DE112015000547T5 - Method for actuating a pneumatic control box - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einer Regelklappenanordnung (2); und mit einer pneumatischen Steuerdose (3), mit einem Gehäuse (4), in dem eine Feder (5) angeordnet ist, die eine Membran (6) in eine erste Betriebsstellung vorspannt, und in dem eine Druckkammer (7) angeordnet ist, die über eine Druckleitung (8) mit einer Überdruckquelle (9) verbunden ist; und mit einer Steuerstange (10), die an einem Ende (11) mit der Membran (6) und am anderen Ende (12) mit der Regelklappenanordnung (2) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung (8) ein Steuerventil (15) angeordnet ist, das die Druckkammer (7) zu einer Betätigung der Regelkappenanordnung (2) mit einer Unterdruckquelle (14) verbindet, die über 100 mbar, insbesondere 150 mbar und besonders bevorzugt 200 mbar Unterdruck liefert, und dass die Druckkammer (7) für eine weitere Betätigung der Regelklappenanordnung (2) mit der Überdruckquelle (9) in Wirkverbindung bringt.The invention relates to an exhaust gas turbocharger (1) with a control flap arrangement (2); and with a pneumatic control box (3), with a housing (4) in which a spring (5) is arranged, which biases a diaphragm (6) into a first operating position, and in which a pressure chamber (7) is arranged is connected via a pressure line (8) with a pressure source (9); and a control rod (10) connected at one end (11) to the diaphragm (6) and at the other end (12) to the control flap assembly (2); characterized in that in the pressure line (8) a control valve (15) is arranged, which connects the pressure chamber (7) to an actuation of the control cap assembly (2) with a vacuum source (14) over 100 mbar, in particular 150 mbar and especially preferably provides 200 mbar negative pressure, and that the pressure chamber (7) for further actuation of the control flap assembly (2) with the overpressure source (9) brings into operative connection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer pneumatischen Steuerdose einer Regeleinrichtung eines Abgasturboladers gemäß Anspruch 1. The invention relates to a method for actuating a pneumatic control box of a control device of an exhaust gas turbocharger according to claim 1.

Beispielsweise bei einer zweistufigen Turboaufladung mit einem Niederdruck-Abgas-turbolader und einem Hochdruck-Abgasturbolader wird für die Ansteuerung des Ladedruckventils (oder auch für Bypassventile) eine relativ große Steuerdose verwendet, die mit Unterdruck die Regelklappe zuzieht. Daraus resultiert eine relativ langsame und relativ schlechte Regeleigenschaft. Außerdem ist die Package-Situation immer sehr kritisch, da die Steuerdose groß ausgebildet ist. For example, in a two-stage turbocharging with a low-pressure exhaust gas turbocharger and a high-pressure turbocharger, a relatively large control box is used to control the boost pressure valve (or for bypass valves), which draws the control valve with negative pressure. This results in a relatively slow and relatively poor control property. In addition, the package situation is always very critical because the control box is made large.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betätigen einer pneumatischen Steuerdose zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Größe der Steuerdose erheblich zu reduzieren und ihre Steuercharakteristik zu verbessern. It is therefore an object of the present invention to provide a method for operating a pneumatic control box, with which it is possible to reduce the size of the control box significantly and to improve their control characteristics.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. The solution of this object is achieved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird dementsprechend eine Federvorspannung an eine Membran der Steuerdose angelegt, die zum Schließen der Regeleinrichtung, insbesondere in Form einer Regelklappenanordnung ausreicht. According to the invention, a spring bias is accordingly applied to a diaphragm of the control box, which is sufficient to close the control device, in particular in the form of a control flap assembly.

Sollte die Federvorspannung nicht mehr zum Schließen ausreichen, wird zusätzlich ein Unterdruck an die Membran angelegt, also ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer Druck. Soll die Regelklappenanordnung geöffnet werden, wird ein Überdruck, also ein über dem Umgebungsdruck liegender Druck, an die Membran angelegt. If the spring preload is no longer sufficient for closing, a negative pressure is additionally applied to the membrane, ie a pressure lower than the ambient pressure. If the regulating flap arrangement is to be opened, an overpressure, that is to say a pressure above the ambient pressure, is applied to the membrane.

Daraus ergibt sich, dass die Größe der Steuerdose zum Beispiel von der Dosennorm DN80 auf die Dosennorm DN30 reduziert werden kann. As a result, the size of the control box can be reduced, for example, from DN80 to DN30.

Außerdem wird durch das Anlegen eines Überdrucks eine schnelle und präzise Regeleigenschaft der Steuerdose erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inhalt. In addition, by applying an overpressure, a fast and precise control property of the control can is achieved. The dependent claims 2 to 4 have advantageous developments of the method according to the invention content.

In den Ansprüchen 5 und 6 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader definiert. In claims 5 and 6 an inventive exhaust gas turbocharger is defined.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine perspektivische geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1, der mit einer Regeleinrichtung, hier einer Regelklappenanordnung 2 versehen ist. Im Beispielsfalle umfasst die Regelklappenanordnung 2 eine Bypassklappe, die es ermöglicht, im Bedarfsfall den Turbineneingang des Turbinengehäuses mit dem Turbinenausgang zu verbinden. Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing. The single FIGURE of the drawing shows a perspective sectional view of an exhaust gas turbocharger according to the invention 1 , with a control device, here a butterfly valve assembly 2 is provided. In the example case, the control valve assembly includes 2 a bypass damper, which makes it possible, if necessary, to connect the turbine inlet of the turbine housing to the turbine outlet.

Der Abgasturbolader 1 weist eine Steuerdose 3 auf, die ein Gehäuse 4 umfasst, in dem eine Feder 5 angeordnet ist. Im Gehäuse 4 ist ferner eine Membran 6 angeordnet, die von der Feder 5 mit einer für den Anwendungsfall einstellbaren Federvorspannkraft in eine Schließstellung der Regelklappenanordnung 2 vorgespannt wird, die in der Figur dargestellt ist. The turbocharger 1 has a control box 3 on, which is a case 4 includes, in which a spring 5 is arranged. In the case 4 is also a membrane 6 arranged by the spring 5 with an adjustable for the application spring preload force in a closed position of the control flap assembly 2 is biased, which is shown in the figure.

Im Gehäuse 4 ist ferner eine Druckkammer 7 angeordnet, die über eine Druckleitung 8 mit einer Überdruckquelle 9 verbunden ist, die als Steuerdruck dem hinter dem Verdichter 12 vorliegenden Überdruck verwendet, der über dem Umgebungsdruck liegt. In the case 4 is also a pressure chamber 7 arranged, via a pressure line 8th with an overpressure source 9 connected as the control pressure behind the compressor 12 used overpressure, which is above the ambient pressure.

Ferner weist der Abgasturbolader 1 bzw. seine Steuerdose 3 eine Steuerstange 10 auf, die an einem Ende 11 mit der Membran 6 und am anderen Ende 12 mit der Regelklappenanordnung 2 verbunden ist, wie sich dies im Einzelnen aus der Figur ergibt. Furthermore, the exhaust gas turbocharger 1 or his tax box 3 a control rod 10 on that at one end 11 with the membrane 6 and at the other end 12 with the control flap assembly 2 is connected, as this results in detail from the figure.

Wie die Figur ferner schematisch stark vereinfacht verdeutlicht, ist in der Druckleitung 8 ein Steuerventil 15, insbesondere in Form eines Taktventils, angeordnet. Das Steuer-ventil 15 kann zu einer Betätigungsrichtung, beispielsweise der Schließrichtung, die Druckkammer 7 mit einer Unterdruckquelle 14 verbinden, die eine interne oder externe Unterdruckquelle sein kann. Die Unterdruckquelle 14 liefert zumindestens einen über 10 mbar liegenden Unterdruck, also einen Druck, der um mehr als 10 mbar unter dem Umgebungsdruck liegt, kann insbesondere 150 mbar und besonders bevorzugt 200 mbar Unterdruck bereitstellen. As the figure further illustrates schematically greatly simplified, is in the pressure line 8th a control valve 15 , In particular in the form of a clock valve arranged. The control valve 15 can to an operating direction, such as the closing direction, the pressure chamber 7 with a vacuum source 14 connect, which can be an internal or external vacuum source. The vacuum source 14 supplies at least one over 10 mbar negative pressure, ie a pressure which is more than 10 mbar below the ambient pressure, in particular 150 mbar and particularly preferably provide 200 mbar negative pressure.

Das Steuerventil 15 kann die Druckkammer 7 zu einer weiteren Betätigung der Regelklappenanordnung, beispielsweise zu deren Öffnung, mit der genannten Überdruck-quelle 9 verbinden. The control valve 15 can the pressure chamber 7 to a further actuation of the control flap assembly, for example, to the opening, with said overpressure source 9 connect.

Dadurch, dass erfindungsgemäß die Vorspannung der Feder 5 derart gewählt ist, dass diese prinzipiell für eine Betätigungsrichtung der Regelklappenanordnung, beispiels-weise der Schließbewegung, ausreicht, und nur im Bedarfsfalle die Unterdruckquelle 11 zugeschaltet wird, ist es möglich, die Größe des Gehäuses 4 der Steuerdose 3 erheblich zu vermindern, was zu den eingangs erläuterten Packagevorteilen führt. Darüber hinaus ist die Regelcharakteristik der Steuerdose 3 erheblich verbessert. Due to the fact that according to the invention the bias of the spring 5 is chosen such that this principle for a direction of actuation of the control flap assembly, for example, the closing movement, sufficient, and only in case of need, the vacuum source 11 it is possible to change the size of the case 4 the tax box 3 to significantly reduce what leads to the package advantages explained above. In addition, the control characteristic of the control box 3 significantly improved.

Darüber hinaus ergibt sich beim erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 durch die beschriebene Anordnung der Vorteil einer fail safe-Funktion In addition, results in the exhaust gas turbocharger according to the invention 1 by the described arrangement, the advantage of a fail-safe function

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in der Figur Bezug genommen. In addition to the above written disclosure of the invention, reference is hereby explicitly made to the drawing of the invention in the figure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Abgasturbolader turbocharger
2 2
Regelklappenanordnung Control valve arrangement
3 3
Steuerdose control capsule
4 4
Gehäuse casing
5 5
Feder feather
6 6
Membran membrane
7 7
Druckkammer pressure chamber
8 8th
Druckleitung pressure line
9 9
Überdruckquelle Pressure source
10 10
Steuerstange control rod
11 11
erstes Ende first end
12 12
zweites Ende second end
13 13
Verdichter compressor
14 14
Unterdruckquelle Vacuum source
15 15
Steuerventil control valve

Claims (6)

Verfahren zum Betätigen einer pneumatischen Steuerdose (3) einer Regeleinrichtung (2) eines Abgasturboladers (1) mit folgenden Verfahrensschritten: – Anlegen einer Federvorspannung an eine Membran (6) der Steuerdose (3) zum Schließen der Regeleinrichtung (2); – zusätzliches Anlegen eines Unterdrucks an die Membran (6), falls die Feder-vorspannung nicht mehr zum Schließen der Regeleinrichtung (2) ausreicht; und – Anlegen eines Überdrucks an die Membran (6) zum Öffnen der Regeleinrichtung (2). Method for actuating a pneumatic control box ( 3 ) a control device ( 2 ) of an exhaust gas turbocharger ( 1 ) with the following method steps: - application of a spring preload to a membrane ( 6 ) of the control box ( 3 ) for closing the control device ( 2 ); Additional application of a negative pressure to the membrane ( 6 ), if the spring preload is no longer for closing the control device ( 2 ) is sufficient; and - applying an overpressure to the membrane ( 6 ) for opening the control device ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck von über 100 mbar angelegt wird. A method according to claim 1, characterized in that a negative pressure of more than 100 mbar is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck von über 150 mbar angelegt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that a negative pressure of more than 150 mbar is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck von über 200 mbar angelegt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a negative pressure of over 200 mbar is applied. Abgasturbolader (1) – mit einer Regeleinrichtung (2); und – mit einer pneumatischen Steuerdose (3), • mit einem Gehäuse (4), in dem eine Feder (5) angeordnet ist, die eine Membran (6) in eine erste Betriebsstellung vorspannt, und in dem eine Druckkammer (7) angeordnet ist, die über eine Druckleitung (8) mit einer Überdruckquelle (9) verbunden ist; und • mit einer Steuerstange (10), die an einem Ende (11) mit der Membran (6) und am anderen Ende (12) mit der Regeleinrichtung (2) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, – dass in der Druckleitung (8) ein Steuerventil (15) angeordnet ist, das die Druckkammer (7) zu einer Betätigung der Regeleinrichtung (2) mit einer Unterdruckquelle (14) in Wirkverbindung bringt, die über 100 mbar, insbesondere 150 mbar und besonders bevorzugt 200 mbar Unterdruck liefert, und das die Druckkammer (7) für eine weitere Betätigung der Regeleinrichtung (2) mit der Überdruckquelle (9) in Wirkverbindung bringt. Exhaust gas turbocharger ( 1 ) - with a control device ( 2 ); and - with a pneumatic control box ( 3 ), • with a housing ( 4 ), in which a spring ( 5 ), which is a membrane ( 6 ) in a first operating position, and in which a pressure chamber ( 7 ) is arranged, which via a pressure line ( 8th ) with an overpressure source ( 9 ) connected is; and • with a control rod ( 10 ), which at one end ( 11 ) with the membrane ( 6 ) and at the other end ( 12 ) with the control device ( 2 ) connected is; characterized in that - in the pressure line ( 8th ) a control valve ( 15 ) is arranged, which the pressure chamber ( 7 ) to an actuation of the control device ( 2 ) with a vacuum source ( 14 ) which brings about 100 mbar, in particular 150 mbar and particularly preferably 200 mbar negative pressure, and that the pressure chamber ( 7 ) for a further actuation of the control device ( 2 ) with the overpressure source ( 9 ) brings into operative connection. Abgasturbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (15) als Taktventil ausgebildet ist. Exhaust gas turbocharger according to claim 5, characterized in that the control valve ( 15 ) is designed as a clock valve.
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