DE19853392A1

DE19853392A1 - Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader

Info

Publication number: DE19853392A1
Application number: DE19853392A
Authority: DE
Inventors: Ralf Steinert; Hermann Graf
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: DE19853392B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader. Abgas wird über die Öffnungen 7 und 10 den Fluten einer Abgasturbine zugeführt. Beim Übersteigen eines vorgegebenen Ladeluftdruckes kann Abgas über eine Öffnung 8 abgeblasen werden. Die abgeblasene Abgasmenge wird durch die mit Traverse 12 verbundenen Ventile 9, 11 geregelt. Bei gleichzeitigem Öffnen der Ventile 9, 11 nach dem Stand der Technik beobachtet man ein instabiles Verhalten, indem die Ventile kurz hintereinander öffnen und schließen. Erfindungsgemäß öffnen die Ventile 9 und 11 stufenweise. Ventil 9 öffnet nach dem Anheben der Traverse 12 um den Weg S¶1¶. Erst nach Anheben der Traverse 12 um S¶2¶ öffnet auch das Ventil 11. Das Anheben besorgt das Steuerorgan 5. Durch das stufenweise Öffnen der Ventile 9, 11 wird bei einem flexiblen Steuerorgan 5, wie es ein durch Ladeluft gesteuerter Kolben darstellt, ein schnelles Öffnen und Schließen der Ventile 9, 11 verhindert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Waste-Gate-Ventil gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Regelung des Ladeluftdruckes bedient man sich eines sogenannten Waste-Gate- Ventils. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse, welches mit den beiden Abgassträngen einer Brennkraftmaschine und dem Eingang einer Turbine des ATL verbunden ist. Ferner ist das Gehäuse mit einer ersten Öffnung versehen, welche durch ein erstes Ventil verschlossen ist, wobei das Ventil mittels eines durch Ladeluftdruck beaufschlagbaren Regelorgans geöffnet werden kann, so daß Abgas über eine zweite Öffnung und eine Bypassleitung an der Turbine vorbeigeleitet werden kann, wenn der Ladeluftdruck einen vorbestimmten Druck überschreitet und ein weiteres Ansteigen des Ladeluftdruckes vermieden werden soll.

Ein derartiges Waste-Gate-Ventil hat den Nachteil, daß es schwer zu regeln ist. Bei einem flexiblen Regelorgan neigt es insbesondere bei geringer Ventilöffnung zu einem instabilen Verhalten. Das Ventil öffnet und schließt in kurzen Zeitabständen. Diese Instabilität überträgt sich natürlich auch auf den Lauf der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt daher die Äufgabe zugrunde, das bekannte Waste-Gate-Ventil so weiterzuentwickeln, daß auch bei partiell geöffnetem Ventil eine stabile Regelung erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspru ches 1.

Dadurch, daß beide Fluten der Turbine stufenweise geöffnet werden tritt keine Instabilität bei partieller Ventilöffnung auf. Selbst bei einem flexiblen Regelorgan, wie es ein durch Ladeluftdruck beaufschlagter Kolben darstellt, wird kein Öffnen und Schließen des Ventils in teilgeöffnetem Zustand beobachtet. Als Folge davon zeigt auch die Bremskraftmaschine ein stabiles Laufverhalten.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waste-Gate-Ventils ist in Zeich nungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 Einbindung eines Waste-Gate-Ventils ins Abgassystem

Fig. 2 ein Waste-Gate-Ventil in Grundstellung

Fig. 3 ein Waste-Gate-Ventil, bei dem über ein erstes Ventil Abgas abgeblasen wird

Fig. 4 ein Waste-Gate-Ventil, bei dem mittels eines zweiten Ventil zu sätzlich Abgas abgeblasen werden kann.

Fig. 1 zeigt die Einbindung eines Waste-Gate-Ventils 1 in das Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Diese weist zwei getrennte Abgasstränge auf, welche über Ein laßöffnungen an das Gehäuse 2 des Waste-Gate-Ventils 1 angeschlossen sind. Das Gehäuse 2 ist ferner mit einer Turbine 3 eines ATL 4 verbunden. Das Gehäuse 2 weist zudem eine weitere Öffnung auf, welche mit einer Bypassleitung 6 verbunden ist. Die Öffnung ist durch ein Ventil geschlossen, welches jedoch durch ein Steuerorgan 5 ge öffnet werden. Das Steuerorgan 5 kann aus einem durch Ladeluftdruck beaufschlagten Kolben bestehen. Wird der Ladeluftdruck zu hoch, so öffnet das Steuerorgan 5 das Ventil und leitet die Abgase an der Turbine 3 vorbei direkt in eine Bypassleitung 6. Ein Nachteil eines derartigen Waste-Gate-Ventils 1 besteht darin, daß es ein instabiles Verhalten zeigt, wenn es nur teilweise geöffnet ist. Das Ventil neigt dann dazu, daß es in kurzen Zeitabständen öffnet und schließt. Daraus resultiert auch ein instabiler Motorlauf.

Hier setzt nun die Erfindung ein, wie sie an Hand eines Ausführungsbeispieles in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt das Waste-Gate-Ventil 1 in Grundstellung. Das Gehäuse 2 weist zunächst eine erste und zweite Öffnung 7, 8 auf, wobei die erste Öffnung mit einem ersten Ventil 9 verschlossen ist. Erfindungsgemäß ist nun eine dritte Öffnung 10 mit einem Ventil 11 vorgesehen. Die Öffnungen 7 und 10 kommunizieren mit je einer Flut der Turbine 3 (Fig. 1). In der in Fig. 2 dargestellten Stellung der Ventile 9 und 11 werden beide Fluten der hier nicht gezeigten Turbine von der gesamten Abgasmenge durch strömt. Die Ventile 9 und 11 können stufenweise durch das Steuerorgan 5 betätigt werden. Zu diesem Zweck sind die Ventile 9, 11 durch eine Traverse 12 verbunden.

Zwischen der Traverse 12 und einem mit dem Ventil 9 verbundenen Anschlag 13 ist ein Spiel S₁ vorgesehen.

Zwischen der Traverse 12 und einem mit dem Ventil 11 verbundenen Anschlag 14 ist ein Spiel S₂ vorgesehen.

Bei Teillast sind zunächst beide Ventile 9, 11 geschlossen und der ganze Abgasstrom läuft über die Turbine 3 (Fig. 1).

Bei zunehmender Last wird nach Fig. 3 beim Erreichen eines vorgegebenen Ladeluft drucks zunächst das Ventil 9 nach Ausschöpfen des Spieles S₁ (Fig. 2) durch An heben der Traverse 12 mittels eines Steuerorgans 5 geöffnet und ein Teil des Abgases gelangt über die zweite Bohrung 8 zum Bypass 6 (Fig. 1). Das zweite Ventil 11 wird noch durch Feder 15 gegen den Abgasdruck in Schließstellung gehalten.

Fig. 4 zeigt das Waste-Gate-Ventil 1 in voll geöffnetem Zustand. Über die Traverse 12 sind beide Ventile 9, 11 geöffnet. Durch die nun voll geöffneten Ventile 9, 11 wird der Abgasdruck vor Eintritt in die Turbine 3 des ATL 4 (Fig. 1) stark reduziert und somit der Ladeluftdruck auf gewünschtem Niveau gehalten.

Claims

Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen ATL, bei dem das Abgas der Brennkraftma schine über zwei getrennte Abgasströme einem Gehäuse des Waste-Gate-Ventils zuge führt wird, welches der Turbine des ATL vorgeschaltet ist und das Gehäuse eine durch ein erstes Ventil verschließbare erste Öffnung aufweist und das Gehäuse eine zweite Öffnung besitzt, welche mit einer, eine Turbine umfahrende Bypassleitung verbunden ist und das erste Ventil über ein vom Ladeluftdruck beaufschlagtes Steuerorgan betä tigbar ist, derart, daß das erste Ventil bei niedrigem Ladeluftdruck in Schließstellung gehalten und bei Erreichen eines vorgegebenen Ladeluftdruckes geöffnet wird, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) über eine dritte Öffnung (10) verfügt, wel che durch ein zweites Ventil (11) verschließbar ist, daß beide Ventile (9, 11) mittels einer Traverse (12) derart mit dem Steuerorgan (5) verbunden sind, daß beim Anheben der Traverse (12) durch das Steuerorgan (5) nach einem Weg S₁ die Traverse (12) über einen ersten Anschlag (13) zunächst das erste Ventil (9) anhebt, und daß nach einem Weg S₂ die Traverse (12) über einen zweiten Anschlag (14) das zweite Ventil (11) ge gen die Kraft einer Rückstellfeder (15) anhebt.