DE202013002882U1 - Abgasturbolader - Google Patents

Abstract

Abgasturbolader (1) – mit einem Verdichtergehäuse (2), in dem ein mit Verdichterradschaufeln (4) versehenes Verdichterrad (3) angeordnet ist; und – mit einem Turbinengehäuse (5), in dem ein mit Turbinenradschaufeln (6) versehenes Turbinenrad (7) angeordnet ist, gekennzeichnet – durch einen Drehzahlsensor (8), • der auf der Basis eines Fabry-Perot-Interferometers aufgebaut ist, und • der einen Spiegel (9) in Form einer durch von den Verdichterradschaufeln (4) oder den Turbinenradschaufeln (6) erzeugten Druckschwankungen auslenkbaren Membran aufweist, die benachbart zu Außenenden (10) der Verdichterradschaufeln (4) oder der Turbinenradschaufeln (6) im Verdichtergehäuse (2) bzw. Turbinengehäuse (5) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein derartiger Abgasturbolader ist beispielsweise aus der WO 2008/042698 A1 bekannt.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem es auf technisch einfache und zuverlässige Art und Weise möglich ist, die Laderdrehzahl zu erfassen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
• Erfindungsgemäß wird die Drehzahl des Abgasturboladers über die Druckpulsationen vorzugsweise an den Schaufeln des Verdichterrades bestimmt. Alternativ ist es grundsätzlich möglich, die Drehzahlbestimmung auch an den Schaufeln des Turbinenrades durchzuführen. Das hierzu verwendete Messprinzip beruht auf dem eines optischen Fabry-Perot-Interferometers.
• Durch die Druckschwankungen an den Schaufeln des Verdichterrades (Turbinenrades) wird eine Membran ausgelenkt, welche als sogenannter Spiegel des Fabry-Perot-Interferometers dient. Die Verschiebung dieses Spiegels bzw. der Membran bewirkt einen zeitlichen Versatz (Verzögerung) zwischen dem an einer Endfacette eines Glasfaserkabels und dem an der Membran reflektierten optischen Signal. Eine Überlagerung dieser beiden Signale in einer Detektor-Diode führt zu einer elektrischen Messgröße (Interferenzmuster). Die Amplitude dieses Signals ist abhängig von der relativen Verschiebung der beiden optischen Signale zueinander. Die zeitliche Veränderung des elektrischen Signals ist damit direkt abhängig von der Drehzahl des Abgasturboladers.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
• Darin zeigt:
• 1 eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers und
• 2 eine schematisch vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Drehzahlsensors, der beim Turbolader gemäß Anspruch 1 zum Einsatz kommt.
• 1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Darstellung einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 mit einem Verdichtergehäuse 2. Im Verdichtergehäuse 2 ist ein Verdichterrad 3 angeordnet, das eine Mehrzahl von Verdichterradschaufeln aufweist, von denen in 1 eine Verdichterradschaufel 4 sichtbar ist.
• Ferner weist der Abgasturbolader 1 ein Turbinengehäuse 5 auf, in dem ein Turbinenrad 7 angeordnet ist, das eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln aufweist, von denen in 1 die Turbinenradschaufel 6 sichtbar und mit der entsprechenden Bezugsziffer gekennzeichnet ist.
• Ferner weist der Abgasturbolader einen Drehzahlsensor 8 auf. Dieser ist bevorzugterweise am Verdichtergehäuse 2 zur Bestimmung der Laderdrehzahl angeordnet. Da er jedoch vom Prinzip her auch am Turbinengehäuse 7 vorgesehen sein kann, ist in 1 diese Anordnung strichliert als Alternative zur Anordnung am Verdichtergehäuse 2 dargestellt.
• Aus 2 ist der Aufbau des Drehzahlsensors 8 im Einzelnen ersichtlich.
• Wie eingangs erläutert, basiert der Drehzahlsensor 8 auf dem Prinzip des Fabry-Perot-Interferometers. Ein derartiger Sensor weist einen sogenannten Spiegel 9 auf, der erfindungsgemäß als Membran ausgebildet ist, die beim Betrieb des Abgasturboladers 1 durch Druckschwankungen ausgelenkt wird, die von den Verdichterradschaufeln 4 (oder den Turbinenradschaufeln 6) erzeugt werden. Hierzu ist die Membran (Spiegel) 9 benachbart zu Außenenden der Verdichterradschaufeln 4 angeordnet, von denen eines mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet ist. Die eingangs erläuterten Druckschwankungen entstehen beim Vorbeilauf der Verdichterradschaufeln 4 bzw. deren Außenenden 10 an der Membran 9, die durch diese Druckpulsationen ausgelenkt wird.
• Der Drehzahlsensor 8 weist ferner eine Emitterdiode 11 und eine Detektordiode 12 auf. Die Emitterdiode 11 ist mit einem Glasfaserstrang 13 verbunden, während die Detektordiode 12 mit einem Glasfaserstrang 14 verbunden ist. Die Glasfaserstränge 13 und 14 werden zu einem Glasfaserkabel 15 zusammengeführt. Dieses Glasfaserkabel 15 weist ein freies Ende 16 auf, das in einem wählbaren Abstand 1 zur Membran 9 angeordnet ist.
• Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Drucksensors 8 lässt sich mathematisch wie folgt darstellen:

  

  τ = Impulsübertragungszeit (abhängig vom Druck an der Membran (τ(p) = I/C₀, wobei I der Abstand zwischen dem Glasfaserkabelende 16 und der Membran 9 ist, und wobei C₀ die Lichtgeschwindigkeit darstellt.
• Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zu deren Ergänzung explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 1 und 2 Bezug genommen.
• Bezugszeichenliste

1

Abgasturbolader

2

Verdichtergehäuse

3

Verdichterrad

4

Verdichterradschaufeln

5

Turbinengehäuse

6

Turbinenradschaufeln

7

Turbinenrad

8

Drehzahlsensor

9

Spiegel/Membran

10

Außenenden

11

Emitter-Diode

12

Detektor-Diode

13, 14

Glasfaserstrang

15

Glasfaserkabel

16

freies Ende

I

wählbarer Abstand zwischen der Membran 9 und dem freien Ende 16

L

Abgasturboladerlängsachse

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2008/042698 A1 [0002]

Claims (2)

1. Abgasturbolader (1) – mit einem Verdichtergehäuse (2), in dem ein mit Verdichterradschaufeln (4) versehenes Verdichterrad (3) angeordnet ist; und – mit einem Turbinengehäuse (5), in dem ein mit Turbinenradschaufeln (6) versehenes Turbinenrad (7) angeordnet ist, gekennzeichnet – durch einen Drehzahlsensor (8), • der auf der Basis eines Fabry-Perot-Interferometers aufgebaut ist, und • der einen Spiegel (9) in Form einer durch von den Verdichterradschaufeln (4) oder den Turbinenradschaufeln (6) erzeugten Druckschwankungen auslenkbaren Membran aufweist, die benachbart zu Außenenden (10) der Verdichterradschaufeln (4) oder der Turbinenradschaufeln (6) im Verdichtergehäuse (2) bzw. Turbinengehäuse (5) angeordnet ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (8) eine Emitter-Diode (11) und eine Detektor-Diode (12) aufweist, die jeweils mit einem zugeordneten Glasfaserstrang (13 bzw. 14) verbunden sind, die zu einem Glasfaserkabel (15) zusammengeführt sind, dessen freies Ende (16) in einem wählbaren Abstand (I) zur Membran (9) angeordnet ist.

Images