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Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A TURBOCHARGER WITH VARIABILITY AT THE COMPRESSOR INLET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/074173
Kind Code:
A1
Abstract:
An internal combustion engine comprising a turbocharger with variability at the compressor inlet, and a turbocharger. An internal combustion engine comprising a turbocharger, and a turbocharger are described. In the region of the compressor inlet (6) of the turbocharger, a device is provided that both changes a cross section of the compressor inlet and causes an adjustment of the exhaust gas recirculation rate. In this way, the design of the turbocharger in the compressor inlet region is particularly space-saving and cost-effective.

Inventors:
BOGNER MATHIAS (DE)
SCHÄFER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/073005
Publication Date:
April 16, 2020
Filing Date:
August 28, 2019
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
F02M26/06; F02B37/22; F02M26/21; F02M26/51; F02M26/70
Foreign References:
DE102017209598A12018-05-17
DE102016215862A12018-03-01
DE102013003418A12014-08-28
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter und mit einer Abgasrück führleitung, mit der Abgas nach der Turbine des Ab gasturboladers in den Ansaugbereich vor dem Verdichter zurückgeleitet wird, wobei im Bereich des Verdichter einlasses eine Einrichtung zur Querschnittsveränderung des Verdichtereinlasses vorgesehen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass im Bereich des Verdichtereinlasses (6) eine Einrichtung angeordnet ist, die sowohl die Querschnittsveränderung des Verdichtereinlasses (6) durchführt als auch eine Einstellung der Abgasrück führungsrate bewirkt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einrichtung ein einziges Stellorgan aufweist, das die Durchführung beider Funktionen der Einrichtung bewirkt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine im Bereich des Verdichtereinlasses (6) angeordnete erste Drossel (8) und eine im Abstand hiervon stromab angeordnete zweite Drossel (9) aufweist, zwischen denen die Abgasrück führeinleitung erfolgt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einleitung der Abgasrückführung in Form einer Kanal- oder Ringeinleitung (12) erfolgt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseln (8, 9) über einen zwischen ihnen angeordneten gemeinsamen Stellring (11) betätigt werden.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einleitung der Abgasrückführung durch Ausnehmungen (13) im gemeinsamen Stellring (11) erfolgt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erster Drossel (8) und Stellring (11) und zwischen zweiter Drossel (9) und Stellring (11) unterschiedliche Übersetzungsverhält nisse vorgesehen sind.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Stellring (11) zur Verstellung der Drosseln (8, 9) über einen

Aktuator (20) gedreht wird.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseln (8, 9) in der Form von variablen Irisblenden ausgebildet sind.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch ge

kennzeichnet, dass jede Irisblende mehrere drehbar gelagerte Lamellen (14, 15) umfasst, die über eine Drehung des Stellringes (11) einwärts/auswärts ver- schwenkbar sind.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch ge

kennzeichnet, dass die Lagerpunkte für die drehbare Lagerung der Lamellen (14, 15) in das Verdichterge häuse/Einlaufgehäuse (5, 16) integriert sind.

12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichternabe (21) bis zur ersten Drossel (8) oder über diese hinaus erstreckt .

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drossel (8) als variabler Konus (23) und die zweite Drossel (9) als variable Irisblende ausgebildet ist.

14. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgas rückführeinleitung als Venturidüse ausgebildet ist.

15. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die variablen Irisblenden in einer Kartusche gelagert sind, die in das Verdich tergehäuse (5) eingelegt wird.

16. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Ausneh mungen (13) des Stellringes (11) angeordneten Stege (25) strömungsförmig ausgeprägt sind.

17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lamelle (14, 15) einer Irisblende einen ersten Zapfen (17) zur drehbaren La gerung derselben und einen zweiten Zapfen (18), der in einer Nut des Stellringes (11) geführt ist, aufweist.

18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zwei Drosseln (8, 9) aufweist, die über zwei voneinander unabhängig drehbare Stellringe (11, 21) verstellbar sind .

19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch ge

kennzeichnet, dass die zwei voneinander unabhängig drehbaren Stellringe (11, 21) durch ein Trenngehäuse (30) voneinander getrennt sind.

20. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Description:
Beschreibung

BRENNKRAFTMASCHINE MIT ABGASTURBOLADER MIT VARIABILITÄT AM

VERDICHTEREINLASS

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter und mit einer Abgasrückführleitung, mit der Abgas nach der Turbine des Abgasturboladers in den Ansaugbereich vor dem Verdichter zurückgeleitet wird, wobei im Bereich des Verdichtereinlasses eine Einrichtung zur Querschnittsveränderung des Verdichter einlasses vorgesehen ist.

Durch entsprechende Maßnahmen zur Verengung bzw. Erweiterung des Verdichtereinlasses durch Querschnittsveränderung kann das Verdichterkennfeld verschoben werden, indem der Einlassquer schnitt durch Schließen bzw. Öffnen der Konstruktion unmittelbar vor dem Verdichter verkleinert bzw. vergrößert wird. Im ge öffneten Zustand geben die entsprechenden Maßnahmen möglichst den gesamten Einlassquerschnitt wieder frei und beeinflus sen/verschieben so das Kennfeld nicht oder nur marginal . Mögliche Lösungen, die eine Verschiebung des Verdichterkennfeldes durch Querschnittsreduktion am Verdichtereinlass erreichen, sind in einer Reihe von Veröffentlichungen des Standes der Technik beschrieben. Als Beispiel kann hierbei der Verstellmechanismus einer Irisblende als querschnittsverengende Maßnahme heran gezogen werden. Er wird üblicherweise über einen Kulissenme chanismus synchronisiert, der wiederum über einen rotatorischen Aktuator mit Verstellhebel und einer Art von Koppelgestänge oder Koppelelement angetrieben bzw. gedreht wird. Beispielsweise werden bei einer derartigen Irisblende Lamellen über einen gemeinsamen Verstellring bewegt. Der Verstellring besitzt fingerartige Elemente an seinem Verstellhebel, in die der Hebel des rotatorischen Aktuators eingreift. Der Blendenmechanismus der Iris besteht aus mehreren durch Drehung ineinander verschiebbaren Lamellen. Bei Drehung der Lamellen parallel zur Drehachse des Verdichters schwenken die Lamellen radial nach innen und führen so zur gewünschten Verengung des Eintrittsquerschnittes direkt vor dem Verdich terrad. Die Lamellen werden über einen Verstellring synchro nisiert und bewegt. Durch Drehung des Verstellringes wird auch die Drehung der Lamellen ausgelöst. Das Funktionsprinzip ist einer Irisblende in einem Fotoapparat sehr ähnlich.

Die querschnittsverengenden Maßnahmen können aber auch bei spielsweise über eine gelochte Drosselklappe dargestellt werden, die im geschlossenen Zustand eine feste Querschnittsverengung vor dem Verdichter erzeugt, oder über jede andere den Querschnitt verengende variable Konstruktion.

Es ist daher bekannt, im Bereich des Verdichtereinlasses eine Einrichtung zur Querschnittsveränderung des Verdichtereinlasses vorzusehen, um auf diese Weise eine entsprechende Kennfeldbreite des Verdichters zu erreichen. Des Weiteren ist es bekannt, zur Verbrauchssenkung bzw. Entdrosselung in der Teillast bei Ot tomotoren zusätzlich eine Niederdruckabgasrückführung (AGR) vorzusehen. Dabei wird Abgas nach der Turbine des Abgastur boladers in den Ansaugbereich vor dem Verdichter zurückgeleitet . Der Motor wird dadurch mit einem vergrößerten Anteil an Inertgas betrieben. In der Folge sinkt die spezifische Leistung, und der Motor kann im Vergleich zum Betrieb ohne AGR entdrosselt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch sinkt. Um möglichst hohe AGR-Raten zu ermöglichen, ist ein entsprechendes Druckgefälle zum Ansaugkanal des Verdichters hin notwendig. Dies kann entweder durch eine Erhöhung des Abgasdruckes auf der Turbinenseite oder durch eine Reduktion des Ansaugdruckes vor dem Verdichter erzielt werden . Es ist dabei bekannt, die aktive Einstellung der AGR-Rate abgasseitig über eine eigene AGR-Klappe im Abgastrakt bzw. ansaugseitig über eine eigene Ansaugluftdrossel stromauf des Turboladerverdichters zu verwirklichen. Durch die Erhöhung bzw. Reduktion des Druckgefälles über die Klappen ist es möglich, die AGR-Rate einzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art vorzusehen, bei der der Abgasturbolader besonders platzsparend und kos tengünstig baut.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkraftmaschine der angegebenen Art dadurch gelöst, dass im Bereich des Ver dichtereinlasses eine Einrichtung vorgesehen ist, die sowohl die Querschnittsveränderung des Verdichtereinlasses durchführt als auch eine Einstellung der Abgasrückführungsrate bewirkt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung besitzt der Abgasturbolader eine Variabilität am Verdichtereinlass zur Kennfeldverschiebung durch Querschnittsveränderung, die zudem als

AGR-Einstelleinrichtung verwendet wird. Die Variabilität hat dadurch die Aufgabe, sowohl den Einlassmassenstrom des Ver dichters einzustellen und das Verdichterkennfeld zu verschieben als auch die AGR-Rate abhängig vom Betriebspunkt des Ver brennungsmotors zu justieren. Durch die Androsselung des Verdichters bei niedrigen Durchsätzen ist es zudem neben der Kennfeldverschiebung möglich, die Verdichterwirkungsgrade im Vergleich zum nichtangedrosselten Fall anzuheben.

Durch die Erfindung werden die beschriebenen Funktionalitäten in einem Bauteil besonders vorteilhaft vereint. Dadurch ist es möglich, diese besonders platzsparend zu realisieren und gleichzeitig Kosten zu sparen. Folgende Vorteile ergeben sich durch die Erfindung:

Maximierung des AGR-Massenstromes durch Ausprägung der

AGR-Einleitung als Venturidüse mit Einleitung des

AGR-Massenstromes im Druckminimum;

AGR-Einleitung selbst bei AGR-Druck < Ansaugdruck;

AGR-Einleitung nahe der Pumpgrenze bei gleichzeitig verbessertem Verdichterwirkungsgrad; weniger Bauraumbedarf; geringere Kosten durch Wegfall eines Stellorganes; weniger Wartungsaufwand und Ausfallrisiko durch weniger Bau teile; weniger Implementierungsaufwand, weil nur ein Stellorgan notwendig ist, um beide Funktionalitäten zu erfüllen; gute AGR- und Frischluft-Durchmischung bei entsprechendem Design .

Eine besonders elegante Lösung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung ein einziges Stellorgan aufweist, das die Durchführung beider Funktionen der Einrichtung bewirkt .

In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung eine im Bereich des Verdichtereinlasses angeordnete erste Drossel und eine im Abstand hiervon stromab angeordnete zweite Drossel auf, zwischen denen die Abgasrückführeinleitung erfolgt. Die Ein- leitung der Abgasrückführung erfolgt dabei vorzugsweise in Form einer Kanal- oder Ringeinleitung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist daher die vorgesehene Einrichtung als Doppel drossel ausgeführt, wobei zwischen beiden Drosseln die Ab gasrückführeinleitung erfolgt. Dabei wird der AGR-Massenstrom vorzugsweise über einen ringförmigen Kanal zunächst verteilt und danach radial nach innen zwischen die beiden Drosseln einge leitet .

Als besonders günstig hat sich eine Lösung erwiesen, bei der die Drosseln über einen zwischen ihnen angeordneten gemeinsamen Stellring betätigt werden. Hierbei erfolgt eine synchrone Ansteuerung der beiden Drosseln über den vorgesehenen einzigen gemeinsamen Stellring. Die Einleitung der Abgasrückführung erfolgt dabei vorzugsweise durch Ausnehmungen, die im ge meinsamen Stellring vorgesehen sind.

Der Stellring wird durch einen vorgesehenen Aktuator gedreht, wodurch die beiden Drosseln verstellt werden. Hierdurch werden die vorstehend genannten Funktionen (Querschnittsveränderung des Einlassbereiches, Einstellung der AGR-Rate) durch die beiden Drosseln ausgeführt.

Stellring und Drosseln können ferner so ausgebildet oder an geordnet sein, dass zwischen der ersten Drossel und dem Stellring und zwischen der zweiten Drossel und dem Stellring unter schiedliche Übersetzungsverhältnisse vorgesehen sind. So kann beispielsweise durch Betätigung des Stellringes die erste Drossel schneller schließen als die zweite Drossel oder um gekehrt. Natürlich ist auch ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 möglich . Wie bereits erwähnt, wird der gemeinsame Stellring zur Ver stellung der Drosseln über einen Aktuator gedreht, der bei spielsweise wie beim Stand der Technik ausgebildet sein kann.

Was die Ausbildung der beiden Drosseln anbetrifft, so sind diese vorzugsweise in der Form von variablen Irisblenden gestaltet. Solche variablen Irisblenden können in der eingangs be schriebenen Art und Weise ausgebildet sein, wobei jede Irisblende mehrere drehbar gelagerte Lamellen umfasst, die über eine Drehung des vorgesehenen gemeinsamen Stellringes einwärts/auswärts verschwenkbar sind. Auf diese Weise werden die Öffnungsquer schnitte der beiden hintereinander angeordneten Drosseln verändert. Die erste Drossel wird hierbei nur von der zu verdichtenden Frischluft beaufschlagt, während die zweite Drossel sowohl von der von der ersten Drossel durchgelassenen Frischluft als auch von der rückgeführten Abgasmasse beauf schlagt wird. Durch den gemeinsamen Stellring werden beide Öffnungsquerschnitte reguliert.

Die Lagerpunkte für die drehbare Lagerung der Lamellen der beiden Drosseln sind dabei zweckmäßigerweise in das Verdichterge häuse/Einlaufgehäuse integriert.

Je nach Ausgestaltung kann sich die Verdichternabe bis zur ersten Drossel oder nur bis zur zweiten Drossel erstrecken.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Drossel als variabler Konus und die zweite Drossel als variable Irisblende ausgebildet.

Wenn die Drosseln als variable Irisblenden ausgebildet sind, so können diese in einer Kartusche gelagert sein, die in das Verdichtergehäuse eingelegt wird. Die zwischen den Ausnehmungen des Stellringes angeordneten Stege können strömungsförmig ausgeprägt sein, um den Drall des AGR-Massenstromes zu beeinflussen. Durch die Stege kann der AGR-Massenstrom zusätzlich gerichtet bzw. kontrolliert werden, d.h. seine Verteilung über den Umfang kann durch verschieden breite Stege kontrolliert werden. Es kann sogar Drall mit leitschaufelförmigen Stegen vor dem Verdichter generiert werden.

Bei der Ausbildung mindestens einer Drossel als Irisblende weist vorzugsweise jede Lamelle einer Irisblende einen ersten Zapfen zur drehbaren Lagerung derselben und einen zweiten Zapfen, der in einer Nut des Stellringes geführt ist, auf. Um hierbei das Übersetzungsverhältnis zwischen Irisblende und Stellring bei konstantem Verdrehwinkel des Stellringes zu beeinflussen, werden der Abstand zwischen dem ersten Zapfen und dem zweiten Zapfen (Schwenkzapfen und Gleitzapfen) sowie die radiale Position des zweiten Zapfens verändert. Bei festem Verdrehwinkel des

Stellringes wird eine größere Verdrehung der Lamellen und damit ein schnelleres Schließen der aus den Lamellen gebildeten Irisblende erzielt, wenn der Abstand zwischen dem ersten Zapfen und dem zweiten Zapfen verkleinert wird. Das Herausrutschen des zweiten Zapfens (Gleitzapfens ) aus der entsprechenden Nut des Stellringes wird verhindert, wenn der zweite Zapfen gleichzeitig radial weiter außen an der Lamelle positioniert wird. Soll die Blende bei fest vorgegebenem Drehwinkel des Stellringes langsamer schließen, so muss der Abstand zwischen dem ersten Zapfen und dem zweiten Zapfen vergrößert werden. Der zweite Zapfen kann (muss aber nicht) gleichzeitig weiter innen po sitioniert werden. Schließlich kann auch die Form bzw. Art der Drosseln geändert werden.

Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zwei Drosseln auf, die über zwei voneinander un abhängig drehbare Stellringe verstellbar sind. Bei dieser Ausführungsform hat der erste Stellring nur Löcher für die Drehzapfen (ersten Zapfen) der ersten Irisblende und der zweite Stellring beidseitig Nuten für die Gleitzapfen (zweiten Zapfen) der ersten und zweiten Irisblende. Die zweite Irisblende ist wiederum in den Löchern des Verdichtergehäuses drehbar

(Drehzapfen) gelagert. Werden nun beide Stellringe gleichzeitig gedreht, bleibt die erste Irisblende unverändert, wo hingegen die zweite Irisblende schließt . Wird nur der zweite Stellring bewegt, schließen/öffnen beide Irisblenden gleichzeitig. Durch Über lagerung der Verdrehungen des ersten und zweiten Stellringes sind beliebige Öffnungskombinationen der ersten Irisblende und zweiten Irisblende möglich.

In Weiterbildung sind die zwei voneinander unabhängig drehbaren Stellringe durch ein Trenngehäuse voneinander getrennt. Hierbei beinhaltet der erste Stellring die Nuten für die Gleitzapfen der ersten Irisblende. Der zweite Stellring beinhaltet die Nuten für die Gleitzapfen der zweiten Irisblende. Die zweite Irisblende ist in den Löchern des Verdichtergehäuses drehbar (Drehzapfen) gelagert. Die erste Irisblende ist in den Löchern des Trenn gehäuses drehbar (Drehzapfen) gelagert. Beide Stellringe öffnen und schließen die Irisblenden völlig unabhängig voneinander.

Dabei können AGR-Einsatzschlitze in das Trenngehäuse integriert sein. Der zweite Stellring hat keine AGR-Schlitze mehr.

Zur Steuerung und Optimierung der Einlaufdrossel und Aufteilung des AGR-Massenstromes sowie zur Erhöhung der Verdichterwir kungsgrade bei geschlossenen Drosseln kann es vorteilhaft sein, den Nabenbereich des Verdichterrades über die zweite ver dichternahe Drossel hinaus bis vor die erste Drossel zu ziehen. Bei beiden Ausführungsformen ist zusätzlich wieder eine ringförmige AGR-Einleitung mit variablem Ringquerschnitt (beispielsweise als Spirale oder im Achsnormalschnitt als doppelnierenförmige Geometrie) und/oder düsenförmigem Ein leitschlitz möglich. Durch diese Ausführungsform ist eine besonders homogene Einleitung über den Querschnitt möglich.

Den Nabenkörper bilden hierbei sämtliche im Eintrittsbereich der Verdichterstufe liegenden, die Nabenkontur bildenden Einzel teile. Diese sind beispielsweise Wellenspitze, EinlaufSpinner, Wellenmutter und Verdichterradnabe. Im Fall eines verlängerten Nabenkörpers ist die Länge der Nabe größer als der Abstand der ersten Drossel von der zweiten Drossel.

Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasturbolader für eine derartige Brennkraftmaschine.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen :

Figur 1 eine Schnittansicht des Verdichtereinlassbe- reiches eines Abgasturboladers einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 eine Ansicht wie Figur 1 einer zweiten Ausfüh rungsform;

Figur 3 eine schematische Abwicklung einer direkt ge lagerten Doppeldrossel mit Stellring;

Figur 4 eine räumliche Ansicht eines Stellringes;

Figur 5 eine Schnittansicht des Verdichtereinlassbe- reiches eines Abgasturboladers noch einer an- deren Ausführungsform; Figur 6 eine Schnittansicht entlang Linie A-A in Figur

5;

Figur 7 eine Schnittansicht wie Figur 5 bei einer wei teren Ausführungsform;

Figur 8 eine Schnittansicht entlang Linie A-A in Figur

7;

Figur 9 eine Schnittansicht des Verdichtereinlassbe reiches eines Abgasturboladers noch einer an deren Ausführungsform;

Figur 10 eine Schnittansicht wie Figur 9 einer anderen

Ausführungsform;

Figur 11 eine Schnittansicht wie Figur 9 einer weiteren

Ausführungsform;

Figur 12 eine Schnittansicht wie Figur 11 einer anderen

Ausführungsform;

Figur 13 eine Schnittansicht wie Figur 11 einer anderen

Ausführungsform;

Figur 14 eine Schnittansicht wie Figur 11 einer weite ren Ausführungsform; und

Figur 15 eine Schnittansicht wie Figur 11 noch einer anderen Ausführungsform.

Figur 1 zeigt einen Teil eines Verdichters eines Abgasturboladers mit einem Verdichtereinlauf 6, einer Welle 1 mit einer Wel lenmutter 3, einem Verdichterrad 2 und einer Verdichterspirale 4. Ferner sind ein Gehäuse 7 des Verdichtereinlaufes und ein Verdichtergehäuse 5 dargestellt. Über den Verdichtereinlauf 6 wird Frischluft zugeführt und mithilfe des Verdichterrades 2 verdichtet. Rückgeführtes Abgas wird über eine AGR-Einleitung 10 in den Verdichtereinlassbereich eingeführt. Dies erfolgt über einen AGR-Ringkanal 12.

Im Einlassbereich des Verdichters ist eine Doppeldrossel vorgesehen, mit der sowohl die Zuführung von Frischluft über den Verdichtereinlauf 6 als auch die Rate der Abgasrückführung reguliert werden kann. Diese Doppeldrossel besitzt eine erste Irisdrossel 8 und eine stromab hiervon angeordnete zweite Irisdrossel 9, welche nach Art einer Irisblende ausgebildet sind und Lamellen aufweisen, durch deren Verschwenken der Öff nungsquerschnitt des Verdichtereinlaufes verkleinert bzw. vergrößert werden kann.

Figur 1 zeigt hierbei eine direkt gelagerte Doppelblende (mit ausgefahrenen Lamellen) und mit segmentierter Abgasrückfüh rungseinleitung zwischen den beiden Irisdrosseln 8 und 9. Zwischen diesen Drosseln 8, 9 befindet sich ein drehbarer

Stellring 11, mit dem die Drosseln geöffnet bzw. geschlossen werden können. Die AGR-Einleitung erfolgt hierbei durch den gemeinsamen Stellring 11, der hierzu entsprechende Ausnehmungen 13 bzw. AGR-Einleitschlitze besitzt. Dabei wird der

AGR-Massenstrom über einen ringförmigen Kanal 12 zunächst verteilt und danach radial nach innen durch den Stellring 11 der Blenden eingeleitet.

Die Lagerpunkte für die Lamellen der Irisdrosseln 8, 9 sind hierbei in die benachbarten Gehäuse, nämlich das Einlaufgehäuse und das Verdichtergehäuse 5, integriert. Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform zeigt eine AGR-Doppeldrossel , die sich ebenfalls aus einer ersten Iris drossel 8 und einer zweiten Irisdrossel 9 zusammensetzt. Die Doppeldrossel weist einen geschlitzten Stellring 11 für die Irisdrosseln 8, 9 auf, der von einer Kartusche gehalten wird. Die Irisblenden 8, 9 sind direkt in der Kartusche gelagert. Die Kartusche wird als vormontierte Einheit in das Verdichtergehäuse 5 eingelegt und durch die angrenzenden Gehäuse auf Position gehalten und gegen ein Verdrehen gesichert.

Figur 3 zeigt eine schematische Abwicklung der direkt gelagerten Doppeldrossel mit Stellring 11, der in Figur 1 gezeigt ist. Der Stellring 11 wird zur Verstellung der beiden Irisdrosseln 8, 9 gedreht. Hierbei werden die über Drehzapfen 17 am Verdich tergehäuse 5 und am Gehäuse 7 der Einlaufgeometrie, die beide feststehend sind, drehbar gelagerten Lamellen 15 der zweiten Irisdrossel 9 und Lamellen 14 der ersten Irisdrossel 8 einwärts bzw. auswärts verschwenkt, und zwar über an den Lamellen an geordnete Gleitzapfen 18, die in entsprechende Nuten des Stellringes 11 greifen.

Wie man Figur 3 entnehmen kann, hat der Stellring 11 zwischen einzelnen Stegen entsprechende Ausnehmungen 13, über die die über den Ringkanal 12 eingeführte rückgeführte Abgasmasse durch den Stellring 11 zwischen den Irisdrosseln 8, 9 in den Verdich tereinlauf 6 gelangt.

Figur 4 zeigt eine räumliche Ansicht des Stellringes 11 mit den Ausnehmungen 13, durch die die rückgeführte Abgasmasse in den Verdichtereinlauf 6 gelangt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer direkt gelagerten Doppeldrossel mit gemeinsamem Stellring 11. In Figur 5 ist die Ansteuerung des Stellringes 11 über ein Kop- pelgestänge 19 und einen entsprechenden Aktuator 20 dargestellt. Die rückgeführte Abgasmasse gelangt auch hierbei über die AGR-Einleitung und den Ringkanal 12 in den Raum zwischen den beiden Irisdrosseln 8, 9, in dem sich der Stellring 11 befindet. Die Abgasmasse dringt durch die Ausnehmungen 13 des Stellringes 11 in den Einlassbereich des Verdichters und wird dort zusammen mit der eingeführten Frischluft dem Verdichterrad zugeführt.

Die Schnittansicht der Figur 6 zeigt den Stellring 11 mit den über den Umfang verteilten Ausnehmungen 13, zwischen denen sich entsprechende Stege 25 befinden. Durch diese Stege 25 kann der AGR-Massenstrom zusätzlich gerichtet bzw. kontrolliert werden, d.h. seine Verteilung über den Umfang kann durch verschie denbreite Stege 25 kontrolliert oder es kann sogar Drall mit leitschaufelförmigen Stegen vor dem Verdichter generiert werden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Kartuschenlösung der Doppel drossel mit Stellring 11. Auch hier ist eine entsprechende Ansteuerung des Stellringes über ein Koppelgestänge 19 und einen Aktuator 20 dargestellt. Die Draufsicht (Schnitt A-A) zeigt die Lamellennuten, den Stellring 11 mit AGR-Ausnehmungen (Schlitzen) 13 sowie die Abstandshalter der Kartuschenseitenteile, die gleichzeitig zur Führung des Stellringes 11 dienen.

Die vorstehend beschriebenen und dargestellten Ausführungs formen ermöglichen die Positionierung der verdichternahen Doppeldrossel unmittelbar stromauf des Verdichterrades 2. Die Verdichternabe 22 reicht in allen Fällen nur bis vor die zweite verdichternahe Irisdrossel 9, wie in Figur 10 gezeigt. Die kurze Nabe ist hier mit dem Bezugszeichen 22 versehen.

Zur Steuerung und Optimierung der Einlaufdrosseln und Aufteilung des AGR-Massenstromes sowie zur Erhöhung der Verdichterwir kungsgrade bei geschlossenen Drosseln kann es vorteilhaft sein, den Nabenbereich des Verdichterrades 2 über die zweite ver dichternahe Irisdrossel 9 hinaus bis vor die erste Drossel 8 zu ziehen, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Die entsprechend verlängerte Nabe ist dort mit dem Bezugszeichen 21 versehen.

Neben der normalen Ausführungsform als Doppeldrossel mit einer ersten Irisdrossel 8 und einer zweiten Irisdrossel 9, die hintereinander im Einlassbereich des Verdichters angeordnet sind, ist es möglich, einen variablen Einlaufkonus , der dann als erste Drossel wirkt, und eine variable Blende, die dann als zweite Drossel wirkt, zu kombinieren. In Figur 11 ist eine solche Ausführungsform dargestellt, bei der ein Einlaufkonus 23 mit einer zweiten Irisdrossel 9 der vorstehend beschriebenen Art kombiniert ist. Eine entsprechende Ausführungsform mit ver ändertem Einlaufkonus 23 und Irisdrossel 9 ist in Figur 12 dargestellt .

Noch eine andere Ausführungsform ist in Figur 13 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform können die beiden Drosseln 8, 9 über zwei voneinander unabhängig drehbare Stellringe 11 und 21 verstellt werden. Dabei hat der in der Figur links gezeigte drehbare Stellring 11 nur Löcher für die Gleitzapfen der ersten Iris drossel 8 und der zweite Stellring 21 beidseitig Nuten für die Gleitzapfen der ersten Irisdrossel 8 und zweiten Irisdrossel 9. Die zweite Irisdrossel 9 ist wiederum in den Löchern des Verdichtergehäuses drehbar (Drehzapfen) gelagert. Werden nun beide Stellringe 11 und 21 gleichzeitig gedreht, bleibt die erste Irisdrossel 8 unverändert, wohingegen die zweite Irisdrossel 9 schließt. Wird nur der zweite Stellring 21 bewegt, bewegen sich beide Irisblenden 8, 9 gleichzeitig. Durch Überlagerung der

Verdrehungen des ersten Stellringes 11 und zweiten Stellringes 21 sind beliebige Öffnungskombinationen der ersten Irisdrossel 8 und der zweiten Irisdrossel 9 möglich. Noch eine weitere Ausführungsform einer Doppeldrossel ist in Figur 14 dargestellt. Hierbei besteht die Besonderheit darin, dass die beiden Irisdrosseln 8, 9 über zwei voneinander un abhängig drehbare Stellringe 11, 21 verstellt werden können, die durch ein Trenngehäuse 30 voneinander getrennt sind. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet der erste Stellring 11 die Nuten für die Gleitzapfen der ersten Irisdrossel 8. Der zweite Stellring 21 ist mit den Nuten für die Gleitzapfen der zweiten Irisdrossel 9 versehen. Die zweite Irisdrossel 9 ist in den Löchern des Verdichtergehäuses drehbar (über Drehzapfen) gelagert. Die erste Irisdrossel 8 ist in den Löchern des Trenngehäuses 30 drehbar (Drehzapfen) gelagert. Beide Stellringe öffnen und schließen die Irisdrosseln völlig unabhängig voneinander. Figur 14 zeigt eine Variante, bei der die AGR-Einlassschlitze in das Trenngehäuse 30 integriert sind. Die Ausführungsform der Figur 15 hat keine AGR-Schlitze mehr.




 
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