EP1991768A1

EP1991768A1 - Turbolader

Info

Publication number: EP1991768A1
Application number: EP07703171A
Authority: EP
Inventors: Alfred Grzonkowski
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-11-19
Also published as: KR20080091275A; WO2007088043A1; JP2009525424A; US20090087302A1; CN101379277A

Abstract

Turbolader (1) mit einer Turbine (2), und mit einem Verdichter (3), der mit der Turbine (2) in Antriebsverbindung steht, der ein Verdichtergehäuse (5) aufweist, das einen Bypass-Kanal (9) zur Verbindung des Verdichteraustritts mit dem Verdichtereintritt aufweist, und der ein Schubumluftventil (10) aufweist, das eine Dichteinrichtung (11) umfasst, die ein Absperrorgan (12) und eine mit diesem zusammenwirkende Ventilsitzfläche (13) aufweist, wobei das Absperrorgan (12) eine Dichtlippe (14) aufweist.

Description

Turbolader

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei aufgeladenen Ottomotoren, bei denen der gattungsgemäße Turbolader zum Einsatz kommen kann, ist die Drosselklappe, mit der die Motorlast vorgegeben wird, hinter dem Verdichter des Turboladers im Luftsammler angebracht. Bei der Gaswegnahme schließt sich die Drosselklappe und der Verdichter des Turboladers würde infolge seiner Massenträgheit Luft gegen ein nahezu geschlossenes Volumen fördern. Dies hätte zur Folge, dass der Verdichter nicht mehr kontinuierlich fördern könnte und sich Rückströmungen bilden würden. Der Verdichter würde pumpen. Die Drehzahl des Turboladers würde daher sehr schnell abnehmen.

Um dies zu verhindern, können Turbolader mit einem Umluftventil (auch Schubumluftventil genannt) versehen werden, das druckgesteuert ab einem bestimmten Unterdruck über ein federbelastetes Ventilelement einen Verbindungskanal öffnet, der die Luft zum Verdichtereintritt zurückführt. Somit ist es wei-

Gabriel-Max-Straße 29 ^■ D-81545 München/Germany • Telefon +49-89-64 2447-0 ■ Telefax +49-89-642447-11 Reg.-No.: PR239 ^• info@hoefer-pat.de • www.hoefer-pat.de terhin möglich, dass die Drehzahl des Turboladers auf einem hohen Niveau bleibt und bei einem anschließenden Beschleunigungsvorgang sofort wieder Ladedruck zur Verfügung steht.

Ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechender Turbolader ist aus der DE 100 20041 C2 bekannt. Bei diesem Turbolader ist das Ventilschließteil als Membran mit einer umlaufenden Dichtlippe ausgebildet. Auf diese Membran einwirkende Druck- und Temperaturbelastungen sowie das Vorhandensein von aggressivem Motor-Blowby führen zu vorzeitigem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der Membran und somit des Schubumluftventils.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, dessen Schubumluftventil eine verbesserte Ausfallsicherheit hat.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche 2 bis 10 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält als Ventilschließteil keine Membrane mehr. Diese wird komplett ersetzt entweder durch ein Absperrorgan, das einen Dichtring mit einem Ringkörper aufweist, wie beispielsweise einen O-Ring- Körper, oder durch ein Absperrorgan, das einen Ringkörper mit einer Dichtlippe aufweist, die auf einer sich konusförmig verjüngenden Oberfläche des Ventilkopfs die Abdichtung durchführen. Diese Kombination einer axialen und radialen Abdichtung gleicht Toleranzen bei Fertigungstiefen aus und erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Abdichtung. Durch das sich verjüngende Abdichtungssystem ist im ausgefahrenen Zustand (Stellung „geschlossen") maximale Dichtheit und dem eingefah- renen Zustand (Stellung „geöffnet") minimale Reibung erreichbar. Der anliegende Systemdruck P2 erhöht _.durch einen Druck auf die Dichtlippe des Schubumluftventils das Dichtvermögen und kompensiert dadurch auch mögliche Abriebsverluste.

In Anspruch 11 ist ein erfindungsgemäßes Schubumluftventil als selbstständig handelbares Objekt definiert.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers zur Erläuterung dessen prinzipiellen Aufbaus; und

Fig. 2 eine schematisch leicht vereinfachte Schnittdarstellung des Schubumluftventils für einen Turbolader gemäß Fig. 1.

Fig. 1 dient dazu, die prinzipiellen Bauteile eines erfindungsgemäßen Turboladers 1 darzustellen, der wie üblich eine Turbine 2 und einen Verdichter 3 aufweist, der über ein Lagergehäuse 4 mit der Turbine 2 verbunden ist. Natürlich sind auch alle anderen üblichen Bauteile wie eine Läuferwelle, das Verdichterrad und das Turbinenrad vorgesehen, die jedoch nachfolgend nicht näher erläutert werden, da sie für die Erklärung der Prinzipien vorliegende Erfindung nicht erforderlich sind.

In Fig. 2 ist in einer Schnittdarstellung das erfindungsgemäße Schubumluftventil 5 des Verdichters 3 dargestellt. Das darin dargestellte Absperrorgan 12 weist einen Ringkörper 15 auf, an dem eine ringförmige Dichtlippe 14 radial nach innen weisend angeordnet ist. Gemäß der in Fig. 2 gewählten Darstellung ist die Dichtlippe 14 in einem spitzen Winkel gegenüber dem Ring- kόrper 15 nach oben weisend angeordnet.

Die Dichtlippe 14 ist Teil einer Dichteinrichtung 11, die ferner einen Ventilabdichtkopf 16 aufweist, der einen sich von einem Zylinderabschnitt 17 aus in Richtung auf das Verdichtergehäuse 5 des Verdichters 3 verjüngenden Konusabschnitt 18 aufweist .

In Richtung auf das Verdichtergehäuse 5 schließt sich an den Zylinderabschnitt 16 der Konusabschnitt 18 an, der sich von einem seiner Enden 20 mit einem Durchmesser, der demjenigen des Zylinderabschnitts 17 entspricht, zu einem Ende 20' mit kleinerem Durchmesser aus in Richtung auf das Verdichtergehäuse 5 verjüngt.

Der Ventilabdichtkopf 16 weist ferner eine Anschlagplatte 19 auf, die sich über einen mittigen zylindrischen Anschlussbereich 34 an das Ende 20' des Konusabschnittes 18 anschließt.

Das Schubumluftventil 10 weist ferner ein Gehäuseteil 21 auf, in dem eine Aufnahmenut 23 angeordnet ist, in die der Ringkörper 15 des Absperrorgans 12 eingesetzt ist, wie sich dies im Einzelnen aus Fig. 2 ergibt.

Das Gehäuseteil 21 hat ferner eine Unterseite 24, die auf die Anschlagplatte 19 zuweist. Auf der Unterseite 24 ist mindestens ein Anschlagteil 22 angeordnet, das in Fig. 2 zu sehen ist. Dieses Anschlagteil 22 begrenzt den Hub des Ventilabdichtkopfes 16 und verhindert somit ein Anschlagen der Spule 25 am Eisenkern 32.

Das Anschlagteil 22 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, kann aber auch aus mehreren separaten Einzelteilen bestehen. Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich ist, weist das Schubumluftventil 10 ferner einen Anker 25 auf, der in einer Spule 26 angeordnet ist. Die Spule 26 umgibt hierbei den Anker 25 um- fangsseitig.

Die Stromversorgung der Spule 26 ist durch einen elektrischen Anschlussstecker 35 sichergestellt.

Die Anschlagplatte 19 ist mit mindestens einer Druckausgleichsbohrung 27 versehen, die einen Innenraum 28 des Verdichtergehäuses 5 mit einem Hohlraum 29 verbindet, der vom Zylinderabschnitt 17 und vom Konusabschnitt 18 begrenzt wird.

Auch der Anker 25 des Schubumluftventils ist mit mindestens einer Druckausgleichsbohrung 30 versehen, die den Hohlraum 29 mit einem Aufnahmeraum 31 im Schubumluftventil 10 verbindet.

Wie Fig. 2 verdeutlicht, ist der Aufnahmeraum 31 von der Spule 26, dem Anker 25 und einem diesem am oberen Ende des Schubum- luftventils 10 gegenüberliegenden Eisenkern 32 begrenzt.

Im Aufnahmeraum 31 des Schubumluftventils 10 ist eine Schraubenfeder 33 angeordnet, die sich an ihrem gemäß der in Fig. 2 gewählten Darstellung oberen Ende am Eisenkern 32 und am anderen unteren Ende am Anker 25 abstützt.

Zur Ergänzung der Offenbarung wird neben den vorstehenden schriftlichen Erläuterungen explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 und 2 verwiesen. Bezugszeichenliste

1 Turbolader

2 Turbinengehäuse

3 Verdichter

4 Lagergehäuse

5 Verdichtergehäuse

6 Ventilflansch

7 Verdichtereintritt

8 Flanschflächen

9 Verbindungskanal

10 Schubumluftventil

11 Dichteinrichtung

12 Absperrorgan

13 Ventilsitzfläche

14 Dichtlippe

15 Ringkörper

16 Ventilabdichtkopf

17 Zylinderabschnitt

18 Konusabschnitt

19 Anschlagplatte

20 Ende von 18 20' Ende von 18

21 Gehäuseteil

22 Anschlagteil

23 Aufnahmenut

24 Unterseite

25 Anker

26 Spule

27 Druckausgleichsbohrung

28 Innenraum

29 Hohlraum

30 Druckausgleichsbohrung 31^' Aufnahmeraum

32 Eisenkern Schraubenfeder Anschlussbereich Elektrischer Anschlussstecker

Claims

Ansprüche

1. Turbolader (1)

- mit einer Turbine (2), und

- mit einem Verdichter (3) der mit der Turbine (2) in Antriebsverbindung steht,

• der ein Verdichtergehäuse (5) aufweist, das einen By- pass-Kanal (9) zur Verbindung des Verdichteraustritts mit dem Verdichtereintritt aufweist, und

• der ein Schubumluftventil (10) aufweist, das eine Dichteinrichtung (11) umfasst, die ein Absperrorgan (12) und eine mit diesem zusammenwirkende Ventilsitzfläche (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Absperrorgan (12) einen Dichtring mit einem Ringkörper (15) aufweist.

2. Turbolader (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (12) einen Ringkörper (15) aufweist, an dem eine Dichtlippe (14) radial nach innen weisend angeordnet ist.

3. Turbolader (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (11) einen Ventilabdichtkopf (16) aufweist, der einen sich von einem Zylinderabschnitt (17) aus in Richtung auf das Verdichtergehäuse (5) verjüngenden Konusabschnitt (18) aufweist.

4. Turbolader (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilabdichtkopf (16) eine Anschlagplatte (19) aufweist, die an das konisch verjüngte Ende (20') des Konusabschnitts (18) anschließt.

5. Turbolader (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (21) des Schubumluft- ventils (10) eine Aufnahmenut (23) für den Ringkörper (15) des Absperrorgans (12) aufweist.

6. Turbolader (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (21) eine auf die Anschlagplatte (19) weisende Unterseite (24) aufweist, an der zumindest ein Anschlagteil (22) angeordnet ist.

7. Turbolader (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagteil (22) ringförmig ausgebildet ist.

8. Turbolader (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubumluftventil (10) einen Anker (25) aufweist, der in einer Spule (26) angeordnet ist, die den Anker (25) umfangsseitig umgibt.

9. Turbolader (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagplatte (19) mindestens eine Druckausgleichsbohrung (27) aufweist, die einen Innenraum (28) des Verdichtergehäuses (5) mit einem Hohlraum (29) des Zylinderabschnitts (17) und des Konusabschnitts (18) verbindet.

10. Turbolader (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (25) mindestens eine Druckausgleichsbohrung

(30) aufweist, die den Hohlraum (29) mit einem Aufnahmeraum

(31) im Schubumluftventil (10) verbindet.

11. Turbolader (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (31) von der Spule (26), dem Anker (25) und einem diesem gegenüberliegenden Eisenkern (32) begrenzt ist.

12. Turbolader (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (31) eine Schraubenfeder (33) ange- ordnet ist, die sich an einem Ende am Eisenkern (32) und am anderen Ende am Anker (25) abstützt.

13. Schubumluftventil (10) für einen Turbolader (1),

- mit einer Dichteinrichtung (11), die ein Absperrorgan (12) und eine mit diesem zusammenwirkende Ventilsitzfläche (13) aufweist, gekennzeichnet durch mindestens eines der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 12.