DE112013005414T5 - Abgasturbolader - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Verdichter (2), der ein Verdichtergehäuse (3) aufweist; mit einer Turbine (4), die ein Turbinengehäuse (5) aufweist; und mit einer Ladedruckregeleinrichtung (6), wobei die Ladedruckregeleinrichtung (6) zumindest zwei Klappenanordnungen (7, 8) und zwei, den Klappenanordnungen (7, 8) zugeordnete Bypass-Kanalöffnungen (9, 10) aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Bei einem gattungsgemäßen Abgasturbolader erfolgt eine Ladedruckregelung über eine Ladedruckregeleinrichtung, die einen verdichter- und/oder turbinenseitigen Bypass aufweist, der mittels eines aktuatorbetriebenen Klappentellers geöffnet oder geschlossen werden kann. Diese Art der Ladedruckregelung kann bei einstufigen, zweistufigen oder Twin-Scroll-Turboladeranordnungen oder auch bei Turboladern mit einer variablen Turbinengeometrie und Wastegate zur Anwendung kommen.
• Die Ladedruckregelung erfolgt hierbei dadurch, dass ein Anteil des Abgases durch das Öffnen des Klappentellers um die Turbine hemmgeleitet werden kann. Bei einer zweistufigen Regelung wird mittels einer Regelklappe einer der zwei parallel geschalteten Turbolader geregelt.
• Ein technisches Problem bei einer Einzelklappe ist jedoch die Undichtigkeit und die schlechte Regelbarkeit, d. h., bei geringem Hub geht ein relativ großer Massenstrom an der Turbine vorbei. Bei kleinen Hüben gilt jedoch, dass aus kleinen Änderungen in der Klappentellerposition relativ große Änderungen im Bypass-Massenstrom resultieren. Würde man kleinere Bohrungsdurchmesser für den Bypass bzw. die Bypass-Öffnung verwenden, würde sich dieses Problem zwar mildem, jedoch würde sich hierdurch der maximal mögliche Bypass-Massenstrom verringern, so dass sowohl bei Motor-Volllast, wie auch bei Motor-Teillast der Ladedruck nicht in ausreichenden Maße abgeregelt, d. h., verringert, werden könnte.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der dazu in der Lage ist, die zuvor erläuterten technischen Probleme des Standes der Technik zu lösen.
• Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf dem Konzept, anstatt einer einzigen Bypass-Öffnung bzw. -Bohrung zwei oder eine Mehrzahl derartiger Bohrungen vorzusehen, wobei jede dieser Bohrungen einen separaten zugeordneten regelbaren Klappenteller aufweist.
• Dieses Konzept kann sowohl auf der Turbinenseite wie auch auf der Verdichterseite zum Einsatz kommen.
• Dadurch wird es möglich, mit z. B. gegebener Änderung des Hubes eine feinere Regelung des umzuleitenden Abgas-Massenstromes zu erreichen. Ferner können bei geöffnetem Klappenteller große Öffnungsquerschnitte realisiert werden, was die Erreichung hoher Bypass-Raten ermöglicht.
• Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
• So ist es möglich, die Bypass-Bohrungen in ihrem Durchmesser gleich zu halten oder Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern vorzusehen.
• Die Ansteuerung der Klappenteller kann durch geeignete Stellorgane (Aktuatoren) erfolgen, wie beispielsweise Elektrosteller oder pneumatische Steuerdosen.
• Ferner ist es möglich, die Klappenteller gleichzeitig oder zeitlich versetzt anzusteuern.
• Schließlich ist es möglich, die Klappe mit einem Kurbeltrieb zu versehen oder als Ladedruckventil auszuführen.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
• 1 eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
• 2 eine Darstellung eines Turbinengehäuse zur Erläuterung des Aufbaues einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladedruckregeleinrichtung, und
• 3 eine Darstellung derselben Ladedruckregeleinrichtung (Ansicht Lagergehäuseseite).
• In 1 ist in schematisch stark vereinfachter Prinzipdarstellung ein Abgasturbolader 1 dargestellt. Dieser Abgasturbolader 1 weist wie üblich einen Verdichter 2 mit einem Verdichtergehäuse 3 und eine Turbine 4 mit einem Turbinengehäuse 5 auf. Das Verdichtergehäuse 3 und das Turbinengehäuse 15 sind über ein Lagergehäuse 14 miteinander verbunden, in dem eine Welle 13 mit dem Turbinenrad und dem Verdichterrad gelagert ist.
• Bei der dargestellten Ausführungsform des Abgasturboladers 1 ist das Turbinengehäuse 5 mit einer erfindungsgemäßen Ladedruckregeleinrichtung 6 versehen, die in 1 nur symbolisch angedeutet und nachfolgend anhand der 2 und 3 im Einzelnen beschrieben werden wird.
• 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform dieser Ladedruckregeleinrichtung 6, die im Gehäuse 5 der Turbine 4 angeordnet ist.
• Bei der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform weist die Ladedruckregeleinrichtung 6 zwei nebeneinander positionierte Klappenanordnungen 7 und 8 auf, die jeweils einen Klappenteller 7A bzw. 8A aufweisen, der eine zugeordnete Bypassöffnung 9 bzw. 10 schließt (wie in 2 und 3 dargestellt) bzw. öffnet, falls ein Abgasmassenstrom um das Turbinenrad der Turbine 4 herumgeleitet werden soll.
• Diese Darstellung mit zwei Klappenanordnungen 7 und 8 ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen. Es wäre theoretisch ebenfalls möglich, mehr als zwei derartiger Klappenanordnungen vorzusehen, um die eingangs erläuterten Vorteile zu erreichen.
• Bei der her dargestellten Ausführungsform sind die Klappenanordnungen 7 und 8 jeweils mit einem Kurbeltrieb versehen, der einen mit dem Klappenteller 7A, 8A verbundenen inneren Klappenhebel 7B bzw. 8B umfasst. Der Klappenhebel 7B, 8B ist mit einer Spindel 7C bzw. 8C verbunden, die über eine Buchse 7D bzw. 8D im Gehäuse 5 gelagert ist. Die Spindel 7C bzw. 8C ist mit einem äußeren Hebel 7E bzw. 8E verbunden, der über ein Verbindungsstück 7F bzw. 8F mit einer Regelstange 7G bzw. 8G eines zugeordneten Aktuators 11 bzw. 12 verbunden ist, wobei die Aktuatoren 11 und 12 jeweils durch die beiden Sechsecke symbolisiert dargestellt sind.
• Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 1 bis 3 Bezug genommen.
• Bezugszeichenliste

1

Abgasturbolader

2

Verdichter

3

Verdichtergehäuse

4

Turbine

5

Turbinengehäuse

6

Ladedruck-Regeleinrichtung

7, 8

Klappenanordnung

7A, 8A

Klappenteller

76, 8B

innerer Klappenhebel

7C, 8C

Spindel

7D, 8D

Buchse

7E, 8E

äußerer Hebel

7F, 8F

Verbindungsstück

7G, 8G

Regelstange

9, 10

Bypass-Öffnungen

11, 12

Aktuatoren

13

Welle

14

Lagergehäuse

L

Längsachse des Abgasturboladers 1

Claims (10)

1. Abgasturbolader (1) – mit einem Verdichter (2), der ein Verdichtergehäuse (3) aufweist; – mit einer Turbine (4), die ein Turbinengehäuse (5) aufweist; und – mit einer Ladedruckregeleinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, – dass die Ladedruckregeleinrichtung (6) zumindest zwei Klappenanordnungen (7, 8) und zwei, den Klappenanordnungen (7, 8) zugeordnete Bypass-Kanalöffnungen (9, 10) aufweist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bypass-Kanalöffnungen (9, 10) gleich groß ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bypass-Kanalöffnungen (9, 10) unterschiedlich ist.
4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedruckregeleinrichtung (6) im Turbinengehäuse (5) und/oder Verdichtergehäuse (3) installiert ist.
5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedruckregeleinrichtung (6) mittels eines E-Stellers betätigbar ist.
6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedruckregeleinrichtung (6) mittels einer pneumatischen Steuerdose betätigbar ist.
7. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnungen (7, 8) gleichzeitig ansteuerbar sind.
8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnungen (7, 8) zeitlich versetzt ansteuerbar sind.
9. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnungen (7, 8) einen Kurbeltrieb (7C bis 7G; 8B bis 8G) aufweisen.
10. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnungen (7, 8) als Ladedruckventile ausgebildet sind.

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