DE19853392B4 - Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader - Google Patents

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Abstract

Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader (ATL) mit zwei getrennten Abgassträngen, wobei
– ein Gehäuse (2) des Waste-Gate-Ventils (1) über eine erste Öffnung (7) und eine dritte Öffnung (10) an die zwei Abgasstränge angeschlossen ist und über eine zweite Öffnung (8) eine Verbindung zu einer Bypassleitung aufweist,
– die erste Öffnung (7) und die dritte Öffnung (10) über zwei Ventile (9, 11) verschlossen sind, wobei die beiden Ventile (9, 11) über eine Traverse (12) miteinander verbunden sind,
– die Traverse (12) mit einem Steuerorgan (5) verbunden ist, derart, dass das Steuerorgan (5) die Traverse (12) in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck betätigt, wodurch die beiden Ventile (9, 11) die erste Öffnung (7) und die dritte Öffnung (10) freigeben,
dadurch gekennzeichnet, dass
– beim Betätigen der Traverse (12) durch das Steuerorgan (5) nach einem Weg S1 die Traverse (12) über einen ersten Anschlag (13) zunächst das erste Ventil...

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.
  • Derartige Anordnung sind z. B. aus der DE 196 18 160 A1 bekannt, die sich eines Drehschiebers als Ventil bedient und aus der EP 0 401 615 A1 , wobei die dort gezeigte Anordnung ein Ventil bestehend aus zwei Ventilgliedern enthält, die die Verbindung mit den beiden Abgassträngen herstellen wobei die Ventilglieder über eine Traverse miteinander verbunden sind und die Traverse mittels eines Steuerorgans in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck beaufschlagbar ist, derart, dass die Ventile bei hohem Ladeluftdruck öffnen.
  • Waste-Gate-Ventile insbesondere des Typs nach der EP 0 401 615 A1 haben den Nachteil, dass sie schwer zu regeln sind. Bei einem flexiblen Regelorgan neigen sie insbesondere bei geringen Ventilöffnungen zu einem instabilen Verhalten. Das Ventil öffnet und schließt in kurzen Zeitabständen. Diese Instabilitäten übertragen sich natürlich auch auf den Lauf der Brennkraftmaschine.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Waste-Gate-Ventil so weiterzuentwickeln, dass auch bei partiell geöffnetem Ventil eine stabile Regelung erfolgt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 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 Brennkraftmaschine ein stabiles Laufverhalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waste-Gate-Ventils ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
  • 1 Einbindung eines Waste-Gate-Ventils ins Abgassystem
  • 2 ein Waste-Gate-Ventil in Grundstellung
  • 3 ein Waste-Gate-Ventil, bei dem über ein erstes Ventil Abgas abgeblasen wird
  • 4 ein Waste-Gate-Ventil, bei dem mittels eines zweiten Ventil zusätzlich Abgas abgeblasen werden kann.
  • 1 zeigt die Einbindung eines Waste-Gate-Ventils 1 in das Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Diese weist zwei getrennte Abgasstränge auf, welche über Einlaßöffnungen 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 geöffnet 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 1 bis 4 dargestellt ist.
  • 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 (1). In der in 2 dargestellten Stellung der Ventile 9 und 11 werden beide Fluten der hier nicht gezeigten Turbine von der gesamten Abgasmenge durchströmt. 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 (1).
  • Bei zunehmender Last wird nach 3 beim Erreichen eines vorgegebenen Ladeluftdrucks zunächst das Ventil 9 nach Ausschöpfen des Spieles S1 (2) durch Anheben der Traverse 12 mittels eines Steuerorgans 5 geöffnet und ein Teil des Abgases gelangt über die zweite Bohrung 8 zum Bypass 6 (1). Das zweite Ventil 11 wird noch durch Feder 15 gegen den Abgasdruck in Schließstellung gehalten.
  • 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 (1) stark reduziert und somit der Ladeluftdruck auf gewünschtem Niveau gehalten.

Claims (1)

  1. Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader (ATL) mit zwei getrennten Abgassträngen, wobei – ein Gehäuse (2) des Waste-Gate-Ventils (1) über eine erste Öffnung (7) und eine dritte Öffnung (10) an die zwei Abgasstränge angeschlossen ist und über eine zweite Öffnung (8) eine Verbindung zu einer Bypassleitung aufweist, – die erste Öffnung (7) und die dritte Öffnung (10) über zwei Ventile (9, 11) verschlossen sind, wobei die beiden Ventile (9, 11) über eine Traverse (12) miteinander verbunden sind, – die Traverse (12) mit einem Steuerorgan (5) verbunden ist, derart, dass das Steuerorgan (5) die Traverse (12) in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck betätigt, wodurch die beiden Ventile (9, 11) die erste Öffnung (7) und die dritte Öffnung (10) freigeben, dadurch gekennzeichnet, dass – beim Betätigen 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 – nach einem Weg S2 die Traverse (12) über einen zweiten Anschlag (14) das zweite Ventil (11) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (15) anhebt.
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