-
Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader, und insbesondere einen Turbolader für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug), welcher eine Turbinenradträgheit minimiert durch Reduzieren eines Gewichts eines Turbinenrads, und welcher Herstellungskosten reduziert durch Kühlen des Turbinenrads.
-
Beschreibung der bezogenen Technik
-
Ein Turbolader wird verwendet, um eine Leistungsausgabe eines Motors (z.B. Verbrennungsmotors) zu verbessern. Ein Turbinenrad ist integral an einer ersten Seite einer Turbinenwelle drehbar angebracht, und gleichzeitig ist ein Kompressorrad integral an einer zweiten Seite der Turbinenwelle drehbar angebracht. Abgas, welches von dem Motor ausgegeben wird, wird in ein Turbinengehäuse, welches das Turbinenrad umgibt, eingeleitet, um die Turbine mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen, und Luft wird durch ein Kompressorgehäuse, welches das Kompressorrad umgibt, eingesaugt, während sich die Turbinenwelle und das Kompressorrad durch die Rotation des Turbinenrads gemeinsam drehen. Die angesaugte Luft wird unter Druck gesetzt und beschleunigt, aber die Geschwindigkeit der angesaugten Luft wird reduziert, während die angesaugte Luft durch einen Diffusor hindurchtritt, und somit wird unter Druck gesetzte Luft von einem Auslass des Kompressorgehäuses zu einem Einlasskrümmer übertragen, während die Geschwindigkeitsenergie in einen Druck umgewandelt wird.
-
Im Allgemeinen, da Hochtemperaturabgas an der Seite des Turbinenrads strömt, ist das Turbinenrad aus einem teuren Inconel-Material gemacht, um dem Hochtemperaturabgas zu widerstehen. Die Inconel-Legierung ist teuer und insbesondere schwer, wodurch sich das Gesamtgewicht des Turboladers aufgrund des Turbinenrads erhöht, und ein Niedergeschwindigkeitsdrehmoment (z.B. des Verbrennungsmotors) ist verringert.
-
Die als bezogene Technik beschriebenen Gegenstände stellen lediglich eine Hilfe für das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung dar und sollten nicht als zur bezogenen Technik korrespondierend angesehen werden, welche der Fachmann bereits kennt.
-
Erläuterung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Turbolader für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug) bereitzustellen, welcher in der Lage ist, ein Gewicht eines Turbinen(lauf-)rads zu reduzieren, und welcher das Turbinenrad kühlen kann durch Herstellen bzw. Bearbeiten des Turbinenrads, um einen Hohlabschnitt im Turbinenrad auszubilden und darin Öl zu zirkulieren.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Turbolader für ein Fahrzeug beispielsweise aufweisen: Eine Welle, welche ein Inneres hat, das mit einem Hohlraum bzw. einer Hohlöffnung (im Weiteren kurz: Hohlöffnung) bereitgestellt ist, und welche eine Außenumfangsfläche hat, die mit einer Einlassöffnung und mit einer Auslassöffnung bereitgestellt ist, welche mit der Hohlöffnung (z.B. fluidmäßig) kommunizieren, ein Turbinen(lauf)rad, welches an einem ersten Ende der Welle integral (z.B. einstückig) installiert ist, wobei eine Hohlnut bzw. ein Freiraum (im Weiteren kurz: Hohlnut), welche im Turbinenrad geformt ist, mit der Hohlöffnung der Welle kommuniziert, ein zentrales Gehäuse, welches ein Inneres hat, das mit einer Wellennut bereitgestellt ist, in welcher die Welle drehbar installiert ist, und welches mit einer Ölpassage, der Öl ausgehend von einer Ölleitung zuführbar ist, einer Luftpassage, welcher Luft ausgehend von einem Lufttank zuführbar ist, und einer Einspritzpassage bereitgestellt ist, welche sich zur Wellennut erstreckt, während sie mit der Ölpassage und der Luftpassage verbunden ist, und ein Ölventil und ein Luftventil, welche an (z.B. in) der Ölpassage bzw. der Luftpassage installiert sind, um selektiv eine Strömung eines Fluids zu gestatten oder zu unterbinden (bspw. selektiv das Ölventil und/oder das Luftventil zu öffnen oder zu schließen).
-
Zum Beispiel kann die Einlassöffnung an einer Stelle geformt sein, welche in einer Richtung weist, in der sich die Einspritzpassage erstreckt (bspw. ist die Einlassöffnung in der Außenumfangsfläche der Welle an einer Stelle geformt, an welcher eine virtuelle Verlängerung einer Mündungsrichtung der Einspritzpassage in die Wellennut die Welle schneidet). Die Einlassöffnung kann z.B. geneigt sein, um sich dem Turbinenrad in Richtung einer Radialinnenseite der Welle anzunähern. Die Einspritzpassage kann sich beispielsweise erstrecken, um mit dem gleichen Winkel wie die Einlassöffnung geneigt zu sein. Darüber hinaus kann die Einlassöffnung beispielsweise geneigt sein, um einen Einlass (bspw. einen Einlassabschnitt der Einlassöffnung), welcher an der Außenumfangsfläche der Welle geformt ist, an einem Punkt zu positionieren, welcher mit einer festgelegten Distanz in einer Umfangsrichtung ausgehend von einem Auslass (bspw. einem Auslassabschnitt der Einlassöffnung) im Abstand ist, welcher an einer Innenumfangsfläche der Welle geformt ist. Die Auslassöffnung kann sich beispielsweise entlang einer Radialrichtung der Welle erstrecken.
-
Ein Inneres des zentralen Gehäuses kann beispielsweise eine Auslasspassage aufweisen, um Öl aus der Wellennut zu einer Außenseite hin auszugeben, an einer Stelle, welche der Auslassöffnung zugewandt ist. Der Turbolader kann beispielsweise weiter aufweisen: Eine Mehrzahl von Lagern, welche zwischen der Welle und der Wellennut installiert sind, um es der Welle zu erlauben, sich bezüglich der Wellennut relativ zu drehen. Die Mehrzahl von Lagern kann z.B. an Positionen installiert sein, welche voneinander im Abstand sind, um dazwischen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung anzuordnen.
-
Der Turbolader kann beispielsweise weiter aufweisen: Eine Steuerungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, um sowohl das Ölventil wie auch das Luftventil zu steuern, um geschlossen zu sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als eine festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit, und die Abgastemperatur geringer ist als eine festgelegte Abgastemperatur, das Ölventil zu öffnen und das Luftventil zu schließen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer ist als die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur des Abgases gleich oder größer ist als die festgelegte Temperatur, und das Ölventil zu schließen und das Luftventil zu öffnen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur des Abgases gleich oder größer ist als die festgelegte Temperatur.
-
Figurenliste
-
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden werden, wenn diese mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
- 1 eine Querschnittansicht ist, welche einen Turbolader für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
- 2 eine Darstellung ist, welche eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
- 3 eine Querschnittansicht ist, welche ein Inneres eines zentralen Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
- 4 eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A der 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
- 5 eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B der 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und
- 6 eine Querschnittansicht ist, welche eine Auslasspassage und eine Schmierpassage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder irgendwelche anderen, ähnliche Begriffe, welche hier verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließt, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, sowie z.B. Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, sowie auch z.B. Flugzeuge und dergleichen, und ferner auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden). Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
-
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform unter Verwendung einer Mehrzahl von Einheiten beschrieben ist, um einen beispielhaften Vorgang auszuführen, ist es klar, dass der beispielhafte Vorgang durch eines oder eine Mehrzahl von Modulen ausgeführt werden kann. Darüber hinaus ist es zu verstehen, dass der Begriff „Steuerung/ Steuerungsvorrichtung“ eine Hardwarevorrichtung bezeichnet, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist eingerichtet, um Module (bspw. Softwaremodule) zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Vorgänge auszuführen, welche weiter untern beschrieben sind.
-
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Die wie hierin verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ sind dazu gedacht, auch die Pluralformen einzuschließen, außer der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Ferner ist zu verstehen, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorliegen von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten davon spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehr anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, weist der Begriff „und/oder“ jede sowie alle Kombinationen von einem oder mehreren der dazugehörig aufgezählten Gegenstände auf.
-
Wenn es nicht anderweitig angegeben ist oder aus dem Kontext anderweitig klar ist, ist der hier verwendete Begriff „etwa / in etwa“ als „bei dieser Technik im Bereich der üblichen Toleranzen liegend“ zu verstehen, zum Beispiel als innerhalb der zweifachen Standardabweichung vom Mittelwert liegend. „Etwa / in etwa“ kann verstanden werden als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des angegebenen Werts zu liegen. Außer es ist aus dem Kontext anderweitig klar, werden alle Zahlenwerte, welche hier bereitgestellt sind, mittels des Begriffs „etwa / in etwa“ modifiziert.
-
Nachfolgend ist ein Turbolader für ein Fahrzeug gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
Die 1 ist eine Querschnittansicht, welche einen Turbolader für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 2 ist eine Darstellung, welche eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann der Turbolader für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen: Eine Welle 100, welche mit einer Hohlöffnung 102 darin geformt ist, wobei eine Einlassöffnung 104 und eine Auslassöffnung 106 an einer Außenumfangsfläche der Welle 100 geformt sind. Die Einlassöffnung 104 und die Auslassöffnung 106 kommunizieren mit der Hohlöffnung 102. Zusätzlich kann der Turbolader ein Turbinenrad 110, welches an einem ersten Ende der Welle 100 integral bzw. einstückig installiert ist und eine Hohlnut 112 hat, die im Turbinenrad 110 geformt ist und die mit der Hohlöffnung 102 der Welle 100 kommuniziert, und ein zentrales Gehäuse 120 aufweisen, welches eine Wellennut 122 darin geformt hat, wobei die Welle 100 in der Wellennut 122 drehbar installiert ist. Zusätzlich kann das zentrale Gehäuse eine Ölpassage 124, welcher Öl aus einer Ölleitung zuführbar ist, eine Luftpassage 126, welcher Luft (z.B. Druckluft) ausgehend von einem Lufttank zuführbar ist, und eine Einspritzpassage 128 aufweisen, welche sich zur Wellennut hin erstreckt, wobei sie mit der Ölpassage 124 und der Luftpassage 126 verbunden ist. Der Turbolader kann weiter ein Ölventil 140 und ein Luftventil 145 aufweisen, welches an (z.B. in) der Ölpassage 124 bzw. Luftpassage 126 installiert ist, um ein Strömen eines Fluids selektiv zu ermöglichen oder zu verhindern.
-
Insbesondere können das Turbinenrad 110 und ein Kompressor(lauf)rad bzw. Verdichter(lauf)rad 114 jeweilig einstückig bzw. integral mit beiden Seitenenden der Welle 100 verbunden sein, und deshalb, wenn sich das Turbinenrad 110 durch eine Strömung des Abgases dreht, setzen die Welle 100 und das Kompressorrad 114 Motoreinlassluft unter Druck, während sie sich gemeinsam drehen. Das Innere des zentralen Gehäuses 120 kann die Wellennut 122 aufweisen, welche ein Raum ist, in dem die Welle 100 drehbar installiert ist, und kann eine Ölpassage 124, eine Luftpassage 126 und eine Einspritzpassage 128 aufweisen, um Öl oder Luft in Richtung zur Wellennut 122 zuzuführen.
-
Die Ölpassage 124 kann mit einer Ölleitung (nicht gezeigt) verbunden sein, um Öl zum Inneren des zentralen Gehäuses 120 zum Schmieren zuzuführen, und kann sowohl Öl erhalten und kann das Öl in die Wellennut 122 ausgeben. Die Luftpassage 126 kann mit einem Lufttank (nicht gezeigt) verbunden sein und kann Luft zugeführt bekommen und kann die Luft in die Wellennut 122 zuführen. Jedoch kann eine Versorgungsquelle(n) für das Öl und die Luft abhängig von Fahrzeugmodellen geändert werden. Beispielsweise in Fahrzeugen, wie beispielsweise kommerziellen Fahrzeugen bzw. Nutzfahrzeugen, kann Öl und Luft jeweilig von Komponenten wie einem Öltank und einem Luftdrucktank zugeführt werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Welle 100 mit dem Turbinenrad 110 einstückig bzw. integral geformt sein, in welcher die Hohlöffnung 102 und die Hohlnut 112 angeordnet sind, um miteinander zu kommunizieren, und die Hohlöffnung 102 der Welle 100 kann die Einlassöffnung 104 und die Auslassöffnung 106 aufweisen, welche mit der Wellennut 122 kommunizieren, um das Öl oder die Luft in die Hohlnut 112 des Turbinenrads 110 durch die Hohlöffnung 102 zuzuführen, wodurch das Turbinenrad 110 gekühlt wird. Das Turbinenrad 110 kann eingerichtet sein, um basierend auf der Strömung des Abgases gedreht zu werden. Da sich das Turbinenrad 110 mit dem Hochtemperaturabgas (z.B. in etwa 700 bis 900 °C) in Kontakt befindet, kann das herkömmliche Turbinenrad 110 hergestellt werden unter Verwendung von Materialien, welche exzellente mechanische Eigenschaften haben, um der hohen Temperatur zu widerstehen.
-
Beispielsweise kann das Turbinenrad 110 aus einem Inconel-Material gemacht sein, welches teurer und schwerer sein kann als andere Materialien. Jedoch, da das Öl der Hohlnut 112, welche im Turbinenrad 110 geformt ist, zugeführt wird, um das Kühlen in der vorliegenden Erfindung auszuführen, kann das Turbinenrad 110 hergestellt werden unter Verwendung von relativ kostengünstigen Materialien, und deshalb können die Kosten des Turbinenrads reduziert sein. Darüber hinaus, da die Hohlnut 112 im Turbinenrad 110 geformt ist, hat das Turbinenrad 110 ein geringes Gewicht, um die Trägheit (Massenträgheit) des Turbinenrads 110 zu reduzieren, wodurch die Startfähigkeit und die Niedergeschwindigkeit-Drehmomentleistungsfähigkeit (z.B. des Verbrennungsmotors) des Fahrzeugs verbessert werden.
-
Darüber hinaus kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Einlassöffnung 104 an einem Punkt bzw. in einer Ausrichtung geformt sein, welcher bzw. welche in einer Richtung weist, in der sich die Einspritzpassage 128 erstreckt (bspw. kann sich die Einlassöffnung bzw. die daran anschließende Einlassöffnungspassage ausgehenden von einem Punkt erstrecken, der auf einer virtuellen Linie angeordnet ist, welche eine Verlängerung der Mündungsrichtung der Einspritzpassage in die Wellennut ist). Im Allgemeinen, da das zentrale Gehäuse 120 einen Unbewegt-Zustand beibehält, spritzt die Einspritzpassage 128 Öl oder Luft in Richtung zur Welle 100 an einer festgelegten Position ein, und, da sich die Welle 100 zusammen mit dem Turbinenrad 110 dreht, können sowohl das Öl wie auch die Luft sanft in die Hohlöffnung 102 der sich drehenden Welle 100 zugeführt werden, wodurch die Kühlleistung des Turbinenrads 110 beeinflusst wird. Deshalb, für das Öl oder die Luft, welche von der Einspritzpassage 128 eingespritzt werden, um sanft in die Einlassöffnung 104 der Welle 100 zu fließen/strömen, kann die Einlassöffnung 104 an einem Punkt geformt sein, welcher zu einer Richtung korrespondiert, in welchem sich die Einspritzpassage 128 erstreckt.
-
Insbesondere können eine Mehrzahl von Einlassöffnungen 104 entlang des Umfangs der Welle 100 geformt sein, um es dem Öl oder der Luft zu erlauben, sanfter in die sich drehende Welle 100 einzufließen/einzuströmen. Das Öl oder die Luft, welche ausgehend von der Einspritzpassage 128 ausgegeben werden, muss nicht vollständig in die Einlassöffnung 114 der sich drehenden Welle 100 eingeleitet werden. Jedoch können die meisten Fluide (bspw. das meiste Öl bzw. die meiste Luft) in die Einlassöffnung 104 aufgrund des Drucks, mit welchem das Fluid von der Einspritzpassage 128 ausgegeben wird, eingeleitet werden, und die Fluide, welche nicht in die Einlassöffnung 104 eingeleitet werden (bspw. insbesondere Öl oder Luft, welche nicht in die Einlassöffnung 104 gelangen), können zum Schmieren der Welle innerhalb der Wellennut 122 verwendet werden. Darüber hinaus kann die Einlassöffnung 104 (bspw. eine sich an die Einlassöffnung anschließende Einlassöffnungspassage) geneigt sein, um sich in einer Richtung zur Radial-Innenseite der Welle 100 dem Turbinenrad 110 zuzuwenden.
-
Die 3 ist eine Querschnittansicht, welche ein Inneres eines zentralen Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der 2 ist mit einem Pfeil ein Strömen des Abgases angezeigt, welches in die Radialrichtung des Turbinenrads 110 eingegeben werden soll und dann in einer Axialrichtung davon ausgegeben werden soll. Gemäß dem Aktion-Reaktion-Gesetz wird auf die Welle 100 eine Reaktionskraft in der Axialrichtung entgegengesetzt zur Richtung ausgeübt, in welcher das Abgas ausgegeben wird. Unter Bezugnahme auf die 1 kann die Welle 100 ein Drucklager (bspw. Axiallager) 155 aufweisen, welches eingerichtet ist, um eine axiale Last der Welle 100 aufzunehmen. Die Haltbarkeit des Drucklagers 155 kann wesentlich reduziert sein aufgrund der Reaktionskraft, welche durch das Strömen des Abgases erzeugt wird.
-
Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, wenn das Öl oder die Luft in die Hohlöffnung 102 eingeleitet wird, ist die Einlassöffnung 104 schräg hergestellt (bspw. bezogen auf eine Achse der Welle), um es dem Öl oder der Luft zu erlauben, (z.B. zumindest teilweise entgegen der Reaktionskraft) in das Turbinenrad 110 eingeleitet zu werden, während es sich in der Seitenrichtung des Turbinenrads 110 bewegt, wodurch die Reaktionskraft (z.B. teilweise) ausgeglichen wird, welche in der Welle 100 aufgrund des Abgases erzeugt wird. Deshalb kann die Haltbarkeit des Drucklagers 155 sichergestellt sein.
-
Weiter kann sich die Einspritzpassage 128 erstrecken, wobei sie mit dem gleichen Winkel wie die Einlassöffnung 104 geneigt ist. Mit anderen Worten, wie es in der 3 gezeigt ist, können die Einspritzpassage 128 und die Einlassöffnung 104 in einer geraden Linie mit-/zueinander angeordnet sein, um es dem Öl oder der Luft, welche durch die Einlasspassage 128 ausgegeben wird, zu erlauben, sanft in die Einlassöffnung 104 eingeleitet zu werden. Darüber hinaus können das Öl oder die Luft, welche von der Einspritzpassage 128 ausgegeben wird, die Reaktionskraft (z.B. teilweise) ausgleichen, welche vom Abgas auf die Welle 100 aufgebracht wird. Die Einlassöffnung 104 kann geneigt sein, um einen Einlass, welcher an der Außenumfangsfläche der Welle 100 geformt ist, an einer Stelle zu positionieren, welche mit einer vorbestimmten Distanz in einer Umfangsrichtung von einem Auslass im Abstand ist, welcher an der Innenumfangsfläche der Welle 100 geformt ist.
-
Die 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A der 2. Unter Bezugnahme auf die 2 und 4 kann die Einlassöffnung 104 mit Bezug auf die Radialrichtung der Welle 100 geneigt sein und kann ebenfalls hergestellt sein, um mit Bezug auf eine Umfangsrichtung der Welle 100 geneigt zu sein. Mit anderen Worten kann die Einlassöffnung 104 geformt sein, um es dem Öl oder der Luft zu erlauben, in Richtung zu einer exzentrisch von der Mitte der Welle 100 angeordneten Stelle zugeführt zu werden, wenn diese in die Hohlöffnung 102 zugeführt wird, um ein Drehmoment auf die Welle 100 auszuüben.
-
Wenn beispielsweise die Einlassöffnung 104 vertikal/entlang der Radialrichtung der Welle 100 hergestellt ist, wenn das Öl in die Hohlöffnung 102 eingeleitet wird, kann das Drehmoment der Welle 100 aufgrund der Viskosität des Öls reduziert werden. Deshalb kann die Einlassöffnung 104 hergestellt sein, um sich in einer exzentrischen Richtung mit Bezug auf die Welle 100 zu erstrecken (bspw. exzentrisch zu einer Mittelachse der Welle), um das (bspw. durch das Turbinenrad erzeugte) Drehmoment zu unterstützen, während Drehmomentverluste der Welle 100 am Entstehen gehindert werden, wenn das Öl zur Welle 100 zugeführt wird, um so die Turboladereffizienz zu steigern. Andererseits kann sich die Auslassöffnung 106 entlang der Radialrichtung der Welle 100 erstrecken. Darüber hinaus kann die Auslasspassage 130 im zentralen Gehäuse 120 geformt sein, um das Öl in der Wellennut 122 an einer Stelle nach außen hin auszugeben, welche der Auslassöffnung 106 zugewandt ist.
-
Die 5 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie B-B der 2, und die 6 ist eine Querschnittansicht, welche eine Auslasspassage 130 und eine Schmierpassage 132 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Unter Bezugnahme auf die 2, 5 und 6 kann die Auslassöffnung 106 eingerichtet sein, um das Öl im Inneren der Hohlöffnung 102 und der Hohlnut 122 zur Außenseite sanft auszugeben. Die Auslassöffnung 106 kann vertikal entlang der Radialrichtung der Welle 100 geformt sein, um das Öl zu veranlassen, durch eine Zentrifugalkraft sanft ausgegeben zu werden. Das Öl, welches in die Wellennut 122 durch die Auslasspassage 106 ausgegeben wird, kann zur Außenseite durch die Auslasspassage 130 ausgegeben werden, um das Öl im Turbolader zu zirkulieren.
-
Unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 6 kann der Turbolader für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weiter eine Mehrzahl von Lager 150 aufweisen, welche zwischen der Welle 100 und der Wellennut 122 installiert sind, um es der Welle 100 zu erlauben, sich mit Bezug auf die Wellennut 122 zu drehen, wobei die Mehrzahl von Lager 150 an Stellen/Positionen installiert sind, welche voneinander im Abstand sind, um dazwischen die Einlassöffnung 104 und die Auslassöffnung 106 angeordnet zu haben. Mit anderen Worten kann die Welle 100 im zentralen Gehäuse 120 durch die Mehrzahl von Lager 150 drehbar installiert sein. Insbesondere können die Einlassöffnung 104 und die Auslassöffnung 106 in dem Raum zwischen der Mehrzahl von Lager 150 geformt sein, um Öl, welches nicht in die Einlassöffnung 104 eingeleitet werden soll, sondern in die Wellennut 122 fließen soll, durch die Lager 150 daran zu hindern, in einen anderen Raum als die Wellennut 122 zu fließen (z.B. die Wellennut zu verlassen). Deshalb sind die Lager 150 in der Lage, gegen Öl abzudichten.
-
Darüber hinaus kann der Fahrzeug-Turbolader gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuerungsvorrichtung 160 aufweisen, welche eingerichtet ist, um sowohl das Ölventil 140 wie auch das Luftventil 145 zu betätigen, um geschlossen zu sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als eine festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit, und die Abgastemperatur geringer ist als eine festgelegte Abgastemperatur, das Ölventil 140 zu öffnen und das Luftventil 145 zu schließen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer ist als die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur des Abgases gleich oder größer ist als die festgelegte Temperatur, und das Ölventil 140 zu schließen und das Luftventil 145 zu öffnen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Temperatur des Abgases gleich oder größer ist als die festgelegte Temperatur.
-
Die Steuerungsvorrichtung 160 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs sein und kann eingerichtet sein, um Daten die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur des Abgases betreffend von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Temperatursensor zu empfangen, die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit mit den Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten zu vergleichen und die vorbestimmte Temperatur mit den Abgastemperaturdaten zu vergleichen, um elektronisch das Ölventil 140 und das Luftventil 145 zu betätigen, welche miteinander durch eine Verbindungsleitung (bspw. die Einspritzpassage) verbunden sind. Beispielsweise, wenn das Fahrzeug stoppt oder mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, während die Abgastemperatur niedrig ist, oder das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, können sowohl das Ölventil 140 wie auch das Luftventil 145 geschlossen sein, so dass der Turbolader in herkömmlicherweise betrieben wird, wodurch Öl daran gehindert wird, in die Wellennut 122 eingeleitet zu werden.
-
Weiter, wenn die Temperatur des Abgases steigt und das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, kann das Ölventil 140 geöffnet werden/sein, um das Öl dem Turbinenrad 110 zuzuführen, wodurch das Turbinenrad 110 veranlasst wird, gekühlt zu werden. Das Luftventil 145 kann abgeschaltet werden/sein, um das Öl im Turbinenrad 110 daran zu hindern, unnötigerweise zur Außenseite aufgrund der Luftzuführung ausgegeben zu werden. Wenn die Temperatur des Abgases hoch ist, sich jedoch das Fahrzeug in einem Abbremszustand befindet, in welchem es mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, kann das Luftventil 145 geöffnet werden/sein, um die Luft zuzuführen, während das Ölventil 140 geschlossen ist, um das Wärmeaustauschöl (bspw. Öl, welches Wärme des Abgases / des Turbinenrads aufgenommen hat), welches innerhalb des Turbinenrads 110 und der Welle 100 verbleibt (verblieben ist), zur Außenseite auszugeben. Dementsprechend kann es möglich sein, das Turbinenrad 110 zu veranlassen, durch neues Öl gekühlt zu werden.
-
Gemäß dem Turbolader für ein Fahrzeug, welcher die obige Struktur hat, da die Hohlnut im Turbinenrad geformt sein kann, kann das Gewicht des Turbinenrads reduziert sein, um die Trägheit des Turbinenrads zu reduzieren, wodurch die Startfähigkeit und die Niedergeschwindigkeit-Drehmomentleistungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert ist. Weiter, da das Öl durch die Turboladerwelle und das Innere des Turbinenrads zirkuliert werden kann, um das Kühlen auszuführen, kann der Turbolader relativ kostengünstiges Material verwenden, welches eine geringe mechanische Leistungsfähigkeit aufweist, wodurch die Kosten des Turboladers reduziert werden. Weiter, da die Einlassöffnung der Welle hergestellt ist, um geneigt zu sein, können Reaktionskräfte, welche durch das Abgas erzeugt werden, (z.B. teilweise) ausgeglichen werden, um die Haltbarkeit eines Drucklagers sicherzustellen.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, ist es dem Fachmann klar, dass die vorliegende Erfindung mannigfaltig modifiziert und abgewandelt werden kann, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
