WO2018188776A1 - Stellvorrichtung für einen abgasführungsabschnitt eines abgasturboladers, abgasführungsabschnitt für einen abgasturbolader und abgasturbolader - Google Patents

Stellvorrichtung für einen abgasführungsabschnitt eines abgasturboladers, abgasführungsabschnitt für einen abgasturbolader und abgasturbolader Download PDF

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WO2018188776A1
WO2018188776A1 PCT/EP2018/000142 EP2018000142W WO2018188776A1 WO 2018188776 A1 WO2018188776 A1 WO 2018188776A1 EP 2018000142 W EP2018000142 W EP 2018000142W WO 2018188776 A1 WO2018188776 A1 WO 2018188776A1
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WO
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exhaust gas
adjusting device
valve stem
actuator rod
exhaust
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PCT/EP2018/000142
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Daniel Senz
Hermann Burmester
Original Assignee
Ihi Charging Systems International Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/48—Attaching valve members to screw-spindles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger of the type specified in the preamble of claim 1. Further, the invention relates to an exhaust gas guide section for an exhaust gas turbocharger according to claim 11 and an exhaust gas turbocharger according to claim 14.
  • Bypass valve arranged with a sealing body by means of a compressor side
  • Adjusting means pulled with a tensile force in a valve seat An electric actuator for this purpose has an axially movable control rod, which is arranged coaxially with the valve stem of the bypass valve and connected thereto by means of a coupling element.
  • Ball head bar is provided.
  • the ball head bar has in its end region mounted in the long nut on a ball joint, which in the long nut by means of a Tapered seat is stored.
  • the ball joint is pressed by a contact pressure of a spring in the conical seat of the long nut and held in this position.
  • the remote from the actuator rod end portion of the ball head rod has a ball head, which is mounted in a recess of the bearing pin.
  • the published patent application DE 10 2010 008 411 A1 is a turbine for a
  • Exhaust gas turbocharger with a turbine housing removed, in which a acted upon by an exhaust gas of an internal combustion engine turbine wheel is accommodated and which has at least two at least partially fluidly separated from each other and can be flowed through by the exhaust fumes. Furthermore, a closing position which is closed between at least one bypass channel and at least one openable valve position which opens at least in portions to the bypass channel is provided via which the turbine wheel
  • the flow channel is closed and the at least two floods are fluidically connected to one another in the separation region.
  • Dual input type having a turbine housing with a separate inlet for each of two separate channels in the turbine housing chamber.
  • a valve member is provided, wherein in a first position, the exhaust gas flow from the two conduit groups is directed separately into the interior of the turbine housing and in a second position is allowed to mix exhaust gas flows of several groups of conduits with each other before entering the interior of the turbine housing, such that a single mixed exhaust jet from the conduit groups impinges on the turbine rotor.
  • the object of the present invention is now to provide an adjusting device for a provided in an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger flow passage and an exhaust gas guide section and an exhaust gas turbocharger, wherein a characteristic, in particular mixture ratio, composition and / or size of a volume flow, an incoming fluid, in particular exhaust gas , can be adjusted reliably and safely.
  • an adjusting device is provided for one in one
  • Exhaust passage portion of an exhaust gas turbocharger provided flow opening for adjusting a characteristic of a flowing fluid to the turbine wheel, in particular exhaust gas
  • the adjusting device comprises a valve stem, at a first end with a valve head, which for opening and closing the Through-flow opening is formed, and at a second end with a convex, at least in one area spherical valve stem coupling portion; an actuator rod which can be connected to an actuator at a first end and has a convex, at least in one area, spherical at a second end
  • Actuator rod coupling portion (for moving the valve stem to open or close the flow-through); and a hinge device connectable to the valve stem coupling portion and the actuator rod coupling portion and having a first part and a second part connectable to the first part.
  • the first part and the second part in each case have two, in particular concave depressions, formed at least in one area in spherical form, which, with a certain play / tolerance, are complementary to at least a part of the
  • Valve stem coupling portion and / or the Aktuatorstabkopplababitess are, wherein the first part and / or the second part of at least one of
  • Actuator rod and / or the valve stem to allow and limit to a predetermined tolerance range.
  • the adjusting device may comprise or be used to form part of an exhaust-gas turbocharger housing or a part of an exhaust-gas guide section
  • the adjusting device for example, it can be effected whether exhaust gas streams, which are supplied in a plurality of inlet channels, are led separately to the turbine wheel or mixed with the turbine wheel and / or if a part of the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbocharger is attached to the turbine wheel of the turbine
  • Exhaust gas turbocharger is passed.
  • the adjusting device is thus suitable for two- or Mehrflutige exhaust gas turbocharger and / or exhaust gas turbocharger, which have at least one bypass channel, in other words a bypass channel.
  • An exhaust-gas turbocharger for which the adjusting device is suitable can also have, for example, a plurality of floods and, in addition, a bypass channel. Can do this for example, two or more for a single exhaust gas turbocharger
  • Adjusting devices may be provided according to embodiments of the invention, each of which can control or mediate opening and closing of an associated flow opening.
  • the fluid may in particular be exhaust gas of an internal combustion engine or an air-mixed exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the fluid can be any gas of an internal combustion engine or an air-mixed exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the exhaust guide portion may fluidly communicate with a space around a turbine wheel.
  • the exhaust gas guide section can thus be upstream of a turbine wheel of the exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust gas guide section may in particular comprise parts of a plurality of separable and connectable channels, the separating or communicative connection of the different channel parts being carried out by actuating, in particular, opening or closing a through-flow opening, which is provided, for example, in a wall separating different duct sections.
  • the flow-through opening can be designed, for example, with a valve seat, for example essentially with cylinder symmetry, wherein the valve head can be guided into the flow-through opening in order to close it.
  • a geometry of the valve seat may be at least partially complementary to a geometry of the valve head.
  • the valve head can for
  • Example be executed plate-shaped, in particular circular in cross-section, for example, to close a circular cross-sectional flow opening or open.
  • the valve stem may define a longitudinal axis along which movement is permitted to open or close the flow opening
  • the actuator rod may define a longitudinal axis along which the actuator rod is movable by means of the actuator.
  • the longitudinal axis of the valve stem and the longitudinal axis of the actuator rod may be parallel, in particular coaxial. Due to temperature-induced changes in length and position of the actuator rod and / or the valve stem or other elements holding these elements, or because of production-related component tolerances, but it may lead to a deviation of
  • Such a valve may comprise at least the valve head and the flow-through opening.
  • the first part can also act as a top and the second part can also be considered one
  • intermediate valve stem coupling portion and intermediate Aktuatorstabkopplungsabites can be connected, either by one or a plurality of separate elements or provided on or in the upper part or lower part coupling elements.
  • the first part and the second part may be in the
  • the first part may include a first recess for partially receiving the valve stem coupling portion and a second recess for partially
  • the second part may include a first recess for partially receiving the valve stem coupling portion and a second recess for partially receiving the actuator rod coupling portion.
  • first part to the second part may be performed to avoid jamming of the valve stem coupling portion and the actuator rod coupling portion so that they are pivotable relative to the hinge device, but without wobbling Allow coupling sections in the wells.
  • the stop area which is provided in particular subsequently to all depressions of the first part and all depressions of the second part, can
  • allowed tilting or pivoting of the respective coupling portion of the valve stem and the Aktuatorstabs advantageously limit to a certain angular range, so that a displacement of the Aktuatorstabs actually leads to a displacement of the valve stem and not to a mere tilting both Coupling portions (the valve stem and the actuator rod), which an intended actuation of the valve, ie an opening or closing the
  • Hinge device reliable opening and closing of the flow opening can be ensured under a variety of operating conditions.
  • the abutment region is formed in each case as a conically shaped, in particular part of a conical surface, surface area which tapers from the outside to a center, in particular along a longitudinal axis of the first part and of the second part.
  • the coupling portions of the actuator rod and the valve stem may be complementary to the
  • Stop areas are formed in a region which adjoins the convex spherical areas.
  • Actuator rod and the valve stem to the convex spherically formed regions taper in conical, in other words tapered geometry, so that immediately adjacent to the convex spherical regions a neck, e.g. with a minimum diameter, is formed. Accordingly, at this point, the first part and the second part adjacent to the recesses have an edge or bead, by means of which an axial displacement of the coupling portions of the
  • Cone angle e.g. relative to a respective longitudinal axis adjacent to
  • the conically formed abutment portion may be a possible tilting of the coupling portions relative to the
  • the functionality of adjusting the valve can advantageously be ensured by means of an actuator.
  • the tilt of the actuator rod and / or the valve stem relative to the first and second part or relative to the valve stem or actuator rod may be limited to less than 10 °, in particular less than 5 °.
  • Valve stem relative to the actuator rod to reach.
  • the valve stem coupling portion and / or the actuator rod coupling portion may have, in a region adjoining the spherical region, a cylindrically shaped pin which protrudes in particular in a longitudinal direction. Furthermore, at least one of the depressions of the first part and / or of the second part may be formed in a cylindrical region adjoining the spherical region or all spherical regions in order to receive the journal and furthermore to define the tolerance range of the tilting that is made possible.
  • the tolerance range can thus be determined by a geometry of both the
  • Stop area as well as be defined by the geometry of the adjacent to the spherical region cylindrical area. Further, the angular range is defined by the corresponding geometry of the coupling portions, in particular by the clearance within the recesses provided by the first part and the second part.
  • the characteristic of the fluid flowing onto the turbine wheel may relate to a quantity of a volume flow of the fluid and / or a composition or a mixing ratio of two or more fluid component input flows, for example separate exhaust gas flows originating from different cylinder groups of the internal combustion engine.
  • the adjusting device can thus allow different flow openings within a
  • a quantity or a size of the volume flow of the fluid which impinges on the turbine wheel can be set by opening and closing the flow-through opening become. If there are two or more exhaust gas input ducts resulting from, for example, different groups of cylinders of the internal combustion engine, by opening and closing the flow passage between the various input ducts or by merging into a common input space region, a mixing ratio of the partial exhaust gas streams which flow into the exhaust gas various input channels stream, be set before one
  • the first part and the second part can each have a through hole arranged between the recesses, in particular with an internal thread.
  • the adjusting device may further comprise a separate connection system for connecting the first part to the second part.
  • the connection system can be designed in various ways.
  • connection system may, for example, comprise a screw which can be guided through the through-hole, in particular can be screwed into the internal thread, and can in particular have a disc which can be arranged between the first part and the second part and through which the screw can be guided.
  • the screw can be guided into the through hole of the first part and the second part, if in the recesses of the first part and the second part respectively
  • Coupling portions of the actuator rod and the valve stem are accommodated to connect the first part to the second part.
  • the screw can be screwed instead of a female thread with a separate nut.
  • a locking system with at least one insertable into the through hole locking pin with an elastically held locking projection, which is formed engageable in a step in the through hole.
  • the latching projection can be pushed away elastically for insertion of the latching pin in the through hole and can elastically spring back or latch when the latching pin completely into the Through hole is inserted to intervene in the step or an edge holding.
  • a locking pin is further provided, which is insertable into a through hole of the latching pin and is formed there latched.
  • the locking pin can prevent the locking projection from unintentionally disengaging from the step.
  • the locking pin may itself comprise a locking latch projection which can engage in a surface or on an edge of the latching pin.
  • first part and the second part for connecting the same may have at least one, in particular six or more, elastically held latching projections integrated into the second part and a snap fit provided in the first part, into which the
  • Locking projection can engage to exert a holding force for connecting the first part to the second part.
  • the latching projection and the latching seat can be designed in various ways and provided at different locations of the first part and the second part.
  • the locking projection of the second part may protrude into a through hole of the second part, through which the locking seat is feasible.
  • the latching projection may, together with a holding arm, the first part be partially encompassed from the outside and the catching seat may be formed as an outer edge of the first part. This provides an external ratchet system.
  • Exhaust gas guide section in particular exhaust gas guide section of a
  • Exhaust gas turbocharger provided with a turbine wheel, wherein the
  • Exhaust passage portion a flow opening for adjusting a characteristic a fluid flowing onto the turbine wheel and an adjusting device according to one of the embodiments described above. Furthermore, the
  • Exhaust duct portion at least part of exhaust ducts or pipes or walls have, between which, for example, the flow opening (or more flow openings) is present (or are).
  • Embodiments of the present invention also assist in adjusting exhaust gas supplied for multi-flow turbochargers.
  • Exhaust guide portion having a first exhaust passage and a second exhaust passage for guiding fluid to flow against the turbine wheel, wherein the
  • the first exhaust passage may also be considered as a first flood and the second exhaust passage may be considered as a second flood.
  • Embodiments of the present invention are also provided for exhaust gas turbochargers with at least one bypass exhaust passage.
  • Exhaust passage portion an exhaust gas inlet passage and a bypass passage, with the aid of which a part of the inflowing through the exhaust gas inlet passage fluid can be guided past the turbine wheel, wherein the flow-through opening between the exhaust gas inlet passage and the bypass passage is arranged.
  • the exhaust gas guide section can have both a first exhaust gas channel and at least one second exhaust gas channel and a bypass channel, wherein at least between two of the channels a throughflow opening can be provided which has an adjustment device according to one of the embodiments described above.
  • inventions of the present invention provide an exhaust gas turbocharger having an exhaust gas guide portion according to any of the embodiments described above.
  • the exhaust gas turbocharger can be used, for example, in an automobile, for example, cars, includes his.
  • the internal combustion engine can be designed, for example, as a gasoline engine or as a diesel engine.
  • Adjustment device or a section of the adjustment for one in a
  • Exhaust passage portion of an exhaust gas turbocharger provided through-flow opening according to an embodiment of the present invention
  • 3A, 3B and 3C in a plan view, in a side sectional view and in a front sectional view, respectively, an adjusting device and a section of the adjusting device according to another embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is a schematic side sectional view of a part of
  • FIG. 6 shows a partially cutaway view of an exhaust gas turbocharger with an adjusting device according to an embodiment of the present invention.
  • Identical or similar elements in structure and / or function are indicated in the accompanying figures by reference numerals, which differ only in the first digit.
  • the adjusting device 100 illustrated in FIGS. 1A and 1B in a plan view and in a sectional view along the arrows AA, for a throughflow opening provided in an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger has a valve stem 101, at a first end with a valve head 103 leading to the valve head 103 Opening and closing of a flow opening is formed in an exhaust guide portion, and at a second end with a convex, at least in one area spherical valve stem coupling portion 105, which is shown in Fig. 1B in section from the side.
  • the valve head 103 is formed as a plate-shaped, cylindrically symmetric head and includes a valve seat contact surface 133 which is conically shaped and complementary to a valve seat not illustrated in FIGS. 1A and 1B in an unillustrated valve seat Throughflow can be.
  • the adjusting device 100 has an actuator rod 107 that can be connected to a not-shown actuator at a first end and that has a convex at a second end, at least in one area spherical
  • Actuator rod coupling portion 109 has.
  • the adjusting device 100 further includes a hinge device 111 connecting the valve stem coupling portion 105 and the actuator rod coupling portion 109, which has a first part 113 and a second part 115 which are connected.
  • first part 113 and also the second part 115 each have a first
  • these recesses 117, 119, 121, 123 are formed in a spherical shape, and they are formed, preferably with a certain clearance or complementary to at least a portion of the valve stem coupling portion 105 and the Aktuatorstabkopplungsabitess 109 to these between them to pick up and hold. Furthermore, the first part 113 as well as the second part 115 each have a stop area 125 or 127 adjoining at least one of the recesses 117, 119, 121, 123, in order to tilt the housing
  • Actuator rod 107 relative to the valve stem or a displacement of a longitudinal axis 129 of the Aktuatorstabs relative to a longitudinal axis 131 of the valve stem 101 and / or a change in length of the Aktuatorstabs 107 and / or the valve stem 101 to allow and on a certain tolerance range, for example, angle range limit.
  • the longitudinal axis 129 of the actuator rod 107 can extend coaxially or co-linearly with the longitudinal axis 131 of the valve stem 101. Due to installation inaccuracies or tolerances or due to temperature-related linear expansion, however, under certain
  • the longitudinal axis 129 of the Aktuatorstabs be laterally offset from the longitudinal axis 131 of the valve stem or the two longitudinal axes 129, 131 of the Aktuatorstabs 107 and the valve stem 101 may be tilted relative to each other.
  • operation for opening and closing a valve in an exhaust gas guide portion can be ensured by moving the valve head 103 into a flow passage without jamming or binding of the valve shaft 101 and the actuator rod 107 in their respective guides.
  • a screw 135 is provided, which is screwed through a through hole 137, which is provided in the first part 113 and the second part 115, in particular in one
  • the stop regions 125, 127 are described in more detail below with reference to FIG. 5.
  • Actuator rod coupling portion 109 and also have no cylindrically shaped recesses 122 in the first part and the second part 113, 115 on.
  • Adjustment device 200 has similarities to that illustrated in FIGS. 1A and 1B
  • the adjusting device 100 is different in the connection system for connecting the first member 213 to the second member 215.
  • the connection system for connecting the first member 213 to the second member 215.
  • Locking system 247 further includes in the illustrated embodiment
  • Locking pin 257 which is insertable into a through hole 259 of the locking pin 249 and is formed there latched by turn a Sich ceremoniessstattrastvorsprung 261 is provided, which is elastically held and engages in an edge or step of the locking pin 249.
  • the locking pin 249 from a first page, in particular from the first part 213 forth, passed through the through hole 237, the locking pin 257 is, however, introduced from another side, in particular from the second part 215 ago, through the through hole 259 of the locking pin 249 in this and locked there.
  • connection structures and elements may also be in the first part and the second part, respectively themselves, as illustrated in Figs. 3A, 3B, 3C and 4A, 4B, 4C. In these two
  • Embodiments 300 and 400, respectively, of an adjustment device each have an elastically held latching projection 363 or 465 in the second part 315 or 415, and a latching seat 367 or 469 is provided in the first part 313 or 413, into which the latching projection 363 or 463 respectively 465 can engage to exert a holding force between the first 313, 413 and the second part 315, 415.
  • a latching seat 367 or 469 is provided in the first part 313 or 413, into which the latching projection 363 or 463 respectively 465 can engage to exert a holding force between the first 313, 413 and the second part 315, 415.
  • Locking projection 363 formed projecting into a through hole 371 of the second part 315, wherein the latching seat 367 can be partially guided through the through hole 371, so that the latching projection 363 snaps into the locking seat 367 or
  • the latching projection 465 together with a holding arm 473, the first part 413 is designed to be partially encompassed from the outside and the latching seat 469 is formed as an outer edge of the first part 413.
  • the recesses 317, 417, 319, 419, 321, 323, 421, 423 as well as the stops 325, 425 and 327, 427 may be formed similar or the same as in the
  • FIG. 1A, 1 B, 2A, 2B, 2C. 5 illustrates in a schematic side sectional view a cutout region of a joint device 511 according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 5 In the upper part of Fig. 5 is a part of a first part 513 and in the lower part, a part of a second part 515 of the hinge device 511 is illustrated.
  • the first part 513 in this case has the second recess 521, which is concave at least in a partial region in a spherical shape with a center 545 to the one
  • Actuator rod coupling portion 509 in a certain angular range ⁇ tiltable, also called tilt region, is.
  • the tilting region ⁇ is determined in particular by a conically formed abutment region 527 of the first part 513 and a neck region 512 of the actuator rod coupling section 509 adjoining an area of convex shape and spherical shape 510.
  • the angular range to which tilting of the actuator rod coupling portion 509 relative to the first part 513 and the second part 515 is permitted may be by the difference ⁇ of an inclination angle a1 of the abutment portion 527 and an inclination angle a2 of the neck portion 512 relative to a longitudinal direction 514 of the hinge device 511 be given.
  • the spherical portion 510 of the actuator rod coupling portion 509 is held tiltable about the center 545 with a small clearance.
  • the actuator rod coupling portion 509 and thus also the adjoining actuator rod can only be tilted in an angular range of ⁇ .
  • the cylindrical portion 522 of the recess of the first part 513 and the second part 515, in which the pin 524 is held, is separated from the spherical concave portion 521 by a rounding 516. Also, the cylindrical portion 522 is rounded toward a front surface 518.
  • FIG. 6 illustrates, in a partially cut-away perspective schematic illustration, an exhaust-gas turbocharger 680 according to an embodiment of the present disclosure
  • the exhaust gas turbocharger 680 is designed as a double-flow turbocharger, with a first exhaust passage 681 and a second exhaust passage 683, which are fed separately from exhaust gas to strike a turbine wheel (not shown) of the exhaust gas turbocharger 680 to the turbine wheel
  • a flow-through opening 685 is provided which allows an exchange of fluid (in particular exhaust gas) from the first exhaust gas channel 681 into the second exhaust gas channel 683 and vice versa.
  • Flow-through opening 685 is through the valve head 603, which is connected to the valve stem 601, apparent and closable.
  • the valve stem 601 is through a
  • Hinge device 611 (as illustrated for example in Fig. 1 A to 5) connected to an actuator rod 607, which in turn is driven by an actuator 608, in particular along its longitudinal direction can be moved.
  • the actuator 608 may be made electrically and / or pneumatically.
  • the hinge device 611 comprises a first part 613 and a second part 615, which receive between them coupling portions of both the valve stem 601 and the actuator rod 607, to an angular displacement or a change of a linear expansion allow to affect without placing the valve formed by the valve head 603 and the flow-through opening 685.
  • the hinge device 111; 211; 311; 411 this is made of a plastic.
  • it could be formed of brass, since this material is preferred to use due to its friction properties, especially in a sliding friction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einsteilvorrichtung (100, 200, 300, 400) aufweisend: einen Ventilschaft (101; 201; 301; 401 ), an einem ersten Ende mit einem Ventilkopf (103; 203; 303; 402), welcher zum Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung ausgebildet ist, und an einem zweiten Ende mit einem konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Ventilschaftkopplungsabschnitt (105; 205; 305; 405); einen an einem ersten Ende mit einem Aktuator verbindbaren Aktuatorstab (107; 207; 307; 407), der an einem zweiten Ende einen konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Aktuatorstabkopplungsabschnitt (109; 209; 309; 409) aufweist; und eine den Ventilschaftkopplungsabschnitt und den Aktuatorstabkopplungsabschnitt verbindbare Gelenkvorrichtung (111; 211; 311; 422), welche ein erstes Teil (113; 213; 313; 413) und ein zweites mit dem ersten Teil verbindbares Teil (115; 215; 315; 415) aufweist, wobei das erste Teil und das zweite Teil jeweils zwei zumindest in einem Bereich in sphärischer Form gebildete Vertiefungen (117, 119, 121, 123; 217, 219, 221, 223; 317, 319, 321, 323; 417, 419, 421, 423) aufweisen, die komplementär zu zumindest einem Teil des Ventilschaftkopplungsabschnitts (105; 205; 305; 405) und/oder des Aktuatorstabkopplungsabschnitts (109; 209; 309; 409) sind, wobei das erste Teil und/oder das zweite Teil einen sich an zumindest eine der Vertiefungen anschließenden Anschlagsbereich (125, 127; 225; 227; 325; 327; 425; 427) aufweist, um eine Verkippung oder einen Versatz des Aktuatorstabs (107; 207; 307; 407) relativ zu dem Ventilschaft (101; 201; 301; 401) und/oder eine Längenänderung des Aktuatorstabs und/oder des Ventilschafts zu erlauben und auf einen vorbestimmten Toleranzbereich zu begrenzen.

Description

STELLVORRICHTUNG FÜR EINEN ABGASFÜHRUNGSABSCHNITT EINES ABGASTURBOLADERS, ABGASFÜHRUNGSABSCHNITT FÜR EINEN ABGASTURBOLADER UND ABGASTURBOLADER
Die Erfindung betrifft eine Einsteilvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ferner betrifft die Erfindung einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 11 sowie einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 14.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 057 161 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einem Bypassventil und ein hierfür bestimmtes Stellglied, wobei ein Bypassventil zur Steuerung des Durchflusses durch den Bypasskanal verschließbar ist, um
bedarfsweise einen Teilstrom des Abgases durch den Bypasskanal um die Turbine herumzuführen. Um den Bypasskanal strömungsdicht zu verschließen, wird das
Bypassventil mit einem Dichtkörper mittels eines verdichterseitig angeordneten
Stellmittels mit einer Zugkraft in einen Ventilsitz gezogen. Ein elektrischer Aktuator dazu hat einen axial beweglichen Stellstab, welcher koaxial zu dem Ventilschaft des Bypassventils angeordnet und mit diesem mittels eines Kopplungselements verbunden ist.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2013 213 558 A1 offenbart eine Vorrichtung zur
Betätigung der Wastegateklappe eines Abgasturboladers mit einem Aktuator, welcher eine Aktuatorstange, einen mit der Aktuatorstange verbundenen Hebel und eine mit dem Hebel verbundene Spindel aufweist, an welcher die Wastegateklappe befestigt ist, wobei zwischen der Aktuatorstange und dem Hebel eine federnd gelagerte
Kugelkopfstange vorgesehen ist. Die Kugelkopfstange weist in ihrem in der Langmutter gelagerten Endbereich ein Kugelgelenk auf, welches in der Langmutter mittels eines Kegelsitzes gelagert ist. Dabei wird das Kugelgelenk durch einen Anpressdruck einer Feder in den Kegelsitz der Langmutter gedrückt und in dieser Position gehalten. Der von der Aktuatorstange abgelegene Endbereich der Kugelkopfstange weist einen Kugelkopf auf, welcher in einer Aussparung des Lagerbolzens gelagert ist.
Der Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 411 A1 ist eine Turbine für einen
Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse entnehmbar, in welchem ein von einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbares Turbinenrad aufgenommen ist und welches zumindest zwei zumindest bereichsweise fluidisch voneinander getrennte und von dem Abgas durchströmbare Fluten aufweist. Ferner ist ein zwischen einer wenigstens einen Umströmungskanal verschließenden Schließstellung und zumindest einer den Umströmungskanal zumindest bereichsweise freigebenden Offenstellung verstellbares Ventil vorgesehen, über welches das Turbinenrad
zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. In einer Zwischenstellung des Ventils ist der Umströmungskanal verschlossen und die zumindest zwei Fluten sind in dem Trennbereich fluidisch miteinander verbunden.
Die Patentschrift DE 698 14 660 T2 offenbart eine Brennkraftmaschine mit
Abgasturbolader, wobei eine Abgasleitung von jedem Zylinder vorhanden ist und wobei die Abgasleitungen in zwei Gruppen kombiniert sind, wobei sich jede der Gruppen in einen einzelnen Einlass zu einem von zwei getrennten Kanälen öffnet, wobei jeder der Kanäle sich in ein Turbinengehäuse öffnet. Somit ist eine Abgasturbine des
Doppeleingangtyps offenbart, die ein Turbinengehäuse mit einem separaten Einlass für jeden von zwei separaten Kanälen in die Turbinengehäusekammer besitzt. Die
Trennung der Abgase aus verschiedenen Gruppen von Zylindern bewirkt, dass kurz schaltende Druckwellen auf der Abgasseite nicht den Gasaustausch stören können, da Zylinder, die mit demselben Turbineneinlass verbunden sind, 360 Kurbelwellengrade voneinander entfernt liegen. Bei herkömmlichen Abgasnocken ist ein Nockenprofil vorhanden, das das Abgasventil für 240 Nockenwellengrade offen hält, und daher kann die Druckwelle von einem Zylinder nicht den benachbarten Zylinder erreichen. Eine höhere Turbinenleistung bei niedrigerer Drehzahl und somit auch ein höherer Ladedruck kann erreicht werden. Ferner ist ein Ventilelement vorgesehen, wobei in einer ersten Position die Abgasströmung von den zwei Leitungsgruppen getrennt in das Innere des Turbinengehäuses geleitet wird und in einer zweiten Position ist ermöglicht, dass sich Abgasströme von mehreren Leitungsgruppen miteinander vor dem Eintreten in das Innere des Turbinengehäuses vermischen, so dass ein einzelner gemischter Abgasstrahl von den Leitungsgruppen auf den Turbinenrotor trifft.
In herkömmlichen Systemen zum Einstellen eines Eintritts von Abgas in ein
Turbinengehäuse, um auf ein Turbinenrad zu treffen, werden jedoch nicht in allen Situationen und unter allen Umständen oder in allen Betriebsbedingungen
zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Einstellvorrichtung für eine in einem Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers vorgesehene Durchströmöffnung sowie einen Abgasführungsabschnitt und einen Abgasturbolader zu schaffen, wobei eine Charakteristik, insbesondere Mischungsverhältnis, Zusammensetzung und/oder Größe eines Volumenstroms, eines einströmenden Fluids, insbesondere Abgas, zuverlässig und sicher eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist somit auch ein Abgasführungsabschnitt geschaffen und mit dem Abgasführungsabschnitt ist ein Abgasturbolader, insbesondere für ein Automobil, geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist bereitgestellt eine Einstellvorrichtung für eine in einem
Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers vorgesehene Durchströmöffnung zur Einstellung einer Charakteristik eines auf das Turbinenrad strömenden Fluids, insbesondere Abgas, wobei die Einstellvorrichtung aufweist: einen Ventilschaft, an einem ersten Ende mit einem Ventilkopf, welcher zum Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung ausgebildet ist, und an einem zweiten Ende mit einem konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Ventilschaftkopplungsabschnitt; einen an einem ersten Ende mit einem Aktuator verbindbaren Aktuatorstab, der an einem zweiten Ende einen konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen
Aktuatorstabkopplungsabschnitt aufweist, (zum Bewegen des Ventilschafts zum Öffnen oder Schließen der Durchströmöffnung); und eine den Ventilschaftkopplungsabschnitt und den Aktuatorstabkopplungsabschnitt verbindbare Gelenkvorrichtung, welche ein erstes Teil und ein zweites mit dem ersten Teil verbindbares Teil aufweist. Dabei weisen das erste Teil und das zweite Teil jeweils zwei zumindest in einem Bereich in sphärischer Form gebildete, insbesondere konkave Vertiefungen auf, die, bevorzugt mit einem gewissen Spiel/Toleranz, komplementär zu zumindest einem Teil des
Ventilschaftkopplungsabschnitts und/oder des Aktuatorstabkopplungsabschnitts sind, wobei das erste Teil und/oder das zweite Teil einen sich an zumindest eine der
Vertiefungen anschließenden Anschlagsbereich aufweist, um eine Verkippung des Aktuatorstabs relativ zu dem Ventilschaft und/oder eine Längenänderung des
Aktuatorstabs und/oder des Ventilschafts zu erlauben und auf einen vorbestimmten Toleranzbereich zu begrenzen.
Die Einsteilvorrichtung kann einen Teil eines Abgasturboladergehäuses bzw. einen Teil eines Abgasführungsabschnitts umfassen bzw. dazu eingesetzt werden, um
beispielsweise einen oder mehrere Eingangskanäle für einen Abgasturbolader zu bilden und/oder einen oder mehrere Umgehungskanäle des Abgasturboladers zu bilden. Dabei kann mittels der Einsteilvorrichtung zum Beispiel bewirkt werden, ob Abgasströme, die in mehreren Eingangskanälen zugeführt werden, getrennt zu dem Turbinenrad oder gemischt zu dem Turbinenrad geführt werden und/oder ob ein Teil des dem Abgasturbolader zugeführten Abgases an dem Turbinenrad des
Abgasturboladers vorbeigeführt wird. Die Einsteilvorrichtung ist somit einsetzbar für zwei- oder mehrflutige Abgasturbolader und/oder für Abgasturbolader, welche zumindest einen Umgehungskanal, mit anderen Worten einen Bypasskanal, besitzen. Ein Abgasturbolader, für den die Einsteilvorrichtung geeignet ist, kann zum Beispiel auch mehrere Fluten und zusätzlich einen Umgehungskanal aufweisen. Dazu können für einen einzigen Abgasturbolader beispielsweise zwei oder mehrere
Einstellvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein, die jeweils ein Öffnen und Schließen einer zugeordneten Durchströmöffnung steuern bzw. vermitteln können.
Das Fluid kann insbesondere Abgas einer Verbrennungskraftmaschine oder ein mit Luft vermischtes Abgas einer Verbrennungskraftmaschine sein. Das Fluid kann
insbesondere in einem gasförmigen Aggregatzustand sein.
Der Abgasführungsabschnitt kann fluidisch mit einem Raumbereich um ein Turbinenrad herum kommunizieren. Der Abgasführungsabschnitt kann somit stromaufwärts eines Turbinenrades des Abgasturboladers liegen. Der Abgasführungsabschnitt kann insbesondere Teile von mehreren separierbaren und verbindbaren Kanälen umfassen, wobei das Separieren bzw. das kommunikative Verbinden der verschiedenen Kanalteile durch Betätigen insbesondere Öffnen bzw. Schließen einer Durchströmöffnung vorgenommen werden, welche beispielsweise in einer verschiedene Kanalabschnitte trennenden Wand vorgesehen ist.
Die Durchströmöffnung kann beispielsweise mit einem Ventilsitz, zum Beispiel im Wesentlichen mit Zylindersymmetrie, ausgeführt sein, wobei der Ventilkopf in die Durchströmöffnung hineingeführt werden kann, um diese zu verschließen. Dazu kann zum Beispiel eine Geometrie des Ventilsitzes zumindest bereichsweise komplementär zu einer Geometrie des Ventilkopfes ausgebildet sein. Der Ventilkopf kann zum
Beispiel tellerförmig ausgeführt sein, insbesondere kreisförmig im Querschnitt, um zum Beispiel eine im Querschnitt kreisförmige Durchströmöffnung zu verschließen bzw. zu öffnen.
Der Ventilschaft kann eine Längsachse definieren, entlang derer eine Bewegung ermöglicht ist, um ein Öffnen bzw. Schließen der Durchströmöffnung durch ein
Inkontaktbringen des Ventilkopfes mit dem Ventilsitz, welcher die Durchströmöffnung begrenzt, bzw. durch Entfernen des Ventilkopfes von dem Ventilsitz zu ermöglichen. Der Aktuatorstab kann eine Längsachse bzw. Längsrichtung definieren, entlang derer der Aktuatorstab mittels des Aktuators bewegbar ist. Im Idealfall bzw. unter normalen Betriebsbedingungen können die Längsachse des Ventilschaftes sowie die Längsachse des Aktuatorstabes parallel liegen, insbesondere koaxial liegen. Aufgrund von temperaturbedingten Längen- und Lageänderungen des Aktuatorstabes und/oder des Ventilschaftes oder anderer diese Elemente haltenden Elemente, oder wegen fertigungsbedingter Bauteiltoleranzen, kann es jedoch zu einer Abweichung der
Parallelität bzw. der Koaxialität der Längsachse des Ventilschaftes von der Längsachse des Aktuatorstabes kommen. Das heißt mit anderen Worten, es können windschiefe Achsen vorliegen. In diesem Falle erlaubt jedoch die Gelenkvorrichtung, welche den Ventilschaftkopplungsabschnitt und den Aktuatorstabkopplungsabschnitt in einem gewissen Winkelbereich verschwenkbar miteinander verbindet, ein weiterhin
zuverlässiges und sicheres Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung mittels des Ventilkopfes, der an dem ersten Ende des Ventilschafts vorhanden ist. Aufgrund von Einbauungenauigkeiten kann auch in einem normalen Zustand bzw. unter normalen Betriebsbedingungen der Ventilschaft bzw. dessen Längsachse, nicht parallel zu dem Aktuatorstab, bzw. zu dessen Längsachse, ausgerichtet sein. Auch für diesen Fall ermöglicht somit die Gelenkvorrichtung ein zuverlässiges Stellen, d.h. mit anderen Worten ein Schließen bzw. Öffnen des Ventils, welches zwischen zwei Raumbereichen in dem Abgasführungsabschnitt vorhanden ist, ohne dass es zu einer Schwergängigkeit oder sogar zu einem Verklemmen des Ventilschaftes in seiner Führung bzw. des Aktuatorstabes im Stellglied wegen Verspannens durch die genannten Lage- und Ausrichtungsfehler kommt. Ein solches Ventil kann zumindest den Ventilkopf und die Durchströmöffnung umfassen.
Das erste Teil kann auch als ein Oberteil und das zweite Teil kann auch als ein
Unterteil bezeichnet werden, wobei das Oberteil und das Unterteil mit
dazwischenliegendem Ventilschaftkopplungsabschnitt und dazwischenliegendem Aktuatorstabkopplungsabschnitt verbunden werden können, entweder durch ein oder mehrere separate Elemente oder durch an bzw. in dem Oberteil bzw. Unterteil vorgesehene Kopplungselemente.
Hinsichtlich der Vertiefungen können das erste Teil und das zweite Teil im
Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgeführt sein. Damit kann eine Herstellung vereinfacht werden. Das erste Teil kann eine erste Vertiefung zur teilweisen Aufnahme des Ventilschaftkopplungsabschnitts und eine zweite Vertiefung zur teilweisen
Aufnahme des Aktuatorstabkopplungsabschnitts aufweisen. Das zweite Teil kann eine erste Vertiefung zur teilweisen Aufnahme des Ventilschaftkopplungsabschnitts und eine zweite Vertiefung zur teilweisen Aufnahme des Aktuatorstabkopplungsabschnitts aufweisen. Durch die Aufnahme des Ventilschaftkopplungsabschnitts zwischen der ersten Vertiefung des ersten Teils und der ersten Vertiefung des zweiten Teils kann der Ventilschaftkopplungsabschnitt und somit der gesamte Ventilschaft in einem gewissen Winkelbereich verkippbar, jedoch axial im Wesentlichen nicht verschiebbar gehaltert werden. Ebenso kann der Aktuatorstabkopplungsabschnitt durch Aufnahme zwischen der zweiten Vertiefung des ersten Teils und der zweiten Vertiefung des zweiten Teils in einem gewissen Winkelbereich verkippbar bzw. schwenkbar, jedoch axial im
Wesentlichen nicht verschiebbar gehaltert werden. Das Verbinden des ersten Teils mit dem zweiten Teil (mit dazwischenliegendem Ventilschaftkopplungsabschnitt und Aktuatorstabkopplungsabschnitt) kann derart ausgeführt sein, um ein Verklemmen des Ventilschaftkopplungsabschnitts und des Aktuatorstabkopplungsabschnitts zu vermeiden, so dass diese relativ zu der Gelenkvorrichtung verschwenkbar sind, ohne jedoch ein Wackeln bzw. Verschieben der Kopplungsabschnitte in den Vertiefungen zu erlauben.
Der Anschlagbereich, der insbesondere jeweils anschließend an alle Vertiefungen des ersten Teils und alle Vertiefungen des zweiten Teils vorgesehen ist, kann die
ermöglichte Verkippung bzw. Verschwenkung des betreffenden Kopplungsabschnitts des Ventilschafts bzw. des Aktuatorstabs vorteilhaft auf einen gewissen Winkelbereich begrenzen, so dass eine Verschiebung des Aktuatorstabs auch tatsächlich zu einer Verschiebung des Ventilschafts führt und nicht zu einer bloßen Verkippung beider Kopplungsabschnitte (des Ventilschafts und des Aktuatorstabs), was einer beabsichtigten Betätigung des Ventils, d.h. einem Öffnen bzw. Schließen der
Durchströmöffnung, entgegenstehen würde. Somit kann durch die so gestaltete
Gelenkvorrichtung ein zuverlässiges Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen gewährleistet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anschlagbereich jeweils als ein konisch, insbesondere Teil einer Kegelfläche, geformter sich von außen zu einer Mitte, insbesondere entlang einer Längsachse des ersten Teils und des zweiten Teils hin verjüngender Oberflächenbereich gebildet. Die Kopplungsabschnitte des Aktuatorstabs und des Ventilschafts können komplementär zu den
Anschlagbereichen in einem Bereich gebildet sein, der sich den konvexen sphärischen Bereichen anschließt. Insbesondere können sich die Kopplungsabschnitte des
Aktuatorstabs und des Ventilschafts zu den konvexen sphärisch gebildeten Bereichen in konischer, mit anderen Worten kegelförmiger Geometrie hin verjüngen, so dass unmittelbar an die konvexen sphärischen Bereiche angrenzend ein Hals, z.B. mit einem minimalen Durchmesser, gebildet ist. Entsprechend kann an dieser Stelle das erste Teil und das zweite Teil an die Vertiefungen angrenzend eine Kante bzw. Wulst aufweisen, mittels derer eine axiale Verschiebung der Kopplungsabschnitte aus der
Gelenkvorrichtung verhindert sein kann. Durch geeignete Einstellung eines
Kegelwinkels, z.B. relativ zu einer jeweiligen Längsachse, des sich an den
Kopplungsabschnitten des Aktuatorstabs und des Ventilschafts anschließenden
Bereichs des Aktuatorstabs und des Ventilschafts und eines Winkels, relativ zu einer Längsachse des ersten bzw. zweiten Teils, des konisch gebildeten Anschlagbereichs kann eine mögliche Verkippung der Kopplungsabschnitte relativ zu der
Gelenkvorrichtung und somit auch relativ zueinander und somit die Relatiwerkippung des Aktuatorstabs relativ zu dem Ventilschaft präzise eingestellt werden. Damit kann vorteilhaft die Funktionsfähigkeit eines Einstellens des Ventils mittels eines Aktuators gewährleistet werden. Die Verkippung des Aktuatorstabs und/oder des Ventilschafts relativ zu dem ersten und zweiten Teil oder relativ zu dem Ventilschaft bzw. Aktuatorstab kann auf weniger als 10°, insbesondere weniger als 5°, begrenzt sein. Damit kann eine Betätigung des Ventils mittels Verschiebung der Aktuatorstange durch Übertragung der Verschiebung auf den Ventilschaft gewährleistet werden, ohne lediglich eine Verkippung des
Ventilschafts relativ zu dem Aktuatorstab zu erreichen.
Der Ventilschaftkopplungsabschnitt und/oder der Aktuatorstabkopplungsabschnitt können in einem sich an den sphärischen Bereich anschließenden Bereich einen zylindrisch geformten Zapfen aufweisen, der insbesondere in einer Längsrichtung hervorsteht. Ferner kann zumindest eine der Vertiefungen des ersten Teils und/oder des zweiten Teils in einem sich an den sphärischen Bereich oder an alle sphärischen Bereiche anschließenden Bereich in zylindrischer Form gebildet sein, um den Zapfen aufzunehmen und ferner den Toleranzbereich der ermöglichten Verkippung zu definieren. Der Toleranzbereich kann somit durch eine Geometrie sowohl des
Anschlagbereiches als auch durch die Geometrie des sich an den sphärischen Bereich anschließenden zylindrischen Bereichs definiert sein. Ferner ist der Winkelbereich durch die entsprechende Geometrie der Kopplungsabschnitte, insbesondere durch das Spiel innerhalb der durch das erste Teil und das zweite Teil gegebenen Vertiefungen, definiert.
Die Charakteristik des auf das Turbinenrad strömenden Fluids, insbesondere Abgases kann eine Größe eines Volumenstroms des Fluids und/oder eine Zusammensetzung bzw. ein Mischungsverhältnis zweier oder mehrerer Fluidteileingangsströme, zum Beispiel separate Abgasströme, welche von verschiedenen Zylindergruppen der Verbrennungskraftmaschine herrühren, betreffen. Die Einsteilvorrichtung kann somit ermöglichen, verschiedene Durchströmöffnungen innerhalb eines
Abgasführungsabschnitts zu verschließen bzw. zu öffnen. Falls die Durchströmöffnung zwischen einem Turbinenradeingangsbereich und einem Umgehungskanal vorhanden ist, kann durch Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung eine Menge bzw. eine Größe des Volumenstroms des Fluids, welches auf das Turbinenrad trifft, eingestellt werden. Falls zwei oder mehr Abgaseingangskanäle vorhanden sind, die von zum Beispiel verschiedenen Gruppen von Zylindern der Brennkraftmaschine herrühren, kann durch Öffnen und Schließen der Durchströmöffnung zwischen den verschiedenen Eingangskanälen oder durch Vereinigen in einem gemeinsamen Eingangsraumbereich ein Vermischungsgrad bzw. ein Mischungsverhältnis der Teilabgasströme, welche in den verschiedenen Eingangskanälen strömen, eingestellt werden, bevor ein
kombinierter bzw. gemischter Fluidstrom bzw. Abgasstrom auf das Turbinenrad trifft.
Zur Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil kann das erste Teil und das zweite Teil jeweils ein zwischen den Vertiefungen angeordnetes Durchgangsloch, insbesondere mit einem Innengewinde, aufweisen. Die Einsteilvorrichtung kann ferner ein separates Verbindungssystem zum Verbinden des ersten Teils mit dem zweiten Teil aufweisen. Dabei kann das Verbindungssystem auf verschiedene Weise ausgeführt sein.
Das Verbindungssystem kann zum Beispiel eine Schraube aufweisen, die durch das Durchgangsloch führbar ist, insbesondere in das Innengewinde einschraubbar ist, und kann insbesondere eine Scheibe aufweisen, die zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil anordenbar ist und durch die die Schraube führbar ist. Die Schraube kann in das Durchgangsloch des ersten Teils und des zweiten Teils geführt werden, wenn in den Vertiefungen des ersten Teils und des zweiten Teils jeweils die
Kopplungsabschnitte des Aktuatorstabs und des Ventilschafts aufgenommen sind, um das erste Teil mit dem zweiten Teil zu verbinden. Die Schraube kann anstatt mittels eines Innengewindes auch mit einer separaten Mutter verschraubt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das
Verbindungssystem ein Einrastsystem mit zumindest einem in das Durchgangsloch einführbaren Raststift mit einem elastisch gehaltenen Rastvorsprung auf, welcher in eine Stufe im Durchgangsloch eingreifbar ausgebildet ist. Der Rastvorsprung kann zum Einführen des Raststifts in das Durchgangsloch elastisch weggedrückt werden und kann elastisch zurückspringen bzw. einrasten, wenn der Raststift vollständig in das Durchgangsloch eingeführt ist, um in der Stufe bzw. einer Kante halternd einzugreifen. Insbesondere ist ferner ein Sicherungsstift vorgesehen, welcher in ein Durchgangsloch des Raststifts einführbar ist und dort verrastbar ausgebildet ist. Der Sicherungsstift kann verhindern, dass der Rastvorsprung unbeabsichtigt von der Stufe ausrastet. Der Sicherungsstift kann dazu selbst einen Sicherungsrastvorsprung umfassen, der in einer Fläche bzw. an einer Kante des Raststifts eingreifen kann. Somit ist eine einfache und lösbare Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil ermöglicht, was eine
Wartung und einen Zusammenbau vereinfachen kann.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung benötigen keine separaten Elemente zur Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil. Zum Beispiel kann das erste Teil und das zweite Teil zur Verbindung derselben zumindest einen, insbesondere sechs oder mehr, in das zweite Teil integrierten elastisch gehaltenen Rastvorsprung sowie einen in dem ersten Teil vorgesehenen Rastsitz aufweisen, in den der
Rastvorsprung einrasten kann, um eine Haltekraft zur Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil auszuüben. Somit sind keine weiteren separaten Elemente zur Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil notwendig, welche während einer Wartung bzw. eines Zusammenbaus abhanden kommen könnten.
Der Rastvorsprung und der Rastsitz können in verschiedener Weise ausgeführt und an verschiedenen Stellen des ersten Teils und des zweiten Teils vorgesehen sein. Zum Beispiel kann der Rastvorsprung des zweiten Teils in ein Durchgangsloch des zweiten Teils hineinragen, durch das der Rastsitz durchführbar ist. Der Rastvorsprung kann zusammen mit einem Haltearm das erste Teil teilweise von außen umgreifbar ausgeführt sein und der Rastsitz kann als eine äußere Kante des ersten Teils gebildet sein. Damit ist ein Außenrastsystem bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein
Abgasführungsabschnitt, insbesondere Abgasführungsabschnitt eines
Abgasturboladers mit einem Turbinenrad bereitgestellt, wobei der
Abgasführungsabschnitt eine Durchströmöffnung zur Einstellung einer Charakteristik eines auf das Turbinenrad strömenden Fluids und eine Einstellvorrichtung nach einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Ferner kann der
Abgasführungsabschnitt zumindest einen Teil von Abgasführungskanälen bzw. Rohren bzw. Wänden aufweisen, zwischen denen beispielsweise die Durchströmöffnung (oder mehrere Durchströmöffnungen) vorhanden ist (oder sind).
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterstützen auch das Einstellen von zugeführtem Abgas für mehrflutige Abgasturbolader. Somit kann der
Abgasführungsabschnitt einen ersten Abgaskanal und einen zweiten Abgaskanal zum Führen von Fluid zum Anströmen des Turbinenrades aufweisen, wobei die
Durchströmöffnung zwischen dem ersten Abgaskanal und dem zweiten Abgaskanal vorgesehen ist und Austausch von Fluid aus dem ersten Abgaskanal in den zweiten Abgaskanal und vice versa ermöglicht. Der erste Abgaskanal kann auch als eine erste Flut und der zweite Abgaskanal kann als eine zweite Flut aufgefasst werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auch für Abgasturbolader mit zumindest einem Umgehungsabgaskanal vorgesehen. Somit kann der
Abgasführungsabschnitt einen Abgaseingangskanal und einen Umgehungskanal, mit dessen Hilfe ein Teil des durch den Abgaseingangskanal einströmenden Fluids an dem Turbinenrad vorbeigeführt werden kann, aufweisen, wobei die Durchströmöffnung zwischen dem Abgaseingangskanal und dem Umgehungskanal angeordnet ist.
Ferner kann der Abgasführungsabschnitt sowohl einen ersten Abgaskanal und zumindest einen zweiten Abgaskanal als auch einen Umgehungskanal aufweisen, wobei zumindest zwischen zwei der Kanäle eine Durchströmöffnung vorgesehen sein kann, welche eine Einstellvorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Ferner stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Abgasturbolader mit einem Abgasführungsabschnitt gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen bereit. Der Abgasturbolader kann zum Beispiel in einem Automobil, zum Beispiel Pkw, umfasst sein. Die Brennkraftmaschine kann zum Beispiel als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Es zeigen:
Fig. 1A und 1 B in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenschnittansicht eine
Einstellvorrichtung bzw. ein Ausschnitt der Einstellvorrichtung für eine in einem
Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers vorgesehene Durchströmöffnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A, 2B und 2C in einer Draufsicht, in einer Seitenschnittansicht bzw. in einer Frontalschnittansicht eine Einstellvorrichtung bzw. ein Ausschnitt der Einstellvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A, 3B und 3C in einer Draufsicht, in einer Seitenschnittansicht bzw. in einer Frontalschnittansicht eine Einstellvorrichtung bzw. ein Ausschnitt der Einstellvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A, 4B und 4C in einer Draufsicht, in einer Seitenschnittansicht bzw. in einer Frontalschnittansicht eine Einstellvorrichtung bzw. ein Ausschnitt der Einstellvorrichtung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 in einer schematischen Seitenschnittansicht einen Teil der
Einstellvorrichtung gemäß der Figuren 1A und 1 B; und
Fig. 6 in einer teilweise aufgeschnittenen Sicht einen Abgasturbolader mit einer Einstellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gleiche oder ähnliche Elemente in Struktur und/oder Funktion sind in den beiliegenden Figuren mit Bezugszeichen gekennzeichnet, welche sich lediglich in der ersten Ziffer unterscheiden.
Die in Fig. 1A und Fig. 1 B in einer Draufsicht bzw. in einer Schnittansicht entlang der Pfeile A-A illustrierte Einsteilvorrichtung 100 für eine in einem Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers vorgesehene Durchströmöffnung weist einen Ventilschaft 101 , an einem ersten Ende mit einem Ventilkopf 103, welcher zum Öffnen und Schließen einer Durchströmöffnung in einem Abgasführungsabschnitt ausgebildet ist, und an einem zweiten Ende mit einem konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Ventilschaftkopplungsabschnitt 105 auf, welcher in Fig. 1 B im Schnitt von der Seite dargestellt ist. In der in Fig. 1A und 1 B illustrierten Ausführungsform ist der Ventilkopf 103 als ein tellerförmiger, zylindersymmetrischer Kopf gebildet und umfasst eine Ventilsitzkontaktfläche 133, welche konisch geformt ist und komplementär zu einem in Fig. 1A und 1 B nicht illustrierten Ventilsitz in einer nicht illustrierten Durchströmöffnung sein kann.
Ferner weist die Einsteilvorrichtung 100 einen an einem ersten Ende mit einem nicht näher dargestellten Aktuator verbindbaren Aktuatorstab 107 auf, der an einem zweiten Ende einen konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen
Aktuatorstabkopplungsabschnitt 109 aufweist. Die Einsteilvorrichtung 100 weist ferner eine den Ventilschaftkopplungsabschnitt 105 und den Aktuatorstabkopplungsabschnitt 109 verbindende Gelenkvorrichtung 111 auf, welche ein erstes Teil 113 und ein zweites Teil 115 aufweist, welche verbunden sind.
Dabei weist das erste Teil 113 und auch das zweite Teil 115 jeweils eine erste
Vertiefung 117 bzw. 119 und eine zweite Vertiefung 121 bzw. 123 auf. In einem
Teilbereich sind diese Vertiefungen 117, 119, 121 , 123 in sphärischer Form gebildet, wobei sie, bevorzugt mit einem gewissen Spiel bzw. einer gewissen Toleranz komplementär zu zumindest einem Teil des Ventilschaftkopplungsabschnitts 105 bzw. des Aktuatorstabkopplungsabschnitts 109 gebildet sind, um diese zwischen sich aufzunehmen und zu halten. Ferner weist das erste Teil 113 sowie auch das zweite Teil 115 jeweils einen sich an zumindest eine der Vertiefungen 117, 119, 121 , 123 anschließenden Anschlagbereich 125 bzw. 127 auf, um eine Verkippung des
Aktuatorstabs 107 relativ zu dem Ventilschaft bzw. einen Versatz einer Längsachse 129 des Aktuatorstabs relativ zu einer Längsachse 131 des Ventilschafts 101 und/oder eine Längenänderung des Aktuatorstabs 107 und/oder des Ventilschafts 101 zu erlauben und auf einen bestimmten Toleranzbereich, zum Beispiel Winkelbereich, zu begrenzen. In einem normalen Betrieb bzw. in einem Idealzustand kann die Längsachse 129 des Aktuatorstabs 107 koaxial bzw. co-linear mit der Längsachse 131 des Ventilschafts 101 verlaufen. Aufgrund von Einbauungenauigkeiten bzw. -toleranzen bzw. aufgrund von temperaturbedingten Längenausdehnungen kann jedoch unter bestimmten
Betriebsbedingungen die Längsachse 129 des Aktuatorstabs lateral versetzt von der Längsachse 131 des Ventilschafts sein oder die beiden Längsachsen 129, 131 des Aktuatorstabs 107 bzw. des Ventilschafts 101 können verkippt relativ zueinander sein. Trotz dieser Fehlstellungen kann ferner ein Betrieb zum Öffnen und Schließen eines Ventils in einem Abgasführungsabschnitt mittels Bewegens des Ventilkopfes 103 in eine Durchströmöffnung gewährleistet werden, ohne dass es zu einem Verklemmen oder einer Schwergängigkeit des Ventilschaftes 101 bzw. des Aktuatorstabes 107 in ihren jeweiligen Führen kommt.
Zum Verbinden des ersten Teils 113 mit dem zweiten Teil 115 ist eine Schraube 135 vorgesehen, welche durch ein Durchgangsloch 137, welches in dem ersten Teil 113 und dem zweiten Teil 115 vorgesehen ist, geschraubt ist, insbesondere in ein
Innengewinde des Durchgangslochs 137. Ferner ist in dem zusammengesetzten
Zustand zwischen dem ersten Teil 113 und dem zweiten Teil 115 in einem zentralen Bereich außerhalb der Vertiefungen 117, 119, 121 , 123 eine Scheibe 139 angeordnet, um einen geeigneten Abstand entlang der Längsachse 141 der Schraube 135
aufrechtzuerhalten, so dass die Kopplungsabschnitte 105, 109 des Ventilschafts 101 bzw. des Aktuatorstabs 107 verschwenkbar zwischen dem ersten Teil 113 und dem zweiten Teil 115 aufgenommen sind, so dass sie um Mittelpunkte 143 bzw. 145 der sphärisch geformten Bereiche in einem gewissen Winkelbereich verschwenkbar sind. Die Anschlagbereiche 125, 127 werden im Folgenden mit Bezug auf Fig. 5 näher beschrieben.
An die zweite Vertiefung 121 des ersten Teils 113 sowie auch an die zweite Vertiefung 123 des zweiten Teils 115 schließen sich an den sphärischen Bereich zylindrisch geformte Bereiche 122 zu einer Mitte der Gelenkvorrichtung 111 hin an, welche einen zylindrisch geformten Zapfen 124 in einem Endabschnitt des Aktuatorstabs 107 in dem Aktuatorstabkopplungsabschnitt 109 aufnehmen und komplementär dazu gebildet sind. Andere Ausführungsformen weisen keinen solchen Zapfen 124 in dem
Aktuatorstabkopplungsabschnitt 109 auf und weisen auch keine zylindrisch geformten Vertiefungen 122 in dem ersten Teil bzw. dem zweiten Teil 113, 115 auf.
Die in Fig. 2A, 2B und 2C in Draufsicht, in einer Querschnittsansicht entlang den
Pfeilen A-A bzw. in einer Querschnittsansicht entlang der Pfeile B-B illustrierte
Einsteilvorrichtung 200 hat Ähnlichkeiten mit der in Fig. 1A und 1 B illustrierten
Einsteilvorrichtung 100, unterscheidet sich jedoch hinsichtlich des Verbindungssystems zum Verbinden des ersten Teils 213 mit dem zweiten Teil 215. Im Gegensatz zu der in Fig. 1A und 1 B illustrierten Einsteilvorrichtung ist in der in Fig. 2A, 2B und 2C
illustrierten Einsteilvorrichtung 200 zum Verbinden des ersten Teils 213 mit dem zweiten Teil 215 ein Einrastsystem 247 vorgesehen, welches einen in das
Durchgangsloch 237 (des ersten und zweiten Teils 213, 215) einführbaren Raststift 249 mit einem elastisch gehaltenen Rastvorsprung 251 aufweist. Dabei greift der
Rastvorsprung 251 in eine Stufe 253 des Durchgangslochs 237 im zweiten Teil 215 ein. Ferner ist der Raststift 249 in einem Kopfbereich 255 im Anschlag mit einer
Außenoberfläche des ersten Teils 213 und ist somit verankert zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil 213, 215 zum Verbinden der beiden Teile 213, 215. Das
Einrastsystem 247 umfasst in der illustrierten Ausführungsform ferner einen
Sicherungsstift 257, welcher in ein Durchgangsloch 259 des Raststifts 249 einführbar ist und dort verrastbar ausgebildet ist, indem wiederum ein Sicherungsstiftrastvorsprung 261 vorgesehen ist, welcher elastisch gehalten ist und in eine Kante bzw. Stufe des Raststiftes 249 eingreift. Dabei wird der Raststift 249 von einer ersten Seite, insbesondere von dem ersten Teil 213 her, durch das Durchgangsloch 237 geführt, der Sicherungsstift 257 wird jedoch von einer anderen Seite her, insbesondere von dem zweiten Teil 215 her, durch das Durchgangsloch 259 des Raststiftes 249 in diesen eingeführt und dort verrastet.
Während die in Fig. 1A, 1 B, 2A, 2B und 2C illustrierten Ausführungsformen einer Einsteilvorrichtung ein separates Element zum Verbinden des ersten Teils und des zweiten Teils der Gelenkvorrichtung vorsehen, können Verbindungsstrukturen und - elemente auch in dem ersten Teil bzw. dem zweiten Teil selbst vorgesehen werden, wie in den Fig. 3A, 3B, 3C und 4A, 4B, 4C illustriert ist. In diesen beiden
Ausführungsformen 300 bzw. 400 einer Einsteilvorrichtung ist jeweils in dem zweiten Teil 315 bzw. 415 ein elastisch gehaltener Rastvorsprung 363 bzw. 465 vorgesehen und in dem ersten Teil 313 bzw. 413 ist ein Rastsitz 367 bzw. 469 vorgesehen, in den der Rastvorsprung 363 bzw. 465 einrasten kann, um eine Haltekraft zwischen dem ersten 313, 413 und dem zweiten Teil 315, 415 auszuüben. In der in Fig. 3A, 3B und 3C illustrierten Ausführungsform 300 einer Einsteilvorrichtung ist dabei der
Rastvorsprung 363 in ein Durchgangsloch 371 des zweiten Teils 315 hineinragend gebildet, wobei durch das Durchgangsloch 371 der Rastsitz 367 teilweise hineingeführt werden kann, so dass der Rastvorsprung 363 in den Rastsitz 367 einrastet bzw.
einschnappt.
In der in Fig. 4A, 4B, 4C illustrierten Ausführungsform 400 ist der Rastvorsprung 465 zusammen mit einem Haltearm 473 das erste Teil 413 teilweise von außen umgreifbar ausgeführt und der Rastsitz 469 ist als eine äußere Kante des ersten Teils 413 gebildet.
Die Vertiefungen 317, 417, 319, 419, 321 , 323, 421 , 423 sowie auch die Anschläge 325, 425 bzw. 327, 427 können ähnlich oder gleich ausgebildet sein, wie in den
Ausführungsformen dargestellt, welche in Fig. 1A, 1 B, 2A, 2B, 2C dargestellt sind. Fig. 5 illustriert in einer schematischen Seitenschnittansicht einen Ausschnittsbereich einer Gelenkvorrichtung 511 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie z.B. in Fig. 1A bis 4C illustriert. Das heißt mit anderen Worten, dass der in Fig. 5 dargestellte Ausschnittsbereich in einer vergrößerten Darstellung die entsprechenden Bereiche der Gelenkvorrichtungen 111 ; 211 ; 311 ; 411 der
beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen entspricht.
Im oberen Teil der Fig. 5 ist ein Teil eines ersten Teils 513 und im unteren Teil ist ein Teil eines zweiten Teils 515 der Gelenkvorrichtung 511 illustriert. Das erste Teil 513 weist dabei die zweite Vertiefung 521 auf, die zumindest in einem Teilbereich in sphärischer Form konkav gebildet ist mit einem Mittelpunkt 545, um den ein
Aktuatorstabkopplungsabschnitt 509 in einem gewissen Winkelbereich Δα verkippbar, auch genannt Verkippungsbereich, ist. Der Verkippungsbereich Δα ist dabei insbesondere durch einen konisch gebildeten Anschlagbereich 527 des ersten Teils 513 und einen sich an einen Bereich konvexer Form und sphärischer Form 510 anschließenden Halsbereich 512 des Aktuatorstabkopplungsabschnitts 509 bestimmt. Insbesondere kann der Winkelbereich, auf den eine Verkippung bzw. Verschwenkung des Aktuatorstabkopplungsabschnitts 509 relativ zu dem ersten Teil 513 und dem zweiten Teil 515 ermöglicht ist, durch die Differenz Δα eines Neigungswinkels a1 des Anschlagbereichs 527 und eines Neigungswinkels a2 des Halsbereichs 512 relativ zu einer Längsrichtung 514 der Gelenkvorrichtung 511 gegeben sein. Innerhalb der zweiten Vertiefung 521 des ersten Teils 513 und der zweiten Vertiefung 523 des zweiten Teils 515 ist der sphärische Bereich 510 des Aktuatorstabkopplungsabschnitts 509 um den Mittelpunkt 545 verkippbar mit einem geringen Spiel gehalten. Gegenüber der Längsachse 514 der Gelenkvorrichtung 511 , welche auch als Längsachse des ersten Teils 513 oder des zweiten Teils 515 angesehen werden kann, ist jedoch der Aktuatorstabkopplungsabschnitt 509 und somit auch der sich daran anschließende Aktuatorstab nur in einem Winkelbereich von Δα verkippbar. Durch die Gelenkvorrichtung 111 ; 211 ; 311 ; 411 ist insbesondere gewährleistet, dass die Längsachsen 131 , 129; 231 , 229; 331 ,329; 431 , 429 windschief zueinander anordenbar sind.
Der zylindrische Bereich 522 der Vertiefung des ersten Teils 513 und des zweiten Teils 515, in dem der Zapfen 524 gehalten ist, ist von dem sphärisch konkaven Bereich 521 durch eine Abrundung 516 getrennt. Auch der zylindrische Bereich 522 ist zu einer Frontfläche 518 hin abgerundet.
Fig. 6 illustriert in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen schematischen Darstellung einen Abgasturbolader 680 gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, welcher einen Abgasführungsabschnitt 684 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Stellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Abgasturbolader 680 ist als zweiflutiger Abgasturbolader ausgeführt, mit einem ersten Abgaskanal 681 und einem zweiten Abgaskanal 683, die getrennt von Abgas gespeist sind, um auf ein Turbinenrad (nicht dargestellt) des Abgasturboladers 680 zu treffen, um das Turbinenrad
anzutreiben. Zwischen dem ersten Abgaskanal 681 und dem zweiten Abgaskanal 683 in dem Eingangsbereich des Abgasturboladers 680 ist eine Durchströmöffnung 685 vorgesehen, welche einen Austausch von Fluid (insbesondere Abgas) aus dem ersten Abgaskanal 681 in den zweiten Abgaskanal 683 und umgekehrt ermöglicht. Die
Durchströmöffnung 685 ist durch den Ventilkopf 603, welcher mit dem Ventilschaft 601 verbunden ist, offenbar und schließbar. Der Ventilschaft 601 ist durch eine
Gelenkvorrichtung 611 (wie sie beispielsweise in Fig. 1 A bis 5 illustriert ist) mit einem Aktuatorstab 607 verbunden, welcher wiederum durch einen Aktuator 608 angetrieben wird, insbesondere entlang seiner Längsrichtung verschoben werden kann. Der Aktuator 608 kann elektrisch und/oder pneumatisch ausgeführt sein. Dabei umfasst die Gelenkvorrichtung 611 ein erstes Teil 613 und ein zweites Teil 615, welche zwischen sich Kopplungsabschnitte sowohl des Ventilschafts 601 als auch des Aktuatorstabs 607 aufnehmen, um einen Winkelversatz oder eine Änderung einer Längenausdehnung zu erlauben, ohne ein Stellen des durch den Ventilkopf 603 und die Durchströmöffnung 685 gebildeten Ventils zu beeinträchtigen.
Andere Ausführungsformen ermöglichen ein Einstellen eines Volumens einer Umgehungsleitung, um einen Teil des Abgases an dem Turbinenrad des
Abgasturboladers vorbeizuführen.
In einer kostengünstigen Ausführung der Gelenkvorrichtung 111 ; 211 ; 311 ; 411 ist diese aus einem Kunststoff hergestellt. Ebenso könnte sie aus Messing ausgebildet sein, da dieser Werkstoff aufgrund seiner Reibungseigenschaften insbesondere bei einer Gleitreibung bevorzugt einzusetzen ist.

Claims

Geänderte Patentansprüche
1. Einsteilvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei die Einsteilvorrichtung (100; 200; 300; 400) zur Einstellung einer Charakteristik eines auf das Turbinenrad strömenden Fluids, insbesondere Abgas, im
Abgaseintrittsführungsabschnitt vorgesehen ist, wobei die Einsteilvorrichtung aufweist:
einen Ventilschaft (101 ; 201 ; 301 ; 401 ), an einem ersten Ende mit einem Ventilkopf (103; 203; 303; 403), welcher zum Öffnen und Schließen der
Durchströmöffnung ausgebildet ist, und an einem zweiten Ende mit einem konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Ventilschaftkopplungsabschnitt (105; 205; 305; 405);
einen an einem ersten Ende mit einem Aktuator verbindbaren Aktuatorstab (107; 207; 307; 407), der an einem zweiten Ende einen konvexen, zumindest in einem Bereich sphärischen Aktuatorstabkopplungsabschnitt (109; 209; 309; 409) aufweist; und
eine den Ventilschaftkopplungsabschnitt und den
Aktuatorstabkopplungsabschnitt verbindbare Gelenkvorrichtung (111 ; 211 ; 311 ; 411 ), welche ein erstes Teil (113; 213; 313; 413) und ein zweites mit dem ersten Teil verbindbares Teil (115; 215; 315; 415) aufweist,
wobei das erste Teil und das zweite Teil jeweils zwei zumindest in einem Bereich in sphärischer Form gebildete Vertiefungen (117, 119, 121 , 123: 217, 219, 221 , 223; 317, 319, 321 , 323; 417, 419, 421 , 423) aufweisen, die komplementär zu zumindest einem Teil des Ventilschaftkopplungsabschnitts (105; 205; 305; 405) und/oder des Aktuatorstabkopplungsabschnitts (109; 209; 309; 409) sind,
wobei das erste Teil und/oder das zweite Teil einen sich an zumindest eine der Vertiefungen anschließenden Anschlagbereich (125, 127; 225, 227; 325, 327; 425, 427) aufweist, um eine Verkippung oder einen Versatz des Aktuatorstabs (107; 207; 307; 408) relativ zu dem Ventilschaft (101 ; 201 ; 301 ; 401 ) und/oder eine
Längenänderung des Aktuatorstabs und/oder des Ventilschafts zu erlauben und auf einen vorbestimmten Toleranzbereich zu begrenzen, wobei der Anschlagsbereich (125, 127; 225, 227; 325, 327; 425, 427) jeweils als ein konisch geformter sich von außen zu einer Mitte des ersten Teils und des zweiten Teils hin verjüngender Oberflächenbereich gebildet ist, der den Ventilschaft (101 ; 201 ; 301 ; 401 ) und/oder den Aktuatorstab (107; 207; 307; 407) zumindest teilweise umfassend ausgebildet ist,
und/oder der Ventilschaftkopplungsabschnitt (105; 205; 305; 405) und/oder der Aktuatorstabkopplungsabschnitt (109; 209; 309; 409) in einem sich an den sphärischen Bereich anschließenden Bereich einen zylindrisch geformten Zapfen (124; 224; 324; 424) aufweist, wobei zumindest eine der Vertiefungen in einem sich an den sphärischen Bereich anschließenden Bereich in zylindrischer Form (122; 222; 322; 422) gebildet ist, um den Zapfen (124; 224; 324; 424) aufzunehmen und ferner den Toleranzbereich zu definieren.
2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Verkippung des Aktuatorstabs (107; 207; 307; 407) relativ zu dem Ventilschaft (101 ; 201 ; 301 ; 401 ) auf weniger als 5°, insbesondere 2° begrenzt ist und/oder die Längsachsen (129, 131 ; 229, 231 ; 329, 331 ; 429, 431 ) windschief zueinander positionierbar sind
3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Charakteristik eine Größe eines Volumenstromes des Fluids und/oder ein/e Zusammensetzung/Mischungsverhältnis zweier oder mehrerer
Fluidteileingangsströme betrifft.
4. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Teil und das zweite Teil jeweils ein zwischen den Vertiefungen
angeordnetes Durchgangsloch (137), insbesondere mit einem Innengewinde, aufweisen,
wobei die Einstellvorrichtung ferner
ein separates Verbindungssystem zum Verbinden des ersten Teils mit dem zweiten Teil aufweist, wobei das Verbindungssystem
eine Schraube (135), die durch das Durchgangsloch (137) führbar,
insbesondere in das Innengewinde einschraubbar, ist und insbesondere eine
Scheibe (139), die zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil anordenbar ist und durch die die Schraube führbar ist, aufweist oder
ein Einrastsystem mit zumindest einem in das Durchgangsloch einführbaren Raststift (249) mit einem elastisch gehaltenen Rastvorsprung (251 ), welcher in eine Stufe (253) im Durchgangsloch (237) eingreifbar ausgebildet ist, insbesondere ferner mit einem Sicherungsstift (257), welcher in ein Durchgangsloch (259) des Raststifts (249) einführbar und dort verrastbar ausgebildet ist.
5. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Teil und das zweite Teil zur Verbindung derselben zumindest einen, insbesondere sechs, in das zweite Teil integrierten elastisch gehaltenen
Rastvorsprung (363) sowie einen in dem ersten Teil vorgesehenen Rastsitz (367) aufweisen, in den der Rastvorsprung einrasten kann, um eine Haltekraft auszuüben.
6. Einstellvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rastvorsprung (363) in ein Durchgangsloch (371 ) des zweiten Teils (315) hineinragt, durch das der Rastsitz durchführbar ist.
7. Einstellvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rastvorsprung (465) zusammen mit einem Haltearm (473) das erste Teil (413) teilweise von außen umgreifbar ausgeführt ist und der Rastsitz (469) als eine äußere Kante des ersten Teils (413) gebildet ist.
8. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gelenkvorrichtung (111 ; 211 ; 311 ; 411 ) aus einem Kunststoff hergestellt.
9. Abgasführungsabschnitt (684) eines Abgasturboladers, mit einer Durchströmöffnung (685) zur Einstellung einer Charakteristik eines auf das Turbinenrad strömenden Fluids; und
einer Einsteilvorrichtung (100; 200; 300; 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
10. Abgasführungsabschnitt nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Führen von Fluid zum Anströmen des Turbinenrades ein erster Abgaskanal (681 ) und ein zweiter Abgaskanal (683) vorgesehen sind, wobei die
Durchströmöffnung (685) zwischen dem ersten Abgaskanal und dem zweiten Abgaskanal vorgesehen ist und Austausch von Fluid aus dem ersten Abgaskanal in den zweiten Abgaskanal und umgekehrt ermöglicht.
11. Abgasführungsabschnitt nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Abgaseingangskanal und ein Umgehungskanal ausgebildet sind, mit Hilfe dessen ein Teil des durch den Abgaseingangskanal einströmenden Fluids an dem
Turbinenrad vorbeigeführt werden kann, wobei die Durchströmöffnung zwischen dem Abgaseingangskanal und dem Umgehungskanal angeordnet ist.
12. Abgasturbolader (680), mit einem Abgasführungsabschnitt (684) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
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