EP1991768A1 - Turbolader - Google Patents
TurboladerInfo
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- EP1991768A1 EP1991768A1 EP07703171A EP07703171A EP1991768A1 EP 1991768 A1 EP1991768 A1 EP 1991768A1 EP 07703171 A EP07703171 A EP 07703171A EP 07703171 A EP07703171 A EP 07703171A EP 1991768 A1 EP1991768 A1 EP 1991768A1
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- turbocharger
- valve
- compressor
- shut
- armature
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- 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
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- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
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- 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
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- F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
- F16K1/36—Valve members
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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- F16K31/0693—Pressure equilibration of the armature
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- 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
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- 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 a turbocharger according to the preamble of claim 1.
- the throttle valve which is used to specify the engine load, is located behind the compressor of the turbocharger in the air collector.
- the throttle valve closes and the turbocharger's compressor would deliver air against an almost closed volume due to its inertia. The consequence of this would be that the compressor could no longer deliver continuously and backflows would form.
- the compressor would pump. The speed of the turbocharger would therefore decrease very quickly.
- turbochargers can be equipped with a recirculation valve (also called a diverter valve), which opens pressure-controlled from a certain negative pressure via a spring-loaded valve element, a connection channel that returns the air to the compressor inlet. So it’s
- a turbocharger corresponding to the preamble of claim 1 is known from DE 100 20041 C2.
- the valve closing part is designed as a membrane with a circumferential sealing lip. Pressure and temperature loads acting on this diaphragm, as well as the presence of aggressive motor blowby, lead to premature wear and premature failure of the diaphragm and thus of the diverter valve.
- the embodiment of the present invention no longer contains a membrane as a valve closing part.
- This is completely replaced either by a shut-off device that has a sealing ring with an annular body, such as an O-ring body, or by a shut-off device that has an annular body with a sealing lip that seals on a conically tapering surface of the valve head carry out.
- This combination of an axial and radial seal compensates for tolerances in manufacturing depth and increases the reliability and safety of the seal.
- the tapered sealing system ensures maximum tightness in the extended state ("closed" position) and the In the open state (“open” position), minimal friction can be reached.
- the system pressure P2 increases . By pressing the sealing lip of the diverter valve, the sealing capacity is compensated for and thus also compensates for possible abrasion losses.
- a diverter valve according to the invention is defined as an independently tradable object.
- FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger according to the invention to explain its basic structure.
- FIG. 2 shows a schematically, slightly simplified sectional illustration of the air recirculation valve for a turbocharger according to FIG. 1.
- turbocharger 1 serves to illustrate the basic components of a turbocharger 1 according to the invention, which, as usual, has a turbine 2 and a compressor 3, which is connected to the turbine 2 via a bearing housing 4.
- a turbine 2 and a compressor 3 which is connected to the turbine 2 via a bearing housing 4.
- all other usual components such as a rotor shaft, the compressor wheel and the turbine wheel are also provided, but these are not explained in more detail below, since they are not necessary for explaining the principles of the present invention.
- Fig. 2 the overflow air valve 5 of the compressor 3 according to the invention is shown in a sectional view.
- the shut-off device 12 shown therein has an annular body 15 on which an annular sealing lip 14 is arranged pointing radially inwards. According to the representation chosen in Fig. 2 the sealing lip 14 is arranged at an acute angle with respect to the ring body 15 facing upwards.
- the sealing lip 14 is part of a sealing device 11 which also has a valve sealing head 16 which has a cone section 18 which tapers from a cylinder section 17 in the direction of the compressor housing 5 of the compressor 3.
- the cylinder section 16 is followed by the cone section 18, which extends from one of its ends 20 with a diameter that corresponds to that of the cylinder section 17 to an end 20 ′ with a smaller diameter in the direction of the compressor housing 5 rejuvenated.
- the valve sealing head 16 also has a stop plate 19 which adjoins the end 20 'of the cone section 18 via a central cylindrical connection region 34.
- the diverter valve 10 also has a housing part 21 in which a receiving groove 23 is arranged, into which the annular body 15 of the shut-off element 12 is inserted, as can be seen in detail from FIG. 2.
- the housing part 21 also has an underside 24 which faces the stop plate 19. At least one stop part 22 is arranged on the underside 24, which can be seen in FIG. 2. This stop part 22 limits the stroke of the valve sealing head 16 and thus prevents the coil 25 from striking the iron core 32.
- the stop part 22 is preferably ring-shaped, but can also consist of several separate individual parts.
- the diverter valve 10 also has an armature 25 which is arranged in a coil 26. The coil 26 surrounds the armature 25 on the circumference.
- the power supply to the coil 26 is ensured by an electrical connector 35.
- the stop plate 19 is provided with at least one pressure compensation bore 27 which connects an interior 28 of the compressor housing 5 with a cavity 29 which is delimited by the cylinder section 17 and the cone section 18.
- the armature 25 of the diverter air valve is also provided with at least one pressure compensation bore 30, which connects the cavity 29 to a receiving space 31 in the diverter air valve 10.
- the receiving space 31 is delimited by the coil 26, the armature 25 and an iron core 32 opposite this at the upper end of the air recirculation valve 10.
- a coil spring 33 is arranged, which is supported on its upper end on the iron core 32 and on the other lower end on the armature 25 according to the illustration selected in FIG. 2.
Landscapes
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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.
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2007
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