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Patent Searching and Data


Title:
EXHAUST GAS CONTROL VALVE AND EXHAUST GAS TRACT HAVING AN EXHAUST GAS CONTROL VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206446
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an exhaust gas control valve (19) with a housing (25) having a housing recess (28) with an essentially cylindrical inner housing wall (34) which is interrupted by three communication openings (29, 30, 31) which are arranged offset with respect to one another in a circumferential manner in such a way that a blocking member (24) which is arranged within the housing recess (28) and is rotatable about its central axis (36) can release an exhaust gas passage (44) between at least two of the three communication openings (29, 30, 31) and can cover and thus block at least one of the three communication openings (29, 30, 31). According to the invention, the blocking member (24) for covering one of the communication openings (29, 30, 31) has one of two blocking sections (24a, 24b), between which the exhaust gas passage (44) extends.

Inventors:
HENSCHEL ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/000120
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 16, 2019
Export Citation:
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Assignee:
IHI CHARGING SYSTEMS INT GMBH (DE)
International Classes:
F02B37/02; F02B37/18; F02B37/22; F16K3/26
Foreign References:
DE102006031702A12008-01-10
DE10303777A12004-08-12
DE102015105219A12016-10-13
Attorney, Agent or Firm:
HEEB-KELLER, ANNETTE (DE)
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Claims:
1. Abgassteuerventil (19) mit einem Gehäuse (25), das eine Gehäuseausnehmung (28) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenwand (34) aufweist, die von drei umfangsmäßig versetzt zueinander angeordneten Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31) derart unterbrochen ist, dass ein innerhalb der Gehäuseausnehmung (28) angeordnetes und um deren Zentralachse (36) drehbares Sperrglied (24) einen Abgas-Durchgang (44) zwischen zumindest zwei der drei Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31) freigeben kann und zumindest eine der drei Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31) abdecken und dabei absperren kann,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Sperrglied (24) zum Abdecken von drei Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31 ) zwei Sperrabschnitte (24a, 24b) aufweist, zwischen denen der Abgas-Durchgang (44) verläuft, wobei zum Abdecken einer der Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31 ) einer der zwei Sperrabschnitten (24a; 24b) vorgesehen ist, und wobei die

Kommunikationsöffnungen (29; 30; 31 ) in derselben Querebene angeordnet sind.

2. Abgassteuerventil nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Sperrglied (24) in der im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseausnehmung (28) bezüglich deren Zentralachse (36) in einer axialen Position festgelegt ist und dass der Abgas-Durchgang (44) mittels einer Ausnehmung (43) gebildet ist, die zwischen den beiden Sperrabschnitten (24a, 24b) angeordnet ist.

3. Abgassteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die beiden Sperrabschnitte (24a, 24b) jeweils auf der von der Ausnehmung (43) abgewandten Seite eine Mantelfläche (39) aufweisen, die um die Zentralachse (36) in eine Schwenkstellung geschwenkt werden kann, in der sie einen im Wesentlichen gleichbleibenen Abstand zur zylindrischen Gehäuseinnenwand (34) aufweist.

4. Abgassteuerventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausnehmung (43) zwei Ein- bzw. Austrittsbereiche (45, 46) aufweist, die in einer Querebene unterschiedlich groß sind, auf der die Zentralachse (36) senkrecht steht.

5. Abgassteuerventii nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die drei Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31 ) zumindest teilweise in derselben Querebene angeordnet sind, auf der die Zentralachse (36) senkrecht steht.

6. Abgassteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sperrabschnitte (24a, 24b) bewegungsfest mit einer Schwenkwelle (37) verbunden sind, die zum Drehen der Sperrabschnitte (24a, 24b) um die Zentralachse (36) an einem axialen Ende (40) der Sperrabschnitte (24a, 24b) angeordnet ist.

7. Abgassteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich die erste Kommunikationsöffnung (29) an deren umfangsmäßig größtem

Öffnungsquerschnitt über einen Winkel von zirka 80° erstreckt, dass sich

umfangsmäßig der ersten Kommunikationsöffnung (29) ein erster zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand (34) anschließt, der sich über einen Winkel (ß) von zirka 80° erstreckt, dass sich umfangsmäßig dem ersten zylindrischen Abschnitt die zweite Kommunikationsöffnung (30) anschließt, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig der zweiten Kommunikationsöffnung (30) ein zweiter zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand (34) anschließt, der sich über einen Winkel (y) von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig dem zweiten zylindrischen Abschnitt die dritte Kommunikationsöffnung (31) anschließt, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig der dritten Kommunikationsöffnung ein dritter zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand (34) anschließt, der sich über einen Winkel (ö) von zirka 80° erstreckt, dass sich dem dritten zylindrischen Abschnitt die erste Kommunikationsöffnung (29) anschließt und dass sich die beiden Sperrabschnitte (24a, 24b) jeweils über einen Winkel von 80° erstrecken.

8. Abgastrakt mit einem Abgassteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

in die erste Kommunikationsöffnung (29) ein erster Kanal (20) führt, der in

Strömungsverbindung mit einem ersten Abgaskrümmer (3) und einer ersten Flut (17) einer Turbine (35) eines Abgasturboladers (7) steht, dass in die zweite

Kommunikationsöffnung (30) ein zweiter Kanal (21 ) führt, der in

Strömungsverbindung mit einem zweiten Abgaskrümmer (4) und einer zweiten Flut (18) der Turbine (35) steht, dass die dritte Kommpnikationsöffnung (31 ) zu einem Umgehungskanal (22) führt, über den das Abgas ein Turbinenrad (14) der Turbine (35) umgehen kann und dass das Sperrglied (24) in eine erste Schaltstellung gedreht werden kann, in der der Abgas-Durchgang (44) zwischen der ersten

Kommunikationsöffnung (29) und der zweiten Kommunikationsöffnung (30) freigegeben ist, wohingegen die dritte Kommunikationsöffnung (31 ) von einem Sperrabschnitt (24a) gesperrt ist.

9. Abgastrakt nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Sperrglied (24) in eine zweite Schaltstellung gedreht werden kann, in der ein Sperrabschnitt (24b) einen Abgasstrom zwischen der ersten Kommunikationsöffnung (29) und der zweiten Kommunikationsöffnung (30) sperrt, sodass Abgas vom ersten Abgaskrümmer (3) ausschließlich zur ersten Flut (17) geführt wird, wohingegen Abgas vom zweiten Abgaskrümmer (4) ausschließlich zur zweiten Flut (18) geführt wird.

10. Abgastrakt nach einem der Ansprüche 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Sperrglied (24) in eine dritte Schaltstellung gedreht werden kann, in der der Abgas-Durchgang zwischen sämtlichen drei Kommunikationsöffnungen (29, 30, 31 ) freigegeben ist.

Description:
IHI Charging Systems International GmbH

Abgassteuerventil und Abgastrakt mit einem Abgassteuerventil

Die Erfindung betrifft ein Abgassteuerventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ferner betrifft die Erfindung gemäß Patentanspruch 8 einen Abgastrakt mit einem Abgassteuerventil.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2015 105 219 A1 geht ein Abgastrakt mit einem Abgassteuerventil mit einem Gehäuse hervor. Das Gehäuse weist eine

Gehäuseausnehmung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenwand auf, die von drei umfangsmäßig versetzt zueinander angeordneten Kommunikationsöffnungen derart unterbrochen ist, dass ein innerhalb der Gehäuseausnehmung angeordnetes und um deren Zentralachse drehbares Sperrglied einen Abgas-Durchgang zwischen zwei der drei Kommunikationsöffnungen schaffen kann, die in Verbindung mit zwei Fluten einer Turbine eines Abgasturboladers stehen, der fachsprachlich als Dual-Scroll- Abgasturbolader bezeichnet wird. Eine dritte Kommunikationsöffnung kann dabei abgedeckt und abgesperrt werden, sodass auch ein mit der dritten

Kommunikationsöffnung verbundener Umgehungskanal abgesperrt werden kann, der fachsprachlich auch als Bypasskanal oder Wastegate-Kanal bezeichnet wird.

Mit Hilfe eines derartigen Abgassteuerventils ist es möglich, bei bestimmten

Betriebspunkten des Abgasturboladers, insbesondere bei Betriebspunkten aufweisend große Strömungsmengen, die Turbine vollständig oder teilweise zu umgehen und deren Turbinenrad durch Schließen oder Verbinden der Fluten strömungsgünstig zu

beaufschlagen, sodass ein effizienterer Betrieb des Abgasturboladers ermöglicht ist.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2014 009 873 U1 ist ein Abgassteuerventil bekannt, das die Grundform eines Rohrs aufweist und somit auch als Einstelltrommel aufgefasst werden kann. Aus den beiden Fluten wird jeweils an einem Ende der

Einstelltrommel Abgas in die Einstelltrommel eingeleitet. Das Abgas wird im Inneren der Einstelltrommel jeweils bis zu einer Flutenverbindungsöffnung weitergeleitet. Nachdem Abgas durch die Flutenverbindungsöffnungen geströmt ist, kann ein Druckausgleich zwischen Abgas aus den beiden Fluten stattfinden. Danach wird das Abgas der Turbine zugeführt. Weiter weist die Einstelltrommel für jede der beiden Fluten eine

Bypassdurchtrittsöffnung auf. Die Einstelltrommel ist symmetrisch um eine Mitte in Längsrichtung der Einstelltrommel aufgebaut. Zwischen den beiden Enden und zwischen den Flutenverbindungsöffnungen, die jeweils einer der Fluten zugeordnet sind, ist eine Trennwand angeordnet, welche die Fluten innerhalb der Einstelltrommel voneinander separiert. Die Einstelltrommel weist eine Welle auf, die an der Trennwand befestigt ist. Auf diese Weise ist die Einstelltrommel an beiden Enden in Lagern für die jeweiligen Wellen gelagert. In nachteilhafter Weise wird das Abgas aus den Fluten entlang der gelagerten Welle geführt, die somit thermisch hoch belastet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere für einen Abgastrakt mit einem Abgasturbolader ein kostengünstiges und robustes Abgassteuerventil bereitzustellen, das nur wenig Strömungsverluste mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Abgassteuerventils mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe mit Hilfe eines Abgastrakts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Abgassteuerventil umfasst ein Gehäuse, das eine

Gehäuseausnehmung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenwand aufweist. Die Gehäuseinnenwand ist von drei umfangsmäßig versetzt zueinander angeordneten Kommunikationsöffnungen derart unterbrochen, dass ein innerhalb der Gehäuseausnehmung angeordnetes und um deren Zentralachse drehbares Sperrglied einen Abgas-Durchgang zwischen zumindest zwei der drei Kommunikationsöffnungen freigeben kann. Das Sperrglied kann zumindest eine der drei Kommunikationsöffnungen abdecken und dabei absperren. Das Sperrglied weist zum Abdecken der einen

Kommunikationsöffnung einen von zwei Sperrabschnitten auf, zwischen denen der Abgas-Durchgang verläuft. In vorteilhafter Weise lassen sich somit zwei Sperrabschnitte über den Umfang des Sperrglieds relativ gleichmäßig verteilen, sodass auch die drei korrespondierenden Kommunikationsöffnungen relativ gleichmäßig über den Umfang der zylindrischen Gehäuseinnenwand verteilt werden können. Je nach umfangsmäßiger Aufteilung der Kommunikationsöffnungen ist es möglich, einen relativ geraden - d.h. unverwinkelten - Abgas-Durchgang zu verwirklichen.

Die Sperrabschnitte lassen sich kostengünstig fertigen. Bei dem erfindungsgemäßen Abgassteuerventil werden nur wenige Dichtungen benötigt, was mit einem geringen Herstellungsaufwand einhergeht.

Infolge der zylindrischen Form und der damit einhergehenden geringen Anforderungen an die Fertigungstoleranzen ist das Abgassteuerventil kostengünstig herzustellen.

Da lediglich eine Rotationsbewegung zur Positionierung des Sperrgliedes notwendig ist, ist die Gefahr eines Verklemmens des Sperrgliedes aufgrund von Hebelkräften, welche am Sperrglied auftreten könnten, sofern dieses bspw. in Form einer Klappe ausgestaltet ist, wie sie üblicherweise bei Wastegate-Ventilen auftreten, reduziert.

Insofern ist das erfindungsgemäße Abgassteuerventil besonders robust und , verschleißarm und benötigt nur eine geringe Betätigungskraft, sodass der Aktuator zur Betätigung des Abgassteuerventils kostengünstig, klein und leicht ausgeführt sein kann.

Bei einem Dual-Scroll-Abgasturbolader ist eine robuste Konstruktion des

Abgassteuerventils besonders vorteilhaft infolge der erhöhten Aufladung und Abgaslast.

Bei einer Ausführungsform des Abgassteuerventils ist das Sperrglied in der zylindrischen Gehäuseausnehmung bezüglich deren Zentralachse in einer axialen Position festgelegt und der Abgas-Durchgang wird mittels einer Ausnehmung zwischen den beiden

Sperrabschnitten gebildet.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Abgassteuerventils ist vorgesehen, dass die beiden Sperrabschnitte jeweils auf der von der Ausnehmung abgewandten Seite eine Mantelfläche aufweisen, die um die Zentralachse in eine Schwenkstellung geschwenkt werden kann, in der sie einen im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur

zylindrischen Gehäuseinnenwand aufweist.

In vorteilhafter Weise kann die Ausnehmung zwei Ein- bzw. Austrittsbereiche aufweisen, die in einer Querebene zur Zentralachse unterschiedlich groß sind. Bei einer axial kurzen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassteuerventils sind die drei Kommunikationsöffnungen zumindest teilweise in derselben Querebene angeordnet, auf der die Zentralachse senkrecht steht.

Bei einer besonders einfach zu lagernden Ausführungsform des Abgassteuerventils sind die Sperrabschnitte bewegungsfest mit einer Schwenkwelle verbunden, die zum Drehen der Sperrabschnitte um die Zentralachse an einem axialen Ende der Sperrabschnitte angeordnet ist.

Bei einem Abgassteuerventil mit einer besonders verlustarmen Strömungsführung ist vorgesehen, dass sich die erste Kommunikationsöffnung an deren umfangsmäßig größtem Öffnungsquerschnitt über einen Winkel von zirka 80° erstreckt, dass sich umfangsmäßig der ersten Kommunikationsöffnung ein erster zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand anschließt, der sich über einen Winkel von zirka 80° erstreckt, dass sich umfangsmäßig dem ersten zylindrischen Abschnitt die zweite

Kommunikationsöffnung anschließt, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig der zweiten Kommunikationsöffnung ein zweiter zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand anschließt, der sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig dem zweiten zylindrischen Abschnitt die dritte Kommunikationsöffnung anschließt, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt, dass sich umfangsmäßig der dritten Kommunikationsöffnung ein dritter zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand anschließt, der sich über einen Winkel von zirka 80° erstreckt, dass sich dem dritten zylindrischen Abschnitt die erste Kommunikationsöffnung anschließt und dass sich die beiden Sperrabschnitte jeweils über einen Winkel von 80° erstrecken.

Gemäß Patentanspruch 8 findet das erfindungsgemäße Abgassteuerventil insbesondere Anwendung bei einem Abgastrakt, bei dem vorgesehen ist, dass in die erste

Kommunikationsöffnung ein erster Kanal führt, der in Strömungsverbindung mit einem ersten Abgaskrümmer und einer ersten Flut eines Turbinenrades eines Abgasturboladers steht, dass in die zweite Kommunikationsöffnung ein zweiter Kanal führt, der in

Strömungsverbindung mit einem zweiten Abgaskrümmer und einer zweiten Flut des Turbinenrades steht, dass die dritte Kommunikationsöffnung zu einem Umgehungskanal führt, über den das Abgas das Turbinenrad umgehen kann und dass das Sperrglied in eine erste Schaltstellung gedreht werden kann, in der es einen Abgasstrom zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung sperrt, sodass Abgas vom ersten Abgaskrümmer ausschließlich zur ersten Flut geführt wird, wohingegen Abgas vom zweiten

Abgaskrümmer ausschließlich zur zweiten Flut geführt wird. Die Einbindung des erfindungsgemäßen Abgassteuerventils in einen Abgastrakt ermöglicht gegenüber einer Lösung mit einem separaten Fluten-Verbindungsventil die Verwendung von weniger Komponenten.

Bei einem erfindungsgemäßen Abgastrakt hat das Abgassteuerventil nur wenig oder sogar keinen negativen Einfluss auf die Leistung. Die Leckage und der Verschleiß sind vernachlässigbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Abgastrakt können die Kommunikationsöffnungen zu den Fluten optimal für den jeweiligen Anwendungsfall angeordnet sein, sodass der

Konstrukteur eine hohe Designfreiheit hat.

Infolge einer direkten Lagerung des Abgassteuerventils können die Abgaskräfte besonders gut übertragen werden. Dabei haben die Abgaskräfte keinen Einfluss auf die kinematischen Komponenten des Abgassteuerventils und des Aktuators, der

insbesondere elektrisch ausgeführt sein kann.

Bei abgesperrtem Umgehungskanal hält das Abgas das Abgassteuerventil enger geschlossen und erhöht die Leistung der Turbine und des Verdichters.

Außerdem ist eine Neigung zur Geräuschentwicklung wie bspw. Klappern oder Rasseln, welches bei üblichen Wastegate-Ventilen auftreten kann, ebenfalls reduziert. Auch weist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung aufgrund ihrer Flächendichtung eine gute Dichtwirkung auf.

Ein weiterer Vorteil ist eine schnellere und sichere Einstellung des Sperrgliedes, so dass bei Betrieb eines Verbrennungsmotors, der einen Abgasturbolader mit einem

erfindungsgemäßen Abgassteuerventil aufweist, eine schnelle Anpassung des Betriebs des Abgasturboladers an den Bedarf des Verbrennungsmotors sichergestellt ist.

Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise aufgrund der schnellen Anpassung an den Bedarf des Verbrennungsmotors eine Reduzierung des Kraftstoffbedarfs und damit eine Reduzierung von Emissionen des Verbrennungsmotors.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrglied in eine zweite Schaltstellung gedreht werden, in der der Abgas-Durchgang zwischen der ersten

Kommunikationsöffnung und der zweiten Kommunikationsöffnung freigegeben ist, wohingegen die dritte Kommunikationsöffnung vom Sperrglied gesperrt ist.

Bei sehr hoher Drehzahl des Verbrennungsmotors mit entsprechend hoher

Abgasgeschwindigkeit ist es von Vorteil, wenn beim Abgastrakt vorgesehen ist, dass das Sperrglied in eine dritte Schaltstellung gedreht werden kann, in der der Abgas-Durchgang zwischen sämtlichen drei Kommunikationsöffnungen freigegeben ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen Abgastrakt mit einem

Verbrennungsmotor, einem Abgasturbolader und einem Abgassteuerventil mit einem Sperrglied, das sich in einer ersten Schaltstellung befindet,

Fig. 2 den Abgastrakt aus Fig. 1 , wobei sich das Sperrglied in einer zweiten

Schaltstellung befindet,

Fig. 3 den Abgastrakt aus Fig. 1 und 2, wobei sich das Sperrglied in einer dritten

Schaltstellung befindet und Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht das Sperrglied aus Fig. 1 bis Fig. 3 mitsamt einer Welle und einem Aktuator zum Drehen der Welle.

Der in Fig. 1 dargestellte Verbrennungsmotor 1 , der als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgeführt sein kann, weist einen Abgastrakt 2 auf. Im Betrieb saugt der

Verbrennungsmotor 1 über einen nicht näher dargestellten Frischluftstrang

Verbrennungsluft an, die nach einer unter Zufuhr von Kraftstoff erfolgten Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 als Abgas über den Abgastrakt 2 abgeführt wird.

Der Abgastrakt 2 umfasst einen mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenen ersten Abgaskrümmer 3 und einen ebenfalls mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenen zweiten Abgaskrümmer 4, wobei dem ersten Abgaskrümmer 3 eine erste Abgasleitung 5 und dem zweiten Abgaskrümmer 4 eine zweite Abgasleitung 6 zugeordnet ist.

An einem von dem Verbrennungsmotor 1 abgewandten Ende der ersten Abgasleitung 5 ist ein Abgasturbolader 7 positioniert, welcher ein Ladergehäuse 8 aufweist, das einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 9, einen durchströmbaren

Luftführungsabschnitt 10 und einen Lagerabschnitt 11 umfasst, wobei der

Luftführungsabschnitt 10 im Frischluftstrang und der Abgasführungsabschnitt 9 im Abgastrakt 2 angeordnet sind. Der Lagerabschnitt 11 ist zwischen dem

Luftführungsabschnitt 10 und dem Abgasführungsabschnitt 9 positioniert.

Der Abgasturbolader 7 weist zusätzlich zum Ladergehäuse 8 ein Laufzeug 12 auf, welches ein Verdichterrad 13 zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft umfasst. Ferner umfasst der Abgasturbolader 7 eine Turbine 35 mit einem Turbinenrad 14 zur Expansion von Abgas. Das Verdichterrad 13 ist über eine Welle 15 drehfest mit dem Turbinenrad 14 verbunden, sodass die Einheit aus Turbinenrad 14, Welle 15 und

Verdichterrad 13 gemeinsam um eine Drehachse 16 rotieren kann. Das Verdichterrad 13 ist im Luftführungsabschnitt 10, das Turbinenrad 14 ist im Abgasführungsabschnitt 9 und die Welle 15 ist im Lagerabschnitt 11 drehbar angeordnet.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird das Turbinenrad 14 als Folge einer Beaufschlagung durch das Abgas des Verbrennungsmotors 1 in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei mit Hilfe der Welle 15 das Verdichterrad 13 ebenfalls in Rotation versetzt wird, so dass es Frischluft bzw. Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet. Zur Verbesserung des Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 7, insbesondere bei niedrigen Lasten und Drehzahlen des Verbrennungsmotors 1 , ist der

Abgasführungsabschnitt 9 zweiflutig ausgebildet, wobei zwei Fluten 17, 18 in der für die „Dual-Scroll· 1 -Abgasturbolader üblichen Bauweise angeordnet sind. Dabei ist die erste Abgasleitung 5 mit der ersten Flut 17 des Abgasführungsabschnitts 9 und die zweite Abgasleitung 6 mit der zweiten Flut 18 des Abgasführungsabschnitts 9 verbunden. Die erste Flut 17 ist von der zweiten Flut 18 durch eine nicht näher dargestellte gehäusefeste Flutentrennwand im Abgasführungsabschnitt 9 abgetrennt ausgeführt.

In einer Variante weist der Abgasführungsabschnitt 9 zusätzlich eine variable

Turbinengeometrie zur weiteren Verbesserung des Betriebsverhaltens auf.

Dem Abgastrakt 2 ist stromauf des Turbinenrades 14 ein Abgassteuerventil 19

zugeordnet, mit dessen Hilfe ein Aufstauen von Abgas vor dem Turbinenrad 14 und/oder eine Anströmung des Turbinenrades 14 steuerbar ist.

Dem Abgassteuerventil 19 ist als Verbindung mit der ersten Abgasleitung 5 ein erster Kanal 20 zugeordnet, welcher stromauf des Turbinenrades 14 von der ersten

Abgasleitung 5 abzweigend ausgebildet ist. Eine Verbindung des Abgassteuerventils 19 mit der zweiten Abgasleitung 6 ist als ein stromauf des Turbinenrades 14 von der zweiten Abgasleitung 6 abzweigender zweiter Kanal 21 ausgebildet. Außerdem weist das

Abgassteuerventil 19 eine Verbindung in Form eines Umgehungskanals 22 auf, der nachfolgend auch als dritter Kanal bezeichnet wird, welcher in den Abgasauslass 23 führt.

Zum Umblasen des Abgases von der ersten Abgasleitung 5 in die zweite Abgasleitung 6 wird mit Hilfe des Abgassteuerventils 19 das Abgas aus dem ersten Kanal 20 in den zweiten Kanal 21 umgeleitet. Zum Abblasen von Abgas am Turbinenrad 14 vorbei, wird mit Hilfe der Regelvorrichtung 19 das Abgas aus dem ersten Kanal 20 und dem zweiten Kanal 21 in den dritten Kanal 22 und schließlich zum Abgasauslass 23 geführt.

Das Abgassteuerventil 19 ist im Abgastrakt 2 an unterschiedlichen Stellen integrierbar. Vorteilhafterweise ist das Abgassteuerventil 19 in den Abgasführungsabschnitt 9 integriert, sodass stromauf des Turbinenrades 14 Abgas aus der ersten Flut 17 in die zweite Flut 18 umgeleitet bzw. umgeblasen und/oder Abgas aus den beiden Fluten 17, 18 am Turbinenrad 14 vorbei abgeblasen werden kann. Positive Strömungseffekte, welche aufgrund der Um- und/oder Abblasung auftreten, können aufgrund der kurzen

Strömungswege zum Turbinenrad 14 genutzt werden.

Das Abgassteuerventil 19 umfasst

- ein Sperrglied 24 mit zwei Sperrabschnitten 24a, 24b und

- ein Ventilgehäuse 25, das eine Gehäuseausnehmung 28 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenwand 34 aufweist.

Die Gehäuseinnenwand 34 ist von drei umfangsmäßig versetzt zueinander angeordneten Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 unterbrochen. In die erste Kommunikationsöffnung 29 führt der erste Kanal 20, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Abgaskrümmer 3 und der ersten Flut 17 der Turbine 35 steht. In die zweite Kommunikationsöffnung 30 führt der zweite Kanal 21 , der in Strömungsverbindung mit dem zweiten Abgaskrümmer 4 und der zweiten Flut 18 der Turbine 35 steht. Die dritte Kommunikationsöffnung 31 führt in den Umgehungskanal 22, über den das Abgas das Turbinenrad 14 umgehen kann.

Im Folgenden wird das Abgassteuerventil 19 näher erläutert.

Die Gehäuseausnehmung 28 weist eine Zentralachse 36 auf, die bei idealisierter

Betrachtung deckungsgleich ist mit einer Drehachse des Sperrglieds 24, das somit um die Zentralachse 36 drehbar innerhalb der Gehäuseausnehmung 28 angeordnet und axial unverschiebbar gegenüber dem Ventilgehäuse 25 ist. Das aus Fig. 4 näher ersichtliche Sperrglied 24 weist die beiden Sperrabschnitte 24a, 24b auf, die sich jeweils über einen Winkel a von 80° (Fig. 3) erstrecken.

Zwischen den beiden Sperrabschnitten 24a, 24b bildet sich eine Ausnehmung 43.

Die beiden Sperrabschnitte 24a, 24b sind bewegungsfest mit einer Schwenkwelle 37 ausgeführt und weisen bezüglich der Zentralachse 36 sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung die Form eines Rohrsegmentes auf. Dabei sind die Sperrabschnitte 24a, 24b aus einem Teil gefertigt mit der Schwenkwelle 37, die als Vollzylinder ausgeführt ist, von dessen einem Ende 40 aus sich die beiden Sperrabschnitte 24a, 24b zungenartig und parallel zur Zentralachse 36 in Richtung vom Vollzylinder weg erstrecken. Die

Mantelfläche 38 des Vollzylinders geht absatzlos in die Mantelfläche 39 des jeweiligen Sperrabschnittes 24a, 24b über. Diese Mantelflächen 39 sind auf der von der

Ausnehmung 43 abgewandten Seite der Sperrabschnitte 24a, 24b angeordnet. Mithin können die Sperrabschnitte 24a, 24b um die Zentralachse 36 in eine Schwenkstellung geschwenkt werden, in der die Mantelflächen 39, die den Sperrabschnitten 24a, 24b zugehörig sind, einen im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur zylindrischen Gehäuseinnenwand 34 aufweisen.

Die Schwenkwelle 37 mit dem Sperrglied 24 ist an deren anderem Ende 41 mittels eines Aktuators 42 in drei Schaltstellungen und Zwischenstellungen drehbar. Vom Aktuator 42 wird heißes Abgas ferngehalten, das durch die Ausnehmung 43 strömt, die somit einen Abgas-Durchgang 44 bildet. Mithin stellt die als Vollzylinder ausgeführte Schwenkwelle 37 ein Trennelement dar, das das heiße Abgas blockiert.

In Fig. 1 bis Fig. 3 ist das Sperrglied 24 jeweils in einer der drei Schaltstellungen dargestellt, die es gegenüber dem Ventilgehäuse 25 bzw. den drei

Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 einnehmen kann.

In Fig. 1 bis Fig. 3 ist das Abgassteuerventil 19 in einer Querebene dargestellt, auf der die Zentralachse 36 senkrecht steht. Sämtliche drei Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 sind in derselben Querebene angeordnet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Ausnehmung 43 in dieser Querebene zwei Ein- bzw. Austrittsbereiche 45, 46 aufweist, die

unterschiedlich groß sind.

Die erste Kommunikationsöffnung 29 erstreckt sich über einen Winkel von zirka 80°. Umfangsmäßig schließt sich der ersten Kommunikationsöffnung 29 ein erster

zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand 34 an, der sich über einen Winkel ß von zirka 80° erstreckt. Umfangsmäßig schließt sich dem ersten zylindrischen Abschnitt die zweite Kommunikationsöffnung 30 an, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt. Umfangsmäßig schließt sich der zweiten Kommunikationsöffnung 30 ein zweiter zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand 34 an, der sich über einen Winkel g von zirka 40° erstreckt. Umfangsmäßig schließt sich dem zweiten zylindrischen Abschnitt die dritte Kommunikationsöffnung 31 an, die sich über einen Winkel von zirka 40° erstreckt. Umfangsmäßig schließt sich der dritten Kommunikationsöffnung 31 ein dritter

zylindrischer Abschnitt der Gehäuseinnenwand 34 an, der sich über einen Winkel d von zirka 80° erstreckt. Dem dritten zylindrischen Abschnitt schließt sich die erste

Kommunikationsöffnung 29 an.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Abgastrakt 2 befindet sich das Abgassteuerventil 19 in der ersten Schaltstellung.

Dabei ist der Abgas-Durchgang 44 zwischen der ersten Kommunikationsöffnung 29 und der zweiten Kommunikationsöffnung 30 freigegeben wobei die erste

Kommunikationsöffnung 29 zur Hälfte von dem einen Sperrabschnitt 24b abgedeckt ist, wohingegen die zweite Kommunikationsöffnung 30 vollständig freigegeben ist. Die dem Umgehungskanal 22 zugeordnete Kommunikationsöffnung 31 ist hingegen vollständig abgedeckt, sodass der Umgehungskanal 22 abgesperrt ist.

Fig. 2 zeigt das Abgassteuerventil 19 in einer zweiten Schaltstellung, in der ein

Abgasstrom zwischen der ersten Kommunikationsöffnung 29 und der zweiten

Kommunikationsöffnung 30 gesperrt wird, sodass Abgas vom ersten Abgaskrümmer 3 ausschließlich zur ersten Flut 17 geführt wird, wohingegen Abgas vom zweiten

Abgaskrümmer 4 ausschließlich zur zweiten Flut 18 geführt wird. Die dem

Umgehungskanal 22 zugeordnete Kommunikationsöffnung 31 ist vollständig vom

Sperrabschnitt 24a abgedeckt, sodass der Umgehungskanal 22 abgesperrt ist.

Fig. 3 zeigt das Abgassteuerventil 19 in einer dritten Schaltstellung, in der der Abgas- Durchgang 44 zwischen sämtlichen drei Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 freigegeben ist. Dabei ist jede der drei Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 vollständig von den Sperrabschnitten 24a, 24b freigehalten.

Neben den drei vorstehend beschriebenen Schaltstellungen kann das Sperrglied 24 auch noch eine unendliche Anzahl von Zwischenstellungen zwischen den drei gezeigten Schaltstellungen einnehmen, sodass die Sperrabschnitte die Kommunikationsöffnungen 29, 30, 31 mehr oder weniger weit freigeben, wodurch eine feine Regulierung des Übergangs von einem Betriebsmodus in den anderen Betriebsmodus ermöglicht wird. Dadurch kann ein sprungfreier Betrieb des Abgasturboladers 7 verwirklicht werden. Insofern werden ein sprunghafter Abfall und ein sprunghafter Anstieg einer Drehzahl des Abgasturboladers 7 verhindert. Sowohl die Sperrabschnitte als auch das Ventilgehäuse können aus Stahl, Grauguss oder einem keramischen Werkstoff hergestellt sein.

Das Ventilgehäuse 25 kann auch in einem anderen Gehäuse integriert sein,

beispielsweise dem Gehäuse des Verbrennungsmotors.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Sperrglied als Vollwelle ausgeführt, die von einer Querbohrung durchsetzt ist, innerhalb derer der Abgas-Durchgang gebildet wird.