DE102018115843A1

DE102018115843A1 - Adjustment unit for a cross-sectional change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, air duct section for an exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102018115843A1
Application number: DE102018115843.2A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ganser
Original assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Current assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinheit für eine Querschnittsänderungseinheit, insbesondere für einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei mit Hilfe der Verstelleinheit (21) ein Wirkelement (20) der Querschnittsänderungseinheit (18) verstellbar ist, wobei das Wirkelement (20) insbesondere zur Änderung eines Strömungsquerschnitts (19) eines Strömungskanals (17) ausgebildet ist, wobei die Verstelleinheit (21) eine in einem Gehäuse (50) der Verstelleinheit (21) ausgebildete druckbeaufschlagbare Kammer (49) umfasst sowie ein in der Kammer (49) angeordnetes Vorspannelement (57), welches sich einenends am Wirkelement (20) und anderenends an einer Kammerwandung der Kammer (49) abstützend ausgebildet ist, und wobei die Kammer (49) eine druckbeaufschlagbare erste Öffnung (65) und eine druckbeaufschlagbare zweite Öffnung (66) aufweist, wobei das Wirkelement (20) zumindest anteilig zwischen der ersten Öffnung (65) und der zweiten Öffnung (66) in der Kammer (49) angeordnet ist, und wobei das Wirkelement (20) seine Position bei einer Beaufschlagung einer der beiden Öffnungen (65; 66) mit einem Wirkdruck (pW), welcher eine Ausdehnung oder eine Kompression des Vorspannelementes (57) herbeiführt, veränderbar ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader sowie einen Abgasturbolader.The invention relates to an adjustment unit for a cross section change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, with the aid of the adjustment unit (21) an active element (20) of the cross section change unit (18) being adjustable, the active element (20) in particular for changing a flow cross section (19 ) of a flow channel (17), the adjusting unit (21) comprising a chamber (49) which can be pressurized and formed in a housing (50) of the adjusting unit (21) and a prestressing element (57) arranged in the chamber (49), which at one end on the active element (20) and at the other end on a chamber wall of the chamber (49), and wherein the chamber (49) has a pressurizable first opening (65) and a pressurizable second opening (66), the active element (20) at least partially between the first opening (65) and the second opening (66) in the chamber (49) is arranged, and wherein the active element (20) assumes its position when one of the two openings (65; 66) with an effective pressure (pW), which causes expansion or compression of the prestressing element (57), is designed to be variable. Furthermore, the invention relates to an air duct section for an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinheit für eine Querschnittsänderungseinheit, insbesondere für einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers, gemäß dem Patentanspruch 1, sowie einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 12 und einen Abgasturbolader gemäß dem Patentanspruch 13.The invention relates to an adjustment unit for a cross-sectional change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, according to claim 1, and an air duct section for an exhaust gas turbocharger according to claim 12 and an exhaust gas turbocharger according to claim 13.

Luftführungsabschnitte für Abgasturbolader, die einen veränderbaren Eintrittsquerschnitt stromauf eines Verdichterrades des Luftführungsabschnitts aufweisen, sind bekannt. Diese veränderbaren Eintrittsquerschnitte dienen einer so genannten kennfeldstabilisierenden Maßnahme. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Verschiebung einer Pumpgrenze des Wirkkomplexes Luftführungsabschnitt und Verdichterrad herbeigeführt wird.Air guide sections for exhaust gas turbochargers which have a variable inlet cross section upstream of a compressor wheel of the air guide section are known. These changeable inlet cross-sections serve a so-called map-stabilizing measure. In other words, this means that a displacement of a surge limit of the active complex of the air guide section and the compressor wheel is brought about.

Die Querschnittsänderung des Eintrittsquerschnitts in einen reduzierten Strömungsquerschnitt ist erforderlich, wenn der Verdichter in einem Betriebsmodus nahe der Pumpgrenze betrieben wird, um die damit verbundenen möglichen Schäden, aufgrund des so genannten „rotating stall“ zu vermeiden. Im Allgemeinen resultiert der Pumpbetrieb des Verdichters aus einer Kombination eines zu geringen Massenstromes und eines zu hohen Druckverhältnisses am Verdichterrad.The change in cross-section of the inlet cross-section to a reduced flow cross-section is necessary if the compressor is operated in an operating mode close to the surge line in order to avoid the possible damage due to the so-called "rotating stall". In general, the pump operation of the compressor results from a combination of an insufficient mass flow and an excessively high pressure ratio at the compressor wheel.

Aus der Patentschrift DE 10 2010 026 176 B4 geht ein Luftführungsabschnitt hervor, welcher in seinem Einströmkanal stromauf des Verdichterrades ein bewegbares Element aufweist, welches eine ihm zugewandt ausgebildete Stirnfläche des Verdichterrades überdeckbar ausgebildet ist, wobei die Überdeckung ausgehend von einer Kanalwandung des Einströmkanals Richtung einer Kanalmitte des Einströmkanals erfolgt.From the patent DE 10 2010 026 176 B4 an air duct section emerges, which has a movable element in its inflow channel upstream of the compressor wheel, which element is designed to cover an end face of the compressor wheel which is designed to face it, the overlap starting from a channel wall of the inflow channel towards a channel center of the inflow channel.

Damit eine effektive und betriebspunktbezogene Änderung des Eintrittsquerschnitts herbeigeführt werden kann, ist eine schnelle und sichere Aktivierung einer den Eintrittsquerschnitt ändernden Querschnittsänderungseinheit erforderlich.So that an effective and operating point-related change in the inlet cross-section can be brought about, a quick and safe activation of a cross-section change unit changing the inlet cross-section is necessary.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Verstelleinheit für eine Querschnittsänderungseinheit, insbesondere für einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers anzugeben, welche sich durch einen einfachen Aufbau und sicheren Betrieb der Querschnittsänderungseinheit auszeichnet. Weitere Aufgaben der Erfindung liegen in der Angabe eines verbesserten Luftführungsabschnitts für einen Abgasturbolader sowie eines Abgasturboladers, welcher sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet.The invention is therefore based on the object of specifying an adjustment unit for a cross-sectional change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, which is characterized by a simple structure and reliable operation of the cross-sectional change unit. Further objects of the invention lie in the specification of an improved air duct section for an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger, which is characterized by a high degree of efficiency.

Diese Aufgaben werden durch eine Verstelleinheit für eine Querschnittsänderungseinheit, insbesondere für einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These objects are achieved by an adjustment unit for a cross-sectional change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, with the features of claim 1, by an air duct section of an exhaust gas turbocharger with the features of patent claim 12, and by an exhaust gas turbocharger with the features of patent claim 13. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinheit für eine Querschnittsänderungseinheit, insbesondere für einen Luftführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei mit Hilfe der Verstelleinheit ein Wirkelement der Querschnittsänderungseinheit verstellbar ist. Das Wirkelement ist insbesondere zur Änderung eines Strömungsquerschnitts eines Strömungskanals ausgebildet. Die Verstelleinheit umfasst eine in einem Gehäuse der Verstelleinheit ausgebildete druckbeaufschlagbare Kammer sowie ein in der Kammer angeordnetes Vorspannelement, welches sich einenends am Wirkelement und anderenends an einer Kammerwandung der Kammer abstützend ausgebildet ist. Die Kammer weist eine druckbeaufschlagbare erste Öffnung und eine druckbeaufschlagbare zweite Öffnung auf. Das Wirkelement ist zumindest anteilig zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung in der Kammer angeordnet. Das Wirkelement ist seine Position bei einer Beaufschlagung einer der beiden Öffnungen mit einem Wirkdruck, welcher eine Ausdehnung oder eine Kompression des Vorspannelementes herbeiführt, veränderbar ausgebildet.The invention relates to an adjustment unit for a cross-section change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, an active element of the cross-section change unit being adjustable with the aid of the adjustment unit. The active element is designed in particular to change a flow cross section of a flow channel. The adjustment unit comprises a chamber which can be pressurized and which is formed in a housing of the adjustment unit, and a prestressing element arranged in the chamber, which is designed to be supported at one end on the active element and at the other end on a chamber wall of the chamber. The chamber has a pressurizable first opening and a pressurizable second opening. The active element is arranged at least in part between the first opening and the second opening in the chamber. The position of the active element is variable when one of the two openings is acted upon by an active pressure which causes the prestressing element to expand or compress.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit entspricht ein an der nicht mit dem Wirkdruck beaufschlagbaren Öffnung anliegender Druck einem Druck im Strömungsquerschnitt.In one embodiment of the adjustment unit according to the invention, a pressure applied to the opening which cannot be acted upon by the differential pressure corresponds to a pressure in the flow cross section.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit ist die Druckbeaufschlagung ein relativ zu einem Druck im Strömungsquerschnitt Überdruck oder ein relativ zu einem Druck im Strömungsquerschnitt Unterdruck.
Insbesondere ist die Druckbeaufschlagung eine gasförmige Druckbeaufschlagung, da zur Herbeiführung einer selbstregulierenden Verstelleinheit ein Ladedruck oder ein Abgasgegendruck des Abgasturboladers genutzt werden kann.In a further embodiment of the adjustment unit according to the invention, the pressurization is an overpressure relative to a pressure in the flow cross section or a vacuum relative to a pressure in the flow cross section.
In particular, the pressurization is a gaseous pressurization, since a boost pressure or an exhaust gas back pressure of the exhaust gas turbocharger can be used to bring about a self-regulating adjusting unit.

In einer weiteren Ausgestaltung ist zur vereinfachten Herstellung der Verstelleinheit das Gehäuse zumindest aus einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt aufgebaut. Somit kann das Gehäuse auf kostengünstige Weise bspw. in einem Druckgussverfahren, auch aus einem Kunststoff oder Tiefziehverfahren hergestellt werden.In a further embodiment, the housing is constructed from at least a first housing section and a second housing section for simplified manufacture of the adjustment unit. The housing can thus be produced in a cost-effective manner, for example in a die-casting process, also from a plastic or deep-drawing process.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit ist das Gehäuse zur Führung eines Wirkteils des Wirkelementes ausgebildet. Somit kann eine kompakte Querschnittsänderungseinheit mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verstelleinheit herbeigeführt werden, da auf eine zusätzliche Führungseinrichtung des Wirkteils verzichtet werden kann. Die Führung des Wirkteils dient neben der Führung einer Aufnahme desselben. Das heißt mit anderen Worten, dass der Wirkteil, welcher eine Querschnittsänderung herbeiführend ausgebildet ist, in der Führung zumindest überwiegend aufgenommen werden kann und somit aus dem Strömungsquerschnitt, diesen freigebend, gesichert angeordnet werden kann. In a further embodiment of the adjustment unit according to the invention, the housing is designed to guide an active part of the active element. A compact cross-sectional change unit can thus be brought about with the aid of the adjustment unit according to the invention, since an additional guide device of the active part can be dispensed with. The guidance of the active part serves in addition to the guidance of a receptacle thereof. In other words, this means that the active part, which brings about a change in cross-section, can be at least predominantly accommodated in the guide and can thus be arranged in a secure manner from the flow cross-section, releasing it.

Sofern ein zur Führung des Wirkteils ausgebildeter Führungskanal mit der zweiten Öffnung durchströmbar verbunden ist, kann auf einfache Weise ein Druckausgleich herbeigeführt werden, da ein Überdruck bei Verschieben des Wirkelementes in der Kammer über den Führungskanal in den Strömungskanal geleitet werden kann. Ebenso kann ein möglicher Unterdruck bei der entgegengesetzten Bewegung des Wirkelementes vermieden werden.If a guide channel designed for guiding the active part is connected to the second opening in such a way that it can flow through, pressure equalization can be brought about in a simple manner, since an overpressure can be passed into the flow channel via the guide channel when the active element is displaced in the chamber. Likewise, a possible negative pressure in the opposite movement of the active element can be avoided.

In einer weiteren Ausgestaltung weist zur Herbeiführung eines gesicherten Betriebs der Querschnittsänderungseinheit die Verstelleinheit zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ein Dichtelement im Gehäuse auf. Somit kann auf einfache Weise eine Abdichtung von mit Hilfe des in der Kammer aufgenommenen Wirkelementes ausgebildeten Teilkammern zur effektiven Druckbeaufschlagung des Wirkelementes, resp. des Trägerelementes erzielt werden, wobei das Wirkelement bevorzugt mit einem Trägerelement zu dessen Aufnahme in der Kammer ausgeführt ist.In a further embodiment, the adjusting unit has a sealing element in the housing between the first opening and the second opening in order to ensure secure operation of the cross-sectional change unit. Thus, a seal of the partial chambers formed with the aid of the active element accommodated in the chamber for effective pressurization of the active element, respectively. of the carrier element can be achieved, wherein the active element is preferably designed with a carrier element for receiving it in the chamber.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit ist das Gehäuse zur Herbeiführung einer Innenkontur des Strömungskanals ausgebildet. Insbesondere, sofern das Wirkelement zur Anpassung an die Innenkontur ausgebildet ist, kann somit auf eine zusätzliche Konturhülse verzichtet werden, da das Gehäuse die Funktion der Konturhülse, die Herbeiführung der entsprechenden Innenkontur, realisiert.In a further embodiment of the adjustment unit according to the invention, the housing is designed to bring about an inner contour of the flow channel. In particular, if the active element is designed to adapt to the inner contour, an additional contour sleeve can thus be dispensed with, since the housing realizes the function of the contour sleeve, the bringing about of the corresponding inner contour.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit ist das Wirkelement in Form eines Axialschiebers ausgeführt, wobei der Axialschieber entlang seiner Längsachse verschiebbar ist. Damit kann das mit dem Wirkelement verbundene Trägerelement in Richtung der Verschiebung beaufschlagt werden, wodurch ein Verkanten des Wirkelementes bei seiner Bewegung vermieden werden kann.In a further embodiment of the adjusting unit according to the invention, the active element is designed in the form of an axial slide, the axial slide being displaceable along its longitudinal axis. The carrier element connected to the active element can thus be acted upon in the direction of the displacement, whereby tilting of the active element during its movement can be avoided.

Grundsätzlich kann die Verstelleinheit aus einem kostengünstigen Kunststoff hergestellt werden, wobei neben den günstigen Material- und Herstellkosten ein geringes Gewicht der Verstelleinheit realisiert werden kann.In principle, the adjustment unit can be made from an inexpensive plastic, and in addition to the low material and manufacturing costs, the adjustment unit can be lightweight.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, welcher durchströmbar ausgebildet ist. Eine Radkammer des Luftführungsabschnitts ist zur drehbaren Aufnahme eines Verdichterrades mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln ausgestaltet. Der Luftführungsabschnitt umfasst weiter einen Spiralkanal, welcher stromab der Radkammer im Luftführungsabschnitt ausgebildet ist. Zwischen der Radkammer und dem Spiralkanal ist ein Diffusorkanal im Luftführungsabschnitt ausgeführt. Stromauf der Radkammer ist ein Eintrittskanal mit einer Innenkontur im Luftführungsabschnitt zum Einströmen von zu verdichtendem Fluid ausgebildet, wobei im Eintrittskanal eine Querschnittsänderungseinheit zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts des Eintrittskanals angeordnet ist. Die Querschnittsänderungseinheit weist ein im Eintrittskanal positioniertes Wirkelement auf. The second aspect of the invention relates to an air guide section for an exhaust gas turbocharger, which is designed to flow through. A wheel chamber of the air guide section is designed for rotatably receiving a compressor wheel with a plurality of impeller blades. The air guide section further comprises a spiral channel, which is formed downstream of the wheel chamber in the air guide section. Between the wheel chamber and the spiral duct, a diffuser duct is made in the air duct section. An inlet channel with an inner contour in the air guide section for inflowing fluid to be compressed is formed upstream of the wheel chamber, a cross-sectional change unit for changing an inlet cross section of the inlet channel being arranged in the inlet channel. The cross-sectional change unit has an active element positioned in the inlet channel.

Das Wirkelement besitzt eine Mehrzahl von Lamellen, die bewegbar ausgebildet sind und an einem Trägerring des Wirkelementes einenends befestigt sind, wobei die Mehrzahl von Lamellen dem Verdichterrad zugewandt angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist zur Positionierung des Wirkelementes eine Verstelleinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist in einer gesicherten Positionierung des Wirkelementes mit Hilfe der Verstelleinheit zu sehen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in einer einfachen, stabilen und kostengünstigen Herbeiführung eines veränderbaren Eintrittsquerschnitts. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Querschnittsänderungseinheit im Eintrittskanal kein Strömungshindernis bildet, welches zu ungewollten Strömungsabrissen im Eintrittskanal führen kann, da das Wirkelement quasi hülsenförmig ausgebildet ist, aufgrund der am Trägerring angeordneten Mehrzahl von Lamellen.The active element has a plurality of fins, which are designed to be movable and are fastened at one end to a carrier ring of the active element, the plurality of fins being arranged facing the compressor wheel. According to the invention, an adjusting unit according to one of claims 1 to 11 is designed for positioning the active element. The advantage of the air guide section according to the invention can be seen in the secure positioning of the active element with the aid of the adjusting unit. A further advantage of the invention lies in the simple, stable and inexpensive way to bring about a changeable inlet cross section. Another advantage can be seen in the fact that the cross-sectional change unit in the inlet channel does not form a flow obstacle, which can lead to unwanted flow stalls in the inlet channel, since the active element is quasi-sleeve-shaped due to the plurality of lamellae arranged on the carrier ring.

Bevorzugt ist das Wirkelement derart ausgebildet, dass es entlang der Innenkontur des Eintrittskanals, sich somit an dieser Innenkontur abstützend und orientierend, axial verschiebbar, mit anderen Worten in Form eines Axialschiebers, ist und dabei aufgrund der Mehrzahl von Lamellen, die sich an der Innenkontur anliegend orientieren können, eine Eintrittsquerschnittsänderung herbeiführen kann.The active element is preferably designed in such a way that it is axially displaceable, in other words in the form of an axial slide, along the inner contour of the inlet channel, thus being supported and orienting on this inner contour, and in this case due to the plurality of lamellae which abut the inner contour can orientate, can bring about an entry cross-section change.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem durchströmbaren Luftführungsabschnitt , wobei im Abgasführungsabschnitt ein Turbinenrad in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei im Luftführungsabschnitt ein Verdichterrad in einer Radkammer des Luftführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Luftführungsabschnitt gemäß Anspruch 12 ausgebildet. Der erfindungsgemäße Luftführungsabschnitt führt im Vergleich zum Stand der Technik zu einer Verschiebung der Pumpgrenze des Abgasturboladers, so dass eine Steigerung hin zu kleineren Massenströmen durch den Luftführungsabschnitt möglich ist. Insgesamt steigert sich im Bereich der kleinen Massenströme der Wirkungsgrad des Abgasturboladers, und es kann demzufolge eine Reduzierung von verbrennungskraftmaschinenspezifischen Emissionen einer in Verbindung mit dem Abgasturbolader stehenden Verbrennungskraftmaschine sowie eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine herbeigeführt werden, mit allen vorstehend genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts. A third aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger, with a flow-through exhaust gas guide section and a flow-through air guide section, a turbine wheel in a wheel chamber of the exhaust gas guide section Exhaust gas guide section is rotatably received, and wherein in the air guide section, a compressor wheel is rotatably received in a wheel chamber of the air guide section, and wherein the turbine wheel is rotatably connected to the compressor wheel. According to the invention, the air duct section is designed according to claim 12. The air duct section according to the invention leads to a shift in the surge limit of the exhaust gas turbocharger compared to the prior art, so that an increase towards smaller mass flows through the air duct section is possible. Overall, the efficiency of the exhaust gas turbocharger increases in the area of small mass flows, and consequently a reduction in emissions specific to the internal combustion engine of an internal combustion engine connected to the exhaust gas turbocharger and a reduction in the fuel consumption of the internal combustion engine can be brought about, with all the advantages of the air duct section according to the invention mentioned above.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the figure description and / or shown in the figure alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Es zeigen:

1 in einem perspektivischen Halbschnitt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einem Einlasskanal in einer vollständig geschlossenen Position einer Querschnittsänderungseinheit,
2 in einem Längshalbschnitt eine erfindungsgemäße Verstelleinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem in einem Luftführungsabschnitt aufzunehmenden Wirkelement einer Querschnittsänderungseinheit,
3 in einer perspektivischen Darstellung das Wirkelement gem. 2,
4 in einem Längshalbschnitt die Verstelleinheit gem. 2, wobei das Wirkelement in einer Schließposition positioniert ist,
5 in einem Längshalbschnitt die Verstelleinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei das Wirkelement in einer Öffnungsposition positioniert ist,
6 in einem Längshalbschnitt die Verstelleinheit in einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei das Wirkelement in einer Schließposition positioniert ist, und
7 in einem Längshalbschnitt die Verstelleinheit in einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei das Wirkelement in einer Öffnungsposition positioniert ist.

Show it:

1 a perspective half-section of an exhaust gas turbocharger according to the invention with an inlet duct in a completely closed position of a cross-sectional change unit,
2 In a longitudinal half-section, an adjustment unit according to the invention in a first exemplary embodiment with an active element of a cross-sectional change unit to be received in an air guide section,
3 in a perspective view the active element acc. 2 .
4 in a longitudinal half-section the adjustment unit acc. 2 , wherein the active element is positioned in a closed position,
5 in a longitudinal half-section the adjustment unit in a second embodiment, the active element being positioned in an open position,
6 in a longitudinal half-section the adjustment unit in a third embodiment, the active element being positioned in a closed position, and
7 in a longitudinal half-section the adjustment unit in a fourth embodiment, the active element being positioned in an open position.

Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1, welcher durchströmbar ausgebildet ist, ist gemäß 1 aufgebaut. Der Abgasturbolader 1 weist einen Luftführungsabschnitt 2 auf, der in einem Ansaugstrang einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei es sich bei der Verbrennungskraftmaschine um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt. Der Abgasturbolader 1 umfasst weiterhin einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 3 und einen Lagerabschnitt 4, wobei der Lagerabschnitt 4 zwischen dem Luftführungsabschnitt 2 und dem Abgasführungsabschnitt 3 angeordnet ist.An exhaust gas turbocharger according to the invention 1 , which is designed to flow through, is according to 1 built up. The exhaust gas turbocharger 1 has an air duct section 2 on, which is arranged in an intake line of an internal combustion engine, not shown, wherein the internal combustion engine is a gasoline engine or a diesel engine. The exhaust gas turbocharger 1 further comprises a flow-through exhaust gas guide section 3 and a storage section 4 , the bearing section 4 between the air duct section 2 and the exhaust duct section 3 is arranged.

Der Abgasturbolader 1 besitzt ein Laufzeug 5, welches ein Verdichterrad 6 zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 7 zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad 6 mit dem Turbinenrad 7 drehfest verbindende Welle 8 aufweist. Die Welle 8 ist im Lagerabschnitt 4 des Abgasturboladers 1 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt 2 und dem Abgasführungsabschnitt 3 positioniert ist.The exhaust gas turbocharger 1 has a running gear 5 which is a compressor wheel 6 for sucking and compressing combustion air, a turbine wheel 7 for the expansion of exhaust gas as well as the compressor wheel 6 with the turbine wheel 7 rotationally fixed connecting shaft 8th having. The wave 8th is in the storage section 4 of the exhaust gas turbocharger 1 rotatably mounted, which between the air duct section 2 and the exhaust duct section 3 is positioned.

Zur Beaufschlagung des Turbinenrades 7 mit Abgas weist der Abgasführungsabschnitt 3 einen Spiralkanal 9 und einen stromauf des Spiralkanals 9 im Abgasführungsabschnitt 3 ausgebildeten Eintrittskanal 10 auf, welcher durchströmbar mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Der Eintrittskanal 10 dient einer Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine das Turbinenrad 7 in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle 8 wird das Verdichterrad 6 ebenfalls in Rotation versetzt, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.For loading the turbine wheel 7 with exhaust gas has the exhaust duct section 3 a spiral channel 9 and an upstream of the spiral channel 9 in the exhaust duct section 3 trained entry channel 10 which is connected to the internal combustion engine so that it can flow through. The entry channel 10 serves to condition the exhaust gas, which is the turbine wheel during operation of the internal combustion engine 7 set in a rotating motion. With the help of the wave 8th becomes the compressor wheel 6 also rotated so that it sucks in and compresses combustion air.

Das Verdichterrad 6 ist in einer Radkammer 11 des Luftführungsabschnitts 2 um seine Drehachse 12 drehbar aufgenommen und weist an einer Nabe 13 eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 14 auf. Die Drehachse 12 ist koaxial mit einer Längsachse 37 des Luftführungsabschnitts 2 ausgebildet.The compressor wheel 6 is in a wheel chamber 11 of the air duct section 2 about its axis of rotation 12 rotatably received and points to a hub 13 a plurality of impeller blades 14 on. The axis of rotation 12 is coaxial with a longitudinal axis 37 of the air duct section 2 educated.

Stromab der Radkammer 11 ist ein ringförmiger weiterer Spiralkanal 15 die Radkammer 11 umfassend ausgebildet, wobei zwischen dem Spiralkanal 15 und der Radkammer 11 ein Diffusorkanal 16 zur weiteren Konditionierung des vom Verdichterrad 6 angesaugten und verdichteten Fluids ausgestaltet ist. Stromauf der Radkammer 11 weist der Luftführungsabschnitt 2 einen weiteren Eintrittskanal 17 auf, über den das zu verdichtende Fluid einströmen kann.Downstream of the wheel chamber 11 is another circular spiral channel 15 the wheel chamber 11 comprehensively formed, between the spiral channel 15 and the wheel chamber 11 a diffuser channel 16 for further conditioning of the compressor wheel 6 suctioned and compressed fluid is configured. Upstream of the wheel chamber 11 has the air duct section 2 another entry channel 17 on, through which the fluid to be compressed can flow.

Im weiteren Eintrittskanal 17 ist eine Querschnittsänderungseinheit 18 zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts 19 des weiteren Eintrittskanals 17 angeordnet. Die Querschnittsänderungseinheit 18 umfasst ein Wirkelement 20 und eine das Wirkelement 20 bewegbare Verstelleinheit 21. In the further entry channel 17 is a cross-sectional change unit 18 to change an inlet cross-section 19 further entry channel 17 arranged. The cross section change unit 18 comprises an active element 20 and one the active element 20 movable adjustment unit 21 ,

Das Wirkelement 20, welches als Axialschieber mit einer Längsachse 48 ausgeführt ist, ist hohlzylinderformartig ausgebildet und weist einen axial verstellbaren ersten Elementabschnitt 22 und einen axial und radial verstellbaren zweiten Elementabschnitt 23 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wirkelement 20 einstückig ausgeführt.The active element 20 , which as an axial slide with a longitudinal axis 48 is designed like a hollow cylinder and has an axially adjustable first element section 22 and an axially and radially adjustable second element section 23 on. In the present embodiment, the active element 20 made in one piece.

Der erste Elementabschnitt 22, welcher von der Radkammer 11 abgewandt angeordnet ist, ist in Form eines Ringes ausgeführt. An seiner der Radkammer 11 zugewandt ausgebildeten Ringfläche 24 ist der zweite Elementabschnitt 23 angeordnet, welcher eine der Radkammer 11 zugewandt ausgebildete Mehrzahl von Lamellen 25 besitzt, die radial verstellbar ausgeführt sind. Das heißt mit anderen Worten, dass die Mehrzahl von Lamellen 25 ihre radiale Position ändern kann. In Abhängigkeit einer Positionierung des Wirkelementes 20 liegt die Mehrzahl von Lamellen 25 entweder in ihrer radial äußersten Position oder in ihrer radial innersten Position oder in einer Position zwischen den beiden genannten Positionen.The first section of the element 22 which of the wheel chamber 11 is arranged facing away, is designed in the form of a ring. At his the wheel chamber 11 facing ring surface 24 is the second element section 23 arranged which one of the wheel chamber 11 facing plurality of slats 25 has radially adjustable. In other words, the majority of slats 25 can change their radial position. Depending on the positioning of the active element 20 is the majority of slats 25 either in its radially outermost position or in its radially innermost position or in a position between the two positions mentioned.

In der radial innersten Position, einer so genannten Schließposition der Querschnittsänderungseinheit 18, sind die einzelnen Lamellen 25' aneinander anliegend ausgeführt. In der radial äußersten Position, einer so genannten Öffnungsposition der Querschnittsänderungseinheit 18, ist zwischen den einzelnen Lamellen 25' ein nicht näher dargestellter Spalt ausgebildet.In the radially innermost position, a so-called closed position of the cross-sectional change unit 18 , are the individual slats 25 ' running against each other. In the radially outermost position, a so-called opening position of the cross-sectional change unit 18 , is between the individual slats 25 ' a gap, not shown, is formed.

Die Querschnittsänderungseinheit 18 umfasst weiterhin eine Konturhülse 27, welche im Eintrittskanal 10 unbewegbar aufgenommen ist und entlang derer, in axialer Richtung entlang der Drehachse 12, das Wirkelement 20 bewegbar ist. Die Konturhülse 27 weist einen sich in Richtung der Radkammer 11 reduzierenden Hülsenquerschnitt HQ auf. Die Konturhülse 27 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff hergestellt. Ebenso könnte sie jedoch auch aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein.The cross section change unit 18 also includes a contour sleeve 27 which in the entry channel 10 is immovably received and along which, in the axial direction along the axis of rotation 12 , the active element 20 is movable. The contour sleeve 27 points one towards the wheel chamber 11 reducing sleeve cross-section HQ on. The contour sleeve 27 is made of a plastic in the present embodiment. However, it could also be made of a metallic material.

Die Konturhülse 27 ist zur Ausbildung einer Innenkontur 33 des weiteren Eintrittskanals 17 vorgesehen, wobei die Innenkontur 33 in Richtung auf das Verdichterrad 6 einen sich verjüngenden Konturquerschnitt KQ aufweist. Da die Innenkontur 33 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Konturhülse 27 herbeigeführt ist, entspricht der Hülsenquerschnitt HQ dem Konturquerschnitt KQ. Ebenso könnte bei einer entsprechenden Formgebung der Innenkontur 33 des weiteren Eintrittskanals 17 die Konturhülse 27 entfallen. Allerdings könnte dies unter Umständen zu einem erhöhten Fertigungsaufwand des Luftführungsabschnitts 2 führen.The contour sleeve 27 is for forming an inner contour 33 further entry channel 17 provided, the inner contour 33 towards the compressor wheel 6 a tapered contour cross-section KQ having. Because the inner contour 33 in the present embodiment with the help of the contour sleeve 27 is brought about, corresponds to the sleeve cross-section HQ the contour cross section KQ , The inner contour could also be shaped accordingly 33 further entry channel 17 the contour sleeve 27 omitted. However, this could possibly lead to an increased manufacturing outlay for the air duct section 2 to lead.

Die Innenkontur 33 ist in Richtung der Längsachse 37 des Luftführungsabschnitts 2 zumindest teilweise gebogen, oder mit anderen Worten gekrümmt, ausgeführt, wobei die Krümmung dem Verdichterrad 6 gegenüberliegend ausgebildet ist.The inner contour 33 is in the direction of the longitudinal axis 37 of the air duct section 2 at least partially curved, or in other words curved, executed, the curvature of the compressor wheel 6 is formed opposite.

Das Wirkelement 20 ist zumindest in seinem zweiten Elementabschnitt 23 elastisch ausgebildet und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig aus einem Kunststoff hergestellt. Sofern das Wirkelement 20, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt ist, weist der Kunststoff eine Stabilität auf, die sowohl in der Schließposition als auch in der Öffnungsposition eine Formstabilität des Wirkelementes 20 in seiner aktuellen Position sichert. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Wirkelement 20 nicht nur in zwei Positionen, der Schließposition, in der ein kleinster Strömungsquerschnitt stromauf des Verdichterrades 6 im weiteren Eintrittskanal 17 ausgebildet ist, sowie der Öffnungsposition, in der ein größter Strömungsquerschnitt stromauf des Verdichterrades 6 im weiteren Eintrittskanal 17 bereitgestellt ist, sondern in zahlreiche Zwischenpositionen zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition eingestellt werden kann.The active element 20 is at least in its second element section 23 formed elastically and is made entirely of a plastic in the present embodiment. If the active element 20 As is embodied in one piece in the exemplary embodiment shown, the plastic has a stability which has a dimensional stability of the active element both in the closed position and in the open position 20 in its current position. At this point it should be mentioned that the active element 20 not only in two positions, the closed position, in which a smallest flow cross-section upstream of the compressor wheel 6 in the further entry channel 17 is formed, and the opening position in which a largest flow cross-section upstream of the compressor wheel 6 in the further entry channel 17 is provided, but can be set in numerous intermediate positions between the closed position and the open position.

Die Verstelleinheit 21 ist zur Positionierung des Wirkelementes 20 ausgebildet. Grundsätzlich kann sie dazu ausgestaltet sein, das Wirkelement 20 durch Rotation und/oder Translation in eine entsprechende, den Eintrittsquerschnitt 19 maximal reduzierende oder vollständig freigebende Position sowie in eine zwischen diesen beiden Extrempositionen ausgebildete Position zu bringen. Eine so genannte Schließposition entspricht der Position des Wirkelementes 20, in der der Eintrittsquerschnitt 19 maximal verkleinert ist. Eine so genannte Öffnungsposition entspricht der Position des Wirkelementes 20, in der der Einrittsquerschnitt 19 vollständig freigegeben ist.The adjustment unit 21 is for positioning the active element 20 educated. In principle, it can be designed to be the active element 20 by rotation and / or translation into a corresponding entry cross-section 19 to bring the maximum reducing or completely releasing position and into a position formed between these two extreme positions. A so-called closed position corresponds to the position of the active element 20 in which the entrance cross section 19 is reduced to a maximum. A so-called opening position corresponds to the position of the active element 20 in which the entry cross-section 19 is fully released.

Eine Aktivierung der Verstelleinheit 21 kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit 21 pneumatisch zu betätigen, wobei über einen Anschluss 38 der Verstelleinheit 21 Druckluft zugeführt werden kann.An activation of the adjustment unit 21 can be done hydraulically or pneumatically. In the present exemplary embodiment, the adjustment unit is 21 pneumatically operated, with a connection 38 the adjustment unit 21 Compressed air can be supplied.

Die Verstelleinheit 21 weist ein Gehäuse 50 mit einer Kammer 49 auf. Die Kammer 49 ist in eine erste Teilkammer 51 und in eine zweite Teilkammer 52 getrennt. Die beiden Teilkammern 51, 52 sind mit Hilfe eines, in diesem Ausführungsbeispiel axial bewegbaren Trägerelementes 53 des Wirkelementes 20 im Wesentlichen druckdicht voneinander getrennt ausgeführt, wobei zur druckdichten Ausführung ein Dichtelement 54 das Trägerelement 53 umfassend ausgebildet ist. Das Dichtelement 54 ist in einer im Gehäuse 50 dem Trägerelement 53 zugewandt ausgebildeten Ringnut 55 aufgenommen. Die Ringnut 55 ist so anzuordnen, dass in jeder Position des Trägerelementes 53 dieses von dem Dichtelement 54 umfasst ist. Somit sind ein axialer Verstellweg X und eine axiale Länge L des Trägerelementes 53 abhängig voneinander, derart, dass die Länge L größer auszuführen ist als der Verstellweg X ist. Dadurch kann eine Abdichtung der beiden Teilkammern 51, 52 erzielt werden.The adjustment unit 21 has a housing 50 with one chamber 49 on. The chamber 49 is in a first compartment 51 and into a second compartment 52 Cut. The two subchambers 51 . 52 are with the help of a, in this embodiment, axially movable support member 53 of the active element 20 essentially separated from each other in a pressure-tight manner executed, with a sealing element for pressure-tight execution 54 the support element 53 is comprehensively trained. The sealing element 54 is in one in the case 50 the support element 53 facing annular groove 55 added. The ring groove 55 is to be arranged so that in every position of the support element 53 this from the sealing element 54 is included. Thus there is an axial adjustment path X and an axial length L of the carrier element 53 dependent on each other, such that the length L is larger than the adjustment range X is. This can seal the two subchambers 51 . 52 be achieved.

Die erste Teilkammer 51 weist eine druckbeaufschlagbare erste Öffnung 65 auf, welche mit dem Anschluss 38 durchströmbar verbunden ist. Die erste Teilkammer 51 ist zur aktiven Druckbeaufschlagung ausgebildet. Die zweite Teilkammer 52 weist eine zweite Öffnung 66 auf, welche einer Druckentlastung der zweiten Teilkammer 52 dient.The first sub-chamber 51 has a pressurizable first opening 65 on which with the connection 38 is connected to flow. The first sub-chamber 51 is designed for active pressurization. The second sub-chamber 52 has a second opening 66 on which a pressure relief of the second sub-chamber 52 serves.

Das in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgeführte Trägerelement 53, welches in diesem Ausführungsbeispiel in der ringförmig ausgebildeten Kammer 49 bewegbar angeordnet ist, ist an seinem ersten Ende 56, welches der zweiten Öffnung 66 zugewandt ausgebildet ist, von einem Vorspannelement 57, welches in Form einer Spiralfeder ausgebildet ist, beaufschlagbar ausgeführt. An seinem zweiten Ende 58, welches der ersten Öffnung 65 zugewandt ausgebildet ist, ist es von einem flüssigen und/oder gasförmigen Druckmedium beaufschlagbar ausgebildet.The carrier element designed in a ring shape in this exemplary embodiment 53 , which in this embodiment is in the annular chamber 49 is movably arranged, is at its first end 56 which of the second opening 66 is formed facing from a biasing element 57 , which is designed in the form of a spiral spring, designed to be acted upon. At its second end 58 which is the first opening 65 is facing, it is designed to be acted upon by a liquid and / or gaseous pressure medium.

Sofern das Druckmedium eine am zweiten Ende 58 ausgebildete erste Elementfläche 59 beaufschlagt und eine auf die erste Elementfläche 59 daraus resultierende Kraft FD größer ist als eine Vorspannkraft FV des Vorspannelementes 57 zuzüglich des an einer zweiten Elementfläche 67 des Trägerelementes 53 angreifenden Druckes in der zweiten Teilkammer 52, wird das Trägerelement 53 in die zweite Teilkammer 52 geschoben, bis entweder ein mechanischer Anschlag 60 und/oder eine Kräftegleichgewicht zwischen den anliegenden Kräften FD, FV und des aus dem an der zweiten Elementfläche 67 angreifenden Druckes herrscht. Der an der zweiten Elementfläche 67 angreifende Druck entspricht einem Druck im weiteren Eintrittskanal 17. Zur Vergrößerung einer Angriffsfläche des Druckmediums ist die erste Elementfläche 59 gekrümmt ausgeführt.Unless the print medium has one at the second end 58 trained first element surface 59 acted upon and one on the first element surface 59 the resulting force FD is greater than a prestressing force FV of the biasing element 57 plus that on a second element surface 67 of the carrier element 53 attacking pressure in the second sub-chamber 52 , becomes the carrier element 53 into the second compartment 52 pushed until either a mechanical stop 60 and / or a balance of forces between the applied forces FD, FV and the one on the second element surface 67 attacking pressure. The one on the second element surface 67 attacking pressure corresponds to a pressure in the further inlet channel 17 , The first element surface is for enlarging an attack surface of the printing medium 59 executed curved.

Das Vorspannelement 57 ist einenends mit Hilfe einer am Gehäuse 50 ausgebildeten ersten Nase 61 und anderenends mit Hilfe einer am Trägerelement 53 ausgebildeten zweiten Nase 62 radial gesichert. Zur weiteren Sicherung des Vorspannelementes 57 gegen eine radiale und umfängliche Depositionierung ist es in einem Aufnahmeraum 63 des Trägerelementes 53 zumindest teilweise aufgenommen, welcher der ersten Nase 61 gegenüberliegend ausgebildet ist. Die zweite Nase 62 ist der ersten Nase 61 gegenüberliegend im Aufnahmeraum 63 ausgebildet.The preload element 57 is one end with the help of one on the case 50 trained first nose 61 and at the other end with the help of one on the carrier element 53 trained second nose 62 radially secured. To further secure the pretensioning element 57 it is against a radial and extensive deposition in a recording room 63 of the carrier element 53 at least partially recorded which of the first nose 61 is formed opposite. The second nose 62 is the first nose 61 opposite in the recording room 63 educated.

Das Trägerelement 53 dient der Fixierung bzw. Halterung des Wirkelementes 20 in der Verstelleinheit 21. Das Wirkelement 20 ist zumindest teilweise im Gehäuse 50, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Konturhülse 27 entspricht, in einem Führungskanal 64 geführt. Der Führungskanal 64 ist durchströmbar mit der zweiten Teilkammer 52 an deren zweiten Öffnung 66 verbunden.The carrier element 53 serves to fix or hold the active element 20 in the adjustment unit 21 , The active element 20 is at least partially in the housing 50 which in the present embodiment of the contour sleeve 27 corresponds in a guide channel 64 guided. The guide channel 64 can flow through the second sub-chamber 52 at their second opening 66 connected.

Damit die Verstelleinheit 21 einfach herzustellen ist, ist das Gehäuse 50 zweiteilig ausgebildet und weist einen ersten Gehäuseabschnitt 68 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 69 auf. Im ersten Gehäuseabschnitt 68 ist die erste Teilkammer 51 und im zweiten Gehäuseabschnitt 69 ist die zweite Teilkammer 52 ausgestaltet. Der Führungskanal 64 ist mit Hilfe einer sich axial erstreckenden ersten Wandung 70 des ersten Gehäuseabschnitts 68 und einer der ersten Wandung 70 gegenüberliegend angeordneten zweiten Wandung 71 des zweiten Gehäuseabschnitts 69 ausgebildet.So that the adjustment unit 21 the housing is easy to manufacture 50 formed in two parts and has a first housing section 68 and a second housing section 69 on. In the first section of the housing 68 is the first sub-chamber 51 and in the second housing section 69 is the second sub-chamber 52 designed. The guide channel 64 is by means of an axially extending first wall 70 of the first housing section 68 and one of the first walls 70 oppositely arranged second wall 71 of the second housing section 69 educated.

Damit das Wirkelement 20 insbesondere verklemmungsfrei seine Position verändern kann, ist der Führungskanal 64 geneigt ausgebildet, wobei der Führungskanal 64 an seinem an der Innenkontur 33 ausgebildeten Ende einen Winkel α aufweist, welcher einen Wert bevorzugt von kleiner 45°, insbesondere 30° besitzt. Er ist insbesondere in diesem Bereich gekrümmt ausgeführt, wobei die Krümmung einer Krümmung der Mehrzahl von Lamellen 25 in der Schließposition des Wirkelementes 20 angepasst ausgebildet ist.So that the active element 20 can change its position, especially without jamming, is the guide channel 64 inclined, the guide channel 64 on his on the inside contour 33 trained end has an angle α, which preferably has a value of less than 45 °, in particular 30 °. In particular, it is curved in this area, the curvature being a curvature of the plurality of lamellae 25 in the closed position of the active element 20 is adapted.

Der Führungskanal 64 mündet über die zweite Öffnung 66 in die zweite Teilkammer 52, wobei dadurch der Führungskanal 64 neben der Führung des Wirkelementes 20 bei Verschieben des Trägerelementes 53 einer Druckentlastung in der zweiten Teilkammer 52 dient. Ebenso kann bei einer Ausdehnung des Vorspannelementes 57 beim Verschieben des Trägerelementes 53 aufgrund der Vorspannkraft FV ein Unterdruck in der zweiten Teilkammer 52 verhindert werden.The guide channel 64 opens out through the second opening 66 into the second compartment 52 , thereby the guide channel 64 in addition to the guidance of the active element 20 when moving the support element 53 a pressure relief in the second sub-chamber 52 serves. Likewise, with an expansion of the biasing element 57 when moving the support element 53 due to the preload FV a negative pressure in the second sub-chamber 52 be prevented.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 53 einstückig mit dem Wirkelement 20 ausgebildet. Ebenso könnte es auch unabhängig vom Wirkelement 20 hergestellt und mit diesem nach der Herstellung der beiden Elemente 20, 53 verbunden werden. Das Wirkelement 20 mit dem Trägerelement 53 ist in 3 in einer perspektivischen Vorderansicht illustriert, wobei das Wirkelement 20 in der Schließposition abgebildet ist.In the present embodiment, the carrier element 53 in one piece with the active element 20 educated. It could also be independent of the active element 20 manufactured and with this after the manufacture of the two elements 20 . 53 get connected. The active element 20 with the support element 53 is in 3 illustrated in a perspective front view, the active element 20 is shown in the closed position.

Der die Bewegung des Trägerelementes 53 initiierende Druck kann auf unterschiedliche Weisen herbeigeführt werden, wie in den 4 bis 7 dargestellt ist. Der grundsätzliche Aufbau der Verstelleinheit 21 ist immer gegeben. Das heißt, dass das Trägerelement 53 in der Kammer 49 bewegbar angeordnet ist, und eine die Bewegungsrichtung des Wirkelementes 20 initiierende Druckbeaufschlagung unter Zuhilfenahme einer Vorspannkraft des Vorspannelementes 57 an seinen Elementflächen 59, 67 aufnehmbar ausgebildet ist. The movement of the support element 53 initiating pressure can be brought about in different ways, as in the 4 to 7 is shown. The basic structure of the adjustment unit 21 is always given. That means that the carrier element 53 in the chamber 49 is arranged movably, and a the direction of movement of the active element 20 initiating pressurization with the aid of a prestressing force of the prestressing element 57 on its element surfaces 59 . 67 is designed to be recordable.

In 4 ist das Wirkelement 20 in seiner Schließposition abgebildet, wobei in der Schließposition das Vorspannelement 57 entspannt ist. Das heißt mit anderen Worten, dass zur Positionierung des Wirkelementes 20 in eine zwischen der Schließposition und der maximalen Öffnungsposition liegende Position, oder die maximale Öffnungsposition das Trägerelement 53 an seiner ersten Elementfläche 59 zu beaufschlagen ist, wobei das Vorspannelement 57 zusammengedrückt wird und ein Volumen in der zweiten Teilkammer 52 verkleinert wird. Das Wirkelement 20 wird aufgrund der axialen Bewegung des Trägerelementes 53 in den Führungskanal 64 hineingezogen. Damit das Wirkelement 20 aus einer der Öffnungspositionen wieder in die Schließposition gebracht wird, ist der Druck, welcher als Wirkdruck pW bezeichnet ist, auf die erste Elementfläche 59 zu reduzieren, damit die Vorspannkraft FV und der in der zweiten Teilkammer 52 auf die zweite Elementfläche 67 wirkende Druck, welcher dem Druck im Eintrittskanal 10 entspricht, das Trägerelement 53 in Richtung des Verdichterrades 6 drücken können.In 4 is the active element 20 shown in its closed position, the biasing element in the closed position 57 is relaxed. In other words, that means positioning the active element 20 in a position between the closed position and the maximum opening position, or the maximum opening position, the carrier element 53 on its first element surface 59 is to be applied, the biasing element 57 is compressed and a volume in the second sub-chamber 52 is reduced. The active element 20 is due to the axial movement of the support member 53 in the guide channel 64 drawn. So that the active element 20 is brought from one of the open positions back to the closed position is the pressure, which is the effective pressure pw is referred to on the first element surface 59 to reduce the preload FV and the one in the second compartment 52 on the second element surface 67 acting pressure, which is the pressure in the inlet duct 10 corresponds to the carrier element 53 in the direction of the compressor wheel 6 can press.

Bei der in 5 dargestellten Verstelleinheit 21 wirkt auf das Trägerelement 53 die Vorspannkraft FV, wobei das Wirkelement 20 in seiner maximalen Öffnungsposition angeordnet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass zur Verschiebung des Wirkelementes 20 in seine Schließposition, der Wirkdruck pW auf die erste Elementfläche 59 die Vorspannkraft FV sowie den auf die zweite Elementfläche 67 wirkenden Druck, der dem Druck im Eintrittskanal 10 entspricht, übersteigen muss.At the in 5 adjustment unit shown 21 acts on the carrier element 53 the preload FV , the active element 20 is arranged in its maximum opening position. In other words, that means to move the active element 20 in its closed position, the differential pressure pw on the first element surface 59 the preload FV as well as that on the second element surface 67 acting pressure, the pressure in the inlet duct 10 corresponds, must exceed.

In beiden, in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Verstelleinheit 21 erfolgt die Druckbeaufschlagung mit einem Überdruck relativ zum Druck im Eintrittskanal, wobei zu Druckbeaufschlagung ein Ladedruck des Abgasturboladers 1 oder ein am Abgasturbolader 1 stromauf dessen Turbinenrad 7 oder, sofern der Abgasturbolader 1 eine bekannte Turbinenquerschnittsänderungseinheit, auch als variable Turbinengeometrie bezeichnet, aufweist, ein stromauf dieser anliegender Abgasdruck, ein an der Verbrennungskraftmaschine anliegender sogenannter Abgasgegendruck genutzt werden kann.In both, in the 4 and 5 illustrated embodiments of the adjustment unit 21 the pressurization takes place with an overpressure relative to the pressure in the inlet duct, with a boost pressure of the exhaust gas turbocharger being used for pressurization 1 or one on the exhaust gas turbocharger 1 upstream of its turbine wheel 7 or, provided the exhaust gas turbocharger 1 a known turbine cross-section change unit, also referred to as a variable turbine geometry, has an exhaust gas pressure applied upstream thereof, a so-called exhaust gas back pressure applied to the internal combustion engine can be used.

In den beiden, in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen, einem dritten Ausführungsbeispiel und einem vierten Ausführungsbeispiel der Verstelleinheit 21, erfolgt die Druckbeaufschlagung mit einem Unterdruck relativ zum Druck im Eintrittskanal 10, wobei der Unterdruck in der ersten Teilkammer 51 ausgebildet wird.In the two, in the 6 and 7 Embodiments shown, a third embodiment and a fourth embodiment of the adjustment unit 21 , the pressure is applied with a negative pressure relative to the pressure in the inlet channel 10 , with the negative pressure in the first sub-chamber 51 is trained.

Im Ausführungsbeispiel der Verstelleinheit 21 gemäß 6 befindet sich das Wirkelement 20 in seiner Schließposition, wobei auf das Trägerelement 53 die Vorspannkraft des Vorspannelementes 57 wirkt und das Wirkelement 20 an dem Anschlag 60 anliegt. Sofern das Wirkelement 20 in eine seiner Öffnungspositionen angeordnet werden soll, wird die erste Teilkammer 51 mit dem Unterdruck beaufschlagt, wobei sich das Vorspannelement 57 zusammengedrückt wird und das Trägerelement 53, welches fest mit dem Wirkelement 20 verbunden ist, in die vom Verdichterrad 6 abgewandt ausgebildete Richtung mitnimmt, so dass das Wirkelement 20 in eine seiner Öffnungspositionen angeordnet wird.In the embodiment of the adjustment unit 21 according to 6 is the active element 20 in its closed position, being on the support member 53 the biasing force of the biasing element 57 acts and the active element 20 at the stop 60 is applied. If the active element 20 is to be arranged in one of its opening positions, the first sub-chamber 51 pressurized with the vacuum, the biasing element 57 is compressed and the carrier element 53 , which is fixed to the active element 20 is connected to the compressor wheel 6 takes away trained direction, so that the active element 20 is arranged in one of its opening positions.

Bei der in 7 dargestellten Verstelleinheit 21, ein viertes Ausführungsbeispiel derselben, wirkt auf das Trägerelement 53 die Vorspannkraft FV wobei das Wirkelement 20 in seiner maximalen Öffnungsposition angeordnet ist. Somit muss zur Verschiebung des Wirkelementes 20 in seine Schließposition, der Wirkdruck pW auf die erste Elementfläche 59 in der ersten Teilkammer 51 einen Unterdruck erzeugen, welcher ein Zusammenziehen des Vorspannelements 57 herbeiführt, wobei der auf die zweite Elementfläche 67 wirkende Druck, der dem Druck im Eintrittskanal 10 entspricht, unterstützend wirkt.At the in 7 adjustment unit shown 21 , a fourth embodiment of the same, acts on the carrier element 53 the preload FV being the active element 20 is arranged in its maximum opening position. Thus, the displacement of the active element 20 in its closed position, the differential pressure pw on the first element surface 59 in the first compartment 51 generate a negative pressure which causes the biasing element to contract 57 brings about, the on the second element surface 67 acting pressure, the pressure in the inlet duct 10 corresponds, has a supporting effect.

Die Querschnittsänderungseinheit 18 weist in einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ein Einsatzelement auf, welches einer Drallerzeugung dient. Das Einsatzelement und das Wirkelement 20 können als einstückiges Bauteil ausgebildet sein, sie können jedoch als voneinander unabhängige Bauteile ausgeführt sein. Sofern sie als unabhängig voneinander ausgebildet und somit unabhängig voneinander positionierbar ausgeführt sind, weist die Verstelleinheit 21 eine weitere Kammer auf, welche gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen druckbeaufschlagbar ist und einer Positionierung des Einsatzelementes dient.The cross section change unit 18 In an exemplary embodiment, not shown, has an insert element which serves to generate swirl. The insert element and the active element 20 can be designed as a one-piece component, but they can be designed as independent components. If they are designed as independent of one another and thus can be positioned independently of one another, the adjustment unit has 21 another chamber, which can be pressurized according to the present exemplary embodiments and serves to position the insert element.

Zur aktiven Druckbeaufschlagung des Trägerelementes 53 mit dem Wirkdruck pW kann ein so genanntes Pulsweitenmodulationsventil eingesetzt werden. Dadurch wird die Verstelleinheit 21 bei Vorhandensein eines Wirkdrucks pW aktiv regelbar sowohl hinsichtlich eines Wechsels zwischen den Positionen „offen“ und „geschlossen“, somit zwischen der maximalen Öffnungsposition und der Schließposition, aber auch hinsichtlich einer Ansteuerung einer beliebigen Zwischenposition.For active pressurization of the carrier element 53 with the differential pressure pw a so-called pulse width modulation valve can be used. This will make the adjustment unit 21 in the presence of a differential pressure pw actively adjustable with regard to a change between the "open" and "closed" positions, thus between the maximum opening position and the Closed position, but also with regard to the control of any intermediate position.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102010026176 B4 [0004]

Claims

Adjustment unit for a cross-sectional change unit, in particular for an air duct section of an exhaust gas turbocharger, with the help of the adjustment unit (21) an active element (20) of the cross-sectional change unit (18) being adjustable, the active element (20) in particular for changing a flow cross-section (19) of a flow channel ( 17), the adjusting unit (21) comprising a chamber (49) which can be pressurized and formed in a housing (50) of the adjusting unit (21), and a prestressing element (57) arranged in the chamber (49), which is fixed at one end to the active element ( 20) and at the other end on a chamber wall of the chamber (49), and wherein the chamber (49) has a pressurizable first opening (65) and a pressurizable second opening (66), the active element (20) at least partially between the the first opening (65) and the second opening (66) in the chamber (49), and wherein Active element (20) its position when one of the two openings (65; 66) with an effective pressure (pW), which causes expansion or compression of the prestressing element (57), is designed to be variable.

Adjustment unit after Claim 1 , characterized in that a pressure applied to the opening (66; 65) which cannot be acted upon by the differential pressure (pW) corresponds to a pressure in the flow cross section (19).

Adjustment unit after Claim 1 or 2 , characterized in that the pressurization is an overpressure relative to a pressure in the flow cross section (19) or a negative pressure relative to a pressure in the flow cross section (19).

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the pressurization is a gaseous pressurization.

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (50) is constructed at least from a first housing section (68) and a second housing section (69).

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (50) is designed to guide an active part (23) of the active element (20).

Adjustment unit after Claim 6 , characterized in that a guide channel (64) designed to guide the active part (23) is connected to the second opening (66) so that it can flow through.

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that a sealing element (54) is arranged in the housing (50) between the first opening (65) and the second opening (66).

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (50) is designed to bring about an inner contour (33) of the flow channel (17).

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the active element (20) is designed in the form of an axial slide, the axial slide being displaceable along its longitudinal axis (48).

Adjustment unit according to one of the preceding claims, characterized in that the active element (20) is designed such that its position can be changed with the aid of a carrier element (53).

Air guide section for an exhaust gas turbocharger, the air guide section (2) being designed so that it can flow through, and wherein a wheel chamber (11) thereof is designed for rotatably receiving a compressor wheel (6) with a plurality of impeller blades (14), and with a spiral channel (15), which is formed downstream of the wheel chamber (11) in the air guide section (2), a diffuser channel (16) being implemented in the air guide section (2) between the wheel chamber (11) and the spiral channel (15), and wherein upstream of the wheel chamber (11) Inlet duct (17) is formed with an inner contour (33) in the air guide section (2) for the inflow of fluid to be compressed, and a cross-sectional change unit (18) for changing an inlet cross-section (19) of the inlet channel (17) is arranged in the inlet channel (17) which has an active element (20) which brings about the change in the inlet cross section (19) and is positioned in the inlet channel (17), wherein the active element (20) has a plurality of fins (25) which are designed to be movable and are fastened at one end to a first element section (22) of the active element (20), the plurality of fins (25) facing the compressor wheel (6) are arranged, characterized in that an adjusting unit (21) according to one of claims 1 to 11 is formed for positioning the active element (20).

Exhaust gas turbocharger, with a flow-through exhaust gas guide section (3) and a flow-through air guide section (2), a turbine wheel (7) being rotatably received in a wheel chamber of the exhaust gas guide section (3) in the exhaust gas guide section (3), and a compressor wheel (2) in the air guide section (2) 6) rotatable in a wheel chamber (11) of the air guide section (2) is received, and wherein the turbine wheel (7) with the compressor wheel (6) is rotatably connected, characterized in that the air duct section (2) according to Claim 12 is trained.