DE112013001942T5 - Abgasturbolader - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) umfassend ein Gehäuse (2), eine im Gehäuse (2) gelagerte Welle (3), ein auf der Welle (3) angeordnetes Verdichterrad (5) und ein auf der Welle (3) angeordnetes Turbinenrad (4), ein Stellglied (7), einen Aktor (8), und eine den Aktor (8) mit dem Stellglied (7) verbindende Regelstange (9), gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Dämpfungsanordnung (10) mit einem magnetfelderzeugenden Element (14), und einer ersten Spule (15) mit einem geschlossenen Stromkreis (17), wobei entweder das magnetfelderzeugende Element (14) oder die erste Spule (15) auf der Regelstange (9) befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • In Abgasturboladern gibt es verschiedene Stellglieder, wie beispielsweise Wastegateklappen oder die variable Turbinengeometrie, die über einen Aktor und eine Regelstange betätigt werden. Die Regelstange und die Mechanik des Stellgliedes können annähernd dämpfungsfrei durch äußere Anregung in Schwingung versetzt werden. Selbst im Nicht-Resonanzfall kann diese Schwingung zu erhöhtem Verschleiß der beweglichen Teile führen. Insbesondere wenn der Aktor als Steuerdose mit einer integrierten Feder ausgebildet ist, entsteht ein Feder-Masse System, das sehr leicht durch äußere Anregung in Schwingung versetzt werden kann.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, der bei kostengünstiger Herstellung wartungsarm und verschleißarm betrieben werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • Erfindungsgemäß wird auf der Regelstange eine elektromagnetische Dämpfungsanordnung angeordnet. Die Funktionsweise der Dämpfungsanordnung beruht auf der Anwendung der Lenz'schen Regel. Die Dämpfungsanordnung besteht aus einem magnetfelderzeugenden Element und einer ersten Spule. Entweder das magnetfelderzeugende Element oder die erste Spule sind auf der Regelstange befestigt. Das jeweils andere Bauteil ist ortsfest. Die erste Spule umfasst einen geschlossenen Stromkreis, insbesondere mit einem Widerstand.
  • Das magnetfelderzeugende Element ist vorzugsweise als eine bestromte Spule ausgebildet. Alternativ dazu kann das magnetfelderzeugende Element als Permanentmagnet ausgebildet werden.
  • Die Dämpfung erfolgt durch die magnetische Wirkung und es gibt keinen verschleißbehafteten, mechanischen Kontakt zwischen der Dämpfungsanordnung und der Regelstange.
  • Das magnetfelderzeugende Element erzeugt in axialer Richtung der Regelstange ein Magnetfeld. Die erste Spule bewegt sich in diesem Magnetfeld, sodass in der ersten Spule eine Spannung induziert wird. Diese Spannung in der ersten Spule erzeugt ihrerseits ein Magnetfeld, das, gemäß der Lenz'schen Regel, der Ursache entgegengesetzt ist. Das heißt, in der ersten Spule entsteht ein Magnetfeld mit umgekehrter Richtung, wodurch die Bewegung der Regelstange gebremst bzw. gedämpft wird. Je schneller die Bewegung der Regelstange ist, desto stärker ist die Bremskraft. Die Stärke der Dämpfung kann bevorzugt mit dem Widerstand im Stromkreis der ersten Spule reguliert werden.
  • Die erfindungsgemäß vorgestellte Dämpfung unterliegt keinem Verschleiß, sodass die Dämpfungswirkung, wie beispielsweise bei mechanischen Dämpfungen, nicht über die Zeit nachlässt.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
  • 1 einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 2 eine schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Im Folgenden wird anhand der 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers 1 im Detail beschrieben.
  • 1 zeigt den Abgasturbolader 1 in einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht. Der Abgasturbolader 1 umfasst ein Gehäuse 2 in dem eine Welle 3 gelagert ist. Auf der Welle 3 sitzen rotationsfest ein Turbinenrad 4 und ein Verdichterrad 5. Über einen Anströmkanal 6 wird das Turbinenrad 4 mit Abgas angeströmt. Dadurch wird das Turbinenrad 4 in Rotation versetzt. Über die Welle 3 wird auch das Verdichterrad 5 in Rotation versetzt und so Ladeluft für einen Verbrennungsmotor verdichtet.
  • Unter Umgehung des Turbinenrades 4 führt ein Wastegatekanal direkt von dem Anströmkanal 6 zu einem Abgasauslass. Über eine Wastegateklappe kann der Wastegatekanal geöffnet und geschlossen werden. Die Wastegateklappe wird mittels eines Stellgliedes 7 bewegt.
  • Des Weiteren ist an dem Gehäuse 2 ein Aktor 8, ausgebildet als Steuerdose, montiert. In diesen Aktor 8 mündet eine Druckleitung 20. Über diese Druckleitung 20 wird der Aktor 8 angesteuert. Der Aktor 8 ist mit dem Stellglied 7 über eine Regelstange 9 verbunden. Über diese Regelstange 9 wird eine im Aktor 8 erzeugte Bewegung auf das Stellglied 7 übertragen.
  • Zur Dämpfung der Bewegung der Regelstange 9 ist eine Dämpfungsanordnung 10 vorgesehen. In 1 ist lediglich die Position dieser Dämpfungsanordnung 10 angedeutet.
  • Die genaue Ausbildung der Dämpfungsanordnung 10 zeigt 2. 2 zeigt, in schematisch vereinfachter Darstellung, den Aktor 8, die Regelstange 9, das Stellglied 7 und die Dämpfungsanordnung 10.
  • Der Aktor 8, ausgebildet als Steuerdose, umfasst eine Feder 11 die mit der Regelstange 9 verbunden ist. Die Feder 11 stützt sich mit einem Ende gegen die Regelstange 9 und mit dem anderen Ende gegen ein Gehäuse des Aktors 8. Die Feder 11 bzw. die Regelstange 9 werden bewegt über eine Membran 12 und einen Membranteller 13.
  • Die Dämpfungsanordnung 10 umfasst eine erste Spule 15 und ein magnetfelderzeugendes Element 14. Das magnetfelderzeugende Element 14 ist ausgebildet als zweite Spule. Die erste Spule 15 umfasst einen geschlossenen Stromkreis 17 in dem ein Widerstand 18 angeordnet ist. Das als zweite Spule ausgebildete magnetfelderzeugende Element 14 ist mittels einer Spannungsversorgung 19 bestromt.
  • Die Regelstange 19 erstreckt sich durch die erste Spule 15 und durch das als zweite Spule ausgebildete magnetfelderzeugende Element 14 hindurch.
  • Die erste Spule 15 ist fest mit der Regelstange 9 verbunden, sodass die erste Spule 15 die gleiche Bewegung 16 wie die Regelstange 9 ausführt.
  • Das magnetfelderzeugende Element 14 ist gegenüber dem Gehäuse 2 ortsfest angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das magnetfelderzeugende Element 14 direkt am Aktor 8 montiert.
  • Das magnetfelderzeugende Element 14 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Durch eine Bewegung der Regelstange 9 bewegt sich die erste Spule 15 in diesem ersten Magnetfeld. Dadurch wird eine Spannung in der ersten Spule 15 induziert. Diese Spannung wiederrum erzeugt ein weiteres Magnetfeld in der Spule 15. Dieses weitere Magnetfeld wirkt seiner Ursache entgegen, sodass es zur Dämpfung der Bewegung der Regelstange 9 kommt.
  • Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, das magnetfelderzeugende Element 14 als Dauermagneten auszubilden. Des Weiteren ist es auch möglich, dass das magnetfelderzeugende Element 14 fest auf der Regelstange 9 montiert ist und somit die Bewegung 16 ausführt. In diesem Fall ist dann die erste Spule 15 gegenüber dem Gehäuse 2 ortsfest montiert.
  • Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 und 2 Bezug genommen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Abgasturbolader
    2
    Gehäuse
    3
    Welle
    4
    Turbinenrad
    5
    Verdichterrad
    6
    Anströmkanal
    7
    Stellglied
    8
    Aktor
    9
    Regelstange
    10
    Dämpfungsanordnung
    11
    Feder
    12
    Membran
    13
    Membranteller
    14
    Magnetfelderzeugendes Element, ausgebildet als zweite Spule
    15
    Erste Spule
    16
    Bewegung
    17
    Stromkreis
    18
    Widerstand
    19
    Spannungsversorgung
    20
    Druckleitung

Claims (8)

  1. Abgasturbolader (1) umfassend – ein Gehäuse (2), – eine im Gehäuse (2) gelagerte Welle (3), – ein auf der Welle (3) angeordnetes Verdichterrad (5) und ein auf der Welle (3) angeordnetes Turbinenrad (4), – ein Stellglied (7), – einen Aktor (8), und – eine den Aktor (8) mit dem Stellglied (7) verbindende Regelstange (9), gekennzeichnet durch eine Dämpfungsanordnung (10) mit – einem magnetfelderzeugenden Element (14), und – einer ersten Spule (15) mit einem geschlossenen Stromkreis (17), – wobei entweder das magnetfelderzeugende Element (14) oder die erste Spule (15) auf der Regelstange (9) befestigt ist.
  2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (14) als bestromte zweite Spule ausgebildet ist.
  3. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (14) als Dauermagnet ausgebildet ist.
  4. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis (17) der ersten Spule (15) ein Widerstand (18), vorzugsweise ein regelbarer Widerstand, angeordnet ist.
  5. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (15) und/oder die zweite Spule umlaufend um die Regelstange 9 angeordnet sind.
  6. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfelderzeugende Element (14) auf der Regelstange (9) befestigt ist und die erste Spule (15) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2), vorzugsweise am Aktor (8), angeordnet ist, oder dass die erste Spule (15) auf der Regelstange (9) befestigt ist und das magnetfelderzeugende Element (14) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2), vorzugsweise am Aktor (8), angeordnet ist.
  7. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (8) als eine druckgesteuerte Steuerdose ausgebildet ist.
  8. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (7) zum Verstellen einer Wastegateklappe oder einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet ist.
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