sich um eine Außenfläche der verschiebbaren Buchse krümmt, wobei distale Enden des gekrümmten Teils des Gabelzinkens direkt mit der Außenfläche der verschiebbaren Buchse gekoppelt sind, neben den Buchsenschlitzen. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen ist die Verbindungsstange zusätzlich oder gegebenenfalls über ein erstes Drehgelenk mit dem Hebelarm gekoppelt und über ein zweites Drehgelenk mit dem drehbaren Element gekoppelt. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen handelt es sich bei der Aktoreinheit zusätzlich oder gegebenenfalls um einen elektrischen, pneumatischen, oder hydraulischen Aktor.
Zu einem beispielhaften Verfahren können gehören: über eine Aktorbaugruppe, das Übertragen einer linearen Bewegung, in axialer Richtung hinsichtlich einer Drehachse eines Verdichters, auf einen Gabelzinken, der um eine verschiebbare Buchse angeordnet und mit dieser gekoppelt ist, um die verschiebbare Buchse in axialer Richtung entlang einer Außenseite des inneren Gehäuses einer Gehäusestrukturierung eines Verdichters zu bewegen, um Schlitze im inneren Gehäuse zu verdecken und freizulegen. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehört zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls das Drehen eines drehbaren Elements, das direkt mit einem ersten Ende einer Verbindungsstange gekoppelt ist, um die Verbindungsstange in axialer Richtung zu übersetzen, wo ein zweites Ende der Verbindungsstange direkt mit einem ersten Ende eines Hebelarms gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehört zum Übertragen der linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls zudem das Drehen des Hebelarms über die Übersetzung der Verbindungsstange in axialer Richtung, um die steife Verbindungswelle in axialer Richtung linear zu übersetzen, die mit dem Gabelzinken gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehört zum Übertragen der linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls das Übersetzen der Verbindungsstange in eine positive axiale Richtung, in Richtung eines Verdichterrades des Verdichters, um die lineare Bewegung auf die verschiebbare Buchse zu übertragen und die verschiebbare Buchse in eine negative axiale Richtung weg vom Verdichterrad zu übersetzen.
Zu einem weiteren beispielhaften Verfahren können gehören: als Reaktion auf eine erste Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse freigelegt und Drosselschlitze auf dem inneren Gehäuse verdeckt werden, wobei die Ausgleichsschlitze den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse vorgeschaltet angeordnet sind, in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse; als Reaktion auf eine zweite Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass Drosselschlitze auf dem inneren Gehäuse freigelegt und Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse verdeckt werden; und als Reaktion auf eine dritte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass diese sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse verdeckt.
Beliebige oder alle der nachstehenden Beispiele können zusätzlich oder gegebenenfalls umfassen: als Reaktion auf eine vierte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass diese sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse freilegt, wobei die Ausgleichsschlitze den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse vorgeschaltet angeordnet sind, in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse; und als Reaktion auf eine fünfte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass diese die Drosselschlitze verdeckt und die Ausgleichsschlitze auf dem inneren Gehäuse freilegt.
Zu einem beispielhaften Turboladerverdichter für einen Motor können gehören: ein Verdichterrad; eine Gehäusestrukturierung mit einem inneren Gehäuse, das mindestens einen Teil des Verdichterrades umgibt, wobei das innere Gehäuse eine erste Vielzahl von Schlitzen und eine zweite Vielzahl von Schlitzen umfasst, wobei die erste Vielzahl von Schlitzen der zweiten Vielzahl von Schlitzen vorgeschaltet angeordnet ist; eine verschiebbare Buchse, die mindestens einen Teil des inneren Gehäuses umgibt und zu der eine Vielzahl von Buchsenschlitzen gehört, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet sind; und eine Aktorbaugruppe, umfassend: einen Gabelzinken, der mit der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist; einen Hebelarm, der mit dem Gabelzinken und einer Verbindungsstange gekoppelt ist; und einen Aktor, der mit der Verbindungsstange gekoppelt und so angepasst ist, dass er die verschiebbare Buchse entlang dem inneren Gehäuse übersetzt, um die Ausrichtung der Vielzahl von Buchsenschlitzen mit der ersten Vielzahl von Schlitzen und der zweiten Vielzahl von Schlitzen zu variieren.
Im vorstehenden Beispiel ist die erste Vielzahl von Schlitzen zusätzlich oder gegebenenfalls neben einer Vielzahl von geteilten Flügeln des Verdichterrades angeordnet und ist die zweite Vielzahl von Schlitzen neben einer Vielzahl von Vollflügeln des Verdichterrades angeordnet, wobei die Vielzahl von Vollflügeln der Vielzahl von geteilten Flügeln vorgeschaltet angeordnet ist.
In den vorstehenden Beispielen ist die erste Vielzahl von Schlitzen auf dem inneren Gehäuse zusätzlich oder gegebenenfalls in einem Bereich zwischen 25 % und 50 % entlang einer Position des Verdichterrades in Strömungsrichtung zwischen einem Einlassende und einem Auslassende des inneren Gehäuses angeordnet, und ist die zweite Vielzahl von Schlitzen auf dem inneren Gehäuse in einem Bereich zwischen 5 % und 15 % entlang der Position des Verdichterrades in Strömungsrichtung zwischen einem Einlassende und einem Auslassende des inneren Gehäuses angeordnet.
In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen weist die Vielzahl von Buchsenschlitzen zusätzlich oder gegebenenfalls eine Buchsenbreite auf, die größer ist als eine Schlitzbreite der ersten und zweiten Vielzahl von Schlitzen. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen gehört zur verschiebbaren Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls ein erstes Ende, das näher an einem Innenteil der Gehäusestrukturierung und des Verdichterrades angeordnet ist als ein zweites Ende der verschiebbaren Buchse, wobei die Vielzahl von Buchsenschlitzen näher am ersten Ende als am zweiten Ende angeordnet ist, und wobei der Gabelzinken mit der verschiebbaren Buchse an einer Position gekoppelt ist, die näher am zweiten Ende liegt als die Vielzahl von Buchsenschlitzen in Relation zum zweiten Ende.
In den vorstehenden Beispielen zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn die verschiebbare Buchse in eine erste Position bewegt werden kann, in der die erste Vielzahl von Schlitzen nicht mit der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet ist und die zweite Vielzahl von Schlitzen mit der zweiten Position der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet ist, in der die erste Vielzahl von Schlitzen und die zweite Vielzahl von Schlitzen nicht mit der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet sind. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen zusätzlich oder gegebenenfalls, wobei, wenn die verschiebbare Buchse in eine zweite Position bewegt werden kann, in der die erste Vielzahl von Schlitzen und die zweite Vielzahl von Schlitzen nicht mit der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet sind, und wobei, wenn die verschiebbare Buchse in der zweiten Position ist, die Vielzahl von Buchsenschlitzen auf dem inneren Gehäuse zwischen der ersten Vielzahl von Schlitzen und der zweiten Vielzahl von Schlitzen angeordnet ist. In den vorstehenden Beispielen zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn die verschiebbare Buchse in eine dritte Position bewegt werden kann, in der die erste Vielzahl von Schlitzen mit der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet ist und die zweite Vielzahl von Schlitzen nicht mit der Vielzahl von Buchsenschlitzen ausgerichtet ist.
In einer anderen Darstellung können zu einem beispielhaften Turboladerverdichter für einen Motor gehören: ein Verdichterrad; eine Gehäusestrukturierung mit einem inneren Gehäuse, das mindestens einen Teil des Verdichterrades umgibt, wobei das innere Gehäuse eine erste Vielzahl von Schlitzen und eine zweite Vielzahl von Schlitzen umfasst, wobei die erste Vielzahl von Schlitzen der zweiten Vielzahl von Schlitzen nachgeschaltet angeordnet ist; eine verschiebbare Buchse, die mindestens einen Teil des inneren Gehäuses umgibt und zu der ein massiver Ring, eine Vielzahl von vorstehenden Elementen gehören, die aus dem massiven Ring hervorstehen, um einen Umfang des massiven Rings; und eine Vielzahl von Buchsenöffnungen, die zwischen der Vielzahl von vorstehenden Elementen ausgebildet ist, und eine Aktorbaugruppe, umfassend: einen Gabelzinken, der mit der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist; einen Hebelarm, der mit dem Gabelzinken und einer Verbindungsstange gekoppelt ist; und einen Aktor, der mit der Verbindungsstange gekoppelt und so angepasst ist, dass er die verschiebbare Buchse entlang dem inneren Gehäuse übersetzt, um die Ausrichtung der Vielzahl von Buchsenöffnungen mit der ersten Vielzahl von Schlitzen und der zweiten Vielzahl von Schlitzen zu variieren.
In den vorstehenden Beispielen ist die Vielzahl von Buchsenöffnungen zusätzlich oder gegebenenfalls zwischen den vorstehenden Elementen und einer innenliegenden umlaufenden Kante des massiven Rings ausgebildet und wobei der massive Ring weiter nach innen auf der verschiebbaren Buchse angeordnet ist als die Vielzahl von Buchsenöffnungen in Relation zum Verdichterrad. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen kann die verschiebbare Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls in eine erste Position bewegt werden, in der die erste Vielzahl von Schlitzen und die zweite Vielzahl von Schlitzen mit der Vielzahl von Buchsenöffnungen ausgerichtet sind. In einem beliebigen oder allen vorstehenden Beispielen kann die verschiebbare Buchse zusätzlich oder gegebenenfalls in eine zweite Position bewegt werden, in der die erste Vielzahl von Schlitzen nicht mit der Vielzahl von Buchsenöffnungen ausgerichtet ist und die zweite Vielzahl von Schlitzen mit der Vielzahl von Buchsenöffnungen ausgerichtet ist.
In einer anderen Darstellung können zu einem beispielhaften Verfahren gehören: das Bewegen einer verschiebbaren Buchse, die ein inneres Gehäuse eines Turboladerverdichters umgibt, wobei das innere Gehäuse mindestens einen Teil eines Verdichterrades umgibt, in eine erste Position, in der eine Vielzahl von Buchsenschlitzen, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet ist, mit einer ersten Vielzahl von Schlitzen des inneren Gehäuses ausgerichtet und nicht mit einer zweiten Vielzahl von Schlitzen des inneren Gehäuses ausgerichtet ist, wobei die zweite Vielzahl von Schlitzen der ersten Vielzahl von Schlitzen auf dem inneren Gehäuse in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse zum Verdichterrad vorgeschaltet angeordnet ist; das Bewegen der verschiebbaren Buchse in eine zweite Position, in der die Vielzahl von Buchsenschlitzen nicht mit der ersten Vielzahl von Schlitzen oder einer zweiten Vielzahl von Schlitzen des inneren Gehäuses ausgerichtet ist; und das Bewegen der verschiebbaren Buchse in eine dritte Position, in der die Vielzahl von Buchsenschlitzen mit der zweiten Vielzahl von Schlitzen ausgerichtet und nicht mit der ersten Vielzahl von Schlitzen ausgerichtet ist.
Im vorstehenden Beispiel gehört zum Bewegen der verschiebbaren Buchse in die zweite Position zusätzlich oder gegebenenfalls das Positionieren der Vielzahl von Buchsenschlitzen an einer Position entlang dem inneren Gehäuse zwischen der ersten Vielzahl von Schlitzen und der zweiten Vielzahl von Schlitzen. In den vorstehenden Beispielen gehört zum Bewegen der verschiebbaren Buchse in jede der ersten, zweiten und dritten Positionen zusätzlich oder gegebenenfalls das Ansteuern eines Aktors, damit dieser eine Verbindungsstange in axialer Richtung übersetzt, wobei die axiale Richtung in eine Richtung einer Drehachse des Verdichterrades definiert ist, wobei die Übersetzung der Verbindungsstange einen Hebelarm dreht, der mit dem Verbindungsarm gekoppelt ist, der einen Gabelzinken übersetzt, der jeweils mit dem Hebelarm und der verschiebbaren Buchse in axialer Richtung gekoppelt ist.
Zu einem anderen beispielhaften Verfahren können gehören: das Bewegen einer verschiebbaren Buchse, die ein inneres Gehäuse eines Turboladerverdichters umgibt, wobei das innere Gehäuse mindestens einen Teil eines Verdichterrades umgibt, in eine erste Position, in der eine Vielzahl von Buchsenöffnungen, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet ist, mit einer ersten Vielzahl von Schlitzen des inneren Gehäuses ausgerichtet und nicht mit einer zweiten Vielzahl von Schlitzen des inneren Gehäuses ausgerichtet ist, wobei die zweite Vielzahl von Schlitzen der ersten Vielzahl von Schlitzen auf dem inneren Gehäuse in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse zum Verdichterrad vorgeschaltet angeordnet ist; das Bewegen der verschiebbaren Buchse in eine zweite Position, in der die Vielzahl von Buchsenöffnungen nicht mit der ersten Vielzahl von Schlitzen ausgerichtet ist und mit der zweiten Vielzahl von Schlitzen ausgerichtet ist.
Im vorstehenden Beispiel gehört zum Bewegen der verschiebbaren Buchse in jede der ersten und zweiten Positionen zusätzlich oder gegebenenfalls das Ansteuern eines Aktors, damit dieser eine Verbindungsstange in axialer Richtung übersetzt, wobei die axiale Richtung in eine Richtung einer Drehachse des Verdichterrades definiert ist, wobei die Übersetzung der Verbindungsstange einen Hebelarm dreht, der mit dem Verbindungsarm gekoppelt ist, der jeweils mit dem Hebelarm und der verschiebbaren Buchse in axialer Richtung gekoppelt ist.
Die 1-8 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit der relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten des verschiebbaren Ventilansteuerungssystems für den Verdichter des Turboladers. Wenn derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt aneinandergekoppelt sind, dann können sie in mindestens einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in zumindest einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen lediglich ein Raum befindet und keine anderen Komponenten, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionen von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Somit sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können ferner Formen der Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in zumindest einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, zu dem die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware gehört, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der im nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, zu dem die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung gehören, durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen und zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche, egal ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang aufweisen, werden ebenfalls als in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Aktorbaugruppe für eine verschiebbare Buchse eines Turboladerverdichters, umfassend: einen Gabelzinken, der mit der verschiebbaren Buchse gekoppelt ist; einen drehbaren Hebelarm, der mit dem Gabelzinken über eine steife Verbindungswelle gekoppelt ist; eine Verbindungsstange, die zwischen dem Hebelarm und einem drehbaren Element gekoppelt ist; und eine Aktoreinheit, die mit dem drehbaren Element gekoppelt und an einem Befestigungsgehäuse befestigt ist, wobei das Befestigungsgehäuse mit dem Turboladerverdichter gekoppelt ist.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Aktoreinheit so angepasst ist, dass sie die Verbindungsstange in axialer Richtung durch Drehen des drehbaren Elementes übersetzt, wobei die Verbindungsstange so angepasst ist, dass sie den Hebelarm und die Verbindungswelle dreht, und wobei die Verbindungswelle so angepasst ist, dass sie den Gabelzinken und die verschiebbare Buchse in axialer Richtung übersetzt.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei zur verschiebbaren Buchse eine Vielzahl von Schlitzen gehört, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet sind, und wobei die verschiebbare Buchse so angepasst ist, dass sie ein inneres Gehäuse eines Einlasses des Turboladerverdichters umgibt.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 3, wobei zum Gabelzinken ein ringförmiger Teil gehört, der um die steife Verbindungswelle gekoppelt ist, und ein gekrümmter Teil, der sich um eine Außenfläche der verschiebbaren Buchse krümmt, wobei distale Enden des gekrümmten Teils des Gabelzinkens direkt mit der Außenfläche der verschiebbaren Buchse gekoppelt sind, neben den Buchsenschlitzen.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsstange über ein erstes Drehgelenk mit dem Hebelarm gekoppelt und über ein zweites Drehgelenk mit dem drehbaren Element gekoppelt ist.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Aktoreinheit um einen elektrischen, pneumatischen, oder hydraulischen Aktor handelt.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die verschiebbare Buchse mindestens einen Teil eines inneren Gehäuses einer Gehäusestrukturierung des Turboladerverdichters umgibt, wobei das innere Gehäuse mindestens einen Teil eines Verdichterrades des Turboladerverdichters umgibt und eine erste Vielzahl von Schlitzen und eine zweite Vielzahl von Schlitzen umfasst, wobei die erste Vielzahl von Schlitzen der zweiten Vielzahl von Schlitzen vorgeschaltet angeordnet ist, und wobei zur verschiebbaren Buchse eine Vielzahl von Buchsenschlitzen gehört, die um einen Umfang der verschiebbaren Buchse angeordnet sind.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Aktor so angepasst ist, dass er die verschiebbare Buchse entlang dem inneren Gehäuse übersetzt, um die Ausrichtung der Vielzahl von Buchsenschlitzen mit der ersten Vielzahl von Schlitzen und der zweiten Vielzahl von Schlitzen zu variieren.
Aktorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die erste Vielzahl von Schlitzen neben einer Vielzahl von Vollflügeln des Verdichterrades angeordnet ist und die zweite Vielzahl von Schlitzen neben einer Vielzahl von geteilten Flügeln des Verdichterrades angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Vollflügeln der Vielzahl von geteilten Flügeln vorgeschaltet angeordnet ist.
Verfahren, umfassend: über eine Aktorbaugruppe, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung hinsichtlich einer Drehachse eines Verdichters auf einen Gabelzinken, der um eine verschiebbare Buchse angeordnet und mit dieser gekoppelt ist, um die verschiebbare Buchse in axialer Richtung entlang einer Außenseite des inneren Gehäuses einer Gehäusestrukturierung eines Verdichters zu bewegen, um Schlitze im inneren Gehäuse zu verdecken und freizulegen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse das Drehen eines drehbaren Elements gehört, das direkt mit einem ersten Ende einer Verbindungsstange gekoppelt ist, um die Verbindungsstange in axialer Richtung zu übersetzen, wo ein zweites Ende der Verbindungsstange direkt mit einem ersten Ende eines Hebelarms gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse zudem das Drehen des Hebelarms über die Übersetzung der Verbindungsstange in axialer Richtung gehört, um die steife Verbindungswelle in axialer Richtung linear zu übersetzen, die mit dem Gabelzinken gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei zum Übertragen einer linearen Bewegung auf die verschiebbare Buchse das Übersetzen der Verbindungsstange in eine positive axiale Richtung gehört, in Richtung eines Verdichterrades des Verdichters, um die lineare Bewegung auf die verschiebbare Buchse zu übertragen und die verschiebbare Buchse in eine negative axiale Richtung weg vom Verdichterrad zu übersetzen.
Verfahren nach Anspruch 10, zudem umfassend: als Reaktion auf eine erste Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass die Ausgleichsschlitze des inneren Gehäuses freigelegt und die Drosselschlitze des inneren Gehäuses verdeckt sind, wobei die Ausgleichsschlitze den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse vorgeschaltet angeordnet sind, in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse; als Reaktion auf eine zweite Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass die Drosselschlitze des inneren Gehäuses freigelegt und die Ausgleichsschlitze des inneren Gehäuses verdeckt sind; und als Reaktion auf eine dritte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze des inneren Gehäuses verdeckt sind.
Verfahren nach Anspruch 10, zudem umfassend: als Reaktion auf eine vierte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass sowohl die Drosselschlitze als auch die Ausgleichsschlitze des inneren Gehäuses freigelegt sind, wobei die Ausgleichsschlitze den Drosselschlitzen auf dem inneren Gehäuse vorgeschaltet angeordnet sind, in Relation zu einer Richtung des Luftstroms durch das innere Gehäuse; und als Reaktion auf eine fünfte Motorbetriebsbedingung, das Übertragen einer linearen Bewegung in axialer Richtung auf den Gabelzinken, um die verschiebbare Buchse so zu bewegen, dass die Drosselschlitze verdeckt sind und die Ausgleichsschlitze des inneren Gehäuses freigelegt sind.