專利名稱：用于渦輪機(jī)的廢氣門裝置、用于廢氣渦輪增壓機(jī)的渦輪機(jī)、廢氣渦輪增壓機(jī)、機(jī)動(dòng)車以及 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)的廢氣門裝置、用于廢氣渦輪增壓機(jī)的渦輪機(jī)、廢氣渦輪增壓機(jī)、機(jī)動(dòng)車以及用于運(yùn)行這種廢氣渦輪增壓機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)DE 10 2004 041 166 Al描述了用于機(jī)動(dòng)車的渦輪增壓機(jī)的已知的結(jié)構(gòu)，該渦輪增壓機(jī)基本上由徑向渦輪機(jī)以及布置在馬達(dá)吸氣側(cè)中的徑向壓縮機(jī)組成，該徑向壓縮機(jī)通過渦輪增壓機(jī)軸不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與徑向渦輪機(jī)的渦輪耦合。具有較高動(dòng)能以及熱能的廢氣流在運(yùn)行中驅(qū)動(dòng)渦輪，該渦輪通過與渦輪增壓機(jī)軸的耦合使壓縮機(jī)輪處于旋轉(zhuǎn)中。徑向壓縮機(jī)吸入空氣并且壓縮空氣，由此在發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣側(cè)提供比在常規(guī)吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)中相應(yīng)更大量的新鮮空氣并且因此提供更多的氧氣。由此提高了發(fā)動(dòng)機(jī)平均壓力進(jìn)而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，這引起了發(fā)動(dòng)機(jī)的更高的功率輸出。為了調(diào)節(jié)流過渦輪機(jī)的廢氣量可以在渦輪增壓機(jī)以及類似機(jī)構(gòu)的渦輪機(jī)側(cè)安裝所謂的廢氣門閥門。廢氣門閥門是可控制的旁通閥。該旁通閥在調(diào)節(jié)在壓縮機(jī)側(cè)上的加載壓力時(shí)引導(dǎo)一部分所產(chǎn)生的熱廢氣在渦輪機(jī)旁通過直接導(dǎo)入排氣管中。由此能夠防止渦輪增壓機(jī)過高的轉(zhuǎn)速并且與之相聯(lián)系地防止其支承的過載以及防止超過內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械極限以及熱極限。例如借助于廢氣門活門控制流過廢氣門閥門的廢氣量。所述廢氣門活門例如不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在可旋轉(zhuǎn)地支承在渦輪機(jī)殼體中的廢氣門軸上，該廢氣門軸也稱作廢氣門心軸。通過廢氣門軸的在操作杠桿上的線性運(yùn)動(dòng)借助于氣動(dòng)或者電動(dòng)的執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)廢氣門活門的操作。該線性運(yùn)動(dòng)在廢氣門軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由此能夠打開以及關(guān)閉廢氣門閥門。由于較高的廢氣溫度，在渦輪機(jī)殼體中、通常在軸套中滑動(dòng)支承著廢氣門心軸。因?yàn)檩S套以及廢氣門心軸由于它們的不同的材料特性而具有不同的熱膨脹系數(shù)，并且因?yàn)榇送庠趶U氣渦輪增壓機(jī)中必須覆蓋很大的溫度區(qū)域，所以軸套和廢氣門軸之間的滑動(dòng)支承是有間隔的。由此，在這種摩擦副(Reibpartnern)之間沒有平面的，而只有點(diǎn)狀的接觸?；旧袭a(chǎn)生了兩個(gè)支承位置。一方面在滑動(dòng)軸套的配屬于渦輪機(jī)殼體的外側(cè)的端部上、并且另一方面在滑動(dòng)軸套的遠(yuǎn)離渦輪機(jī)殼體的外側(cè)的端部上形成了支承位置。不僅在打開廢氣門閥門時(shí)而且在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)，由杠桿臂的操作力以及由作用到廢氣門活門上的廢氣力產(chǎn)生的法向力作用在所述支承位置上。在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)所述法向力相互疊加并且引起滑動(dòng)軸套中所產(chǎn)生的相對(duì)較高的法向力，這導(dǎo)致了支承位置中非常高的摩擦力矩。在打開廢氣門閥門時(shí)，用于操作杠桿臂的執(zhí)行器必須以特定的力保持廢氣門閥門關(guān)閉，由此剛好由流過廢氣門閥門的廢氣壓開所述廢氣門活門。為此所需的力雖然小于在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)所需的力，但是由操作力以及廢氣力產(chǎn)生的力沿著相同的力作用方向作用在支承位置中并且相互疊加。由此在打開廢氣門閥門時(shí)也在支承位置中產(chǎn)生了不可忽略的摩擦力矩。因?yàn)橛糜诓僮魉霾僮鞲軛U的執(zhí)行器必須克服這種摩擦力矩，所以最大有待克服的摩擦力矩對(duì)于執(zhí)行器的設(shè)計(jì)來說是決定性的。在應(yīng)用以氣動(dòng)觸發(fā)的廢氣門閥門時(shí)，至今為止幾乎不考慮這一點(diǎn)并且有意地容忍以下缺點(diǎn)例如由于執(zhí)行器缺乏閉合力(Zuhaltekraft)而引起較大的泄漏流量并且因此在內(nèi)燃機(jī)的較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)在全負(fù)載時(shí)渦輪增壓機(jī)處于非最佳的工作方式。在用于觸發(fā)廢氣門閥門的電動(dòng)的執(zhí)行器的第一系列應(yīng)用中，為了克服較高的摩擦力矩使用非常強(qiáng)勁的電動(dòng)的執(zhí)行器。然而當(dāng)執(zhí)行器是冷的時(shí)這引起了非常大的力，從而會(huì)導(dǎo)致渦輪增壓機(jī)的損壞。 此外，使用強(qiáng)勁的并且因此也體積龐大的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)導(dǎo)致了較高的成本以及較大的結(jié)構(gòu)空間需求。當(dāng)然要避免這一點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在所述背景下，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于渦輪機(jī)的改善的廢氣門裝置。該任務(wù)按本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1所述特征的廢氣門裝置和/或通過具有權(quán)利要求10所述特征的渦輪機(jī)和/或通過具有權(quán)利要求11所述特征的廢氣渦輪增壓機(jī)和/或通過具有權(quán)利要求12所述特征的機(jī)動(dòng)車和/或通過具有權(quán)利要求13所述特征的方法得到解決。相應(yīng)地提出
一種用于渦輪機(jī)、尤其是用于廢氣渦輪增壓機(jī)的廢氣門裝置，其具有廢氣門閥門、帶有第一支承位置和第二支承位置的廢氣門軸、不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在廢氣門軸上的杠桿臂以及不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在廢氣門軸上的廢氣門活門，其中如此構(gòu)造所述廢氣門閥門從而引導(dǎo)廢氣在渦輪機(jī)旁通過，所述第一支承位置和第二支承位置用于可旋轉(zhuǎn)地支承廢氣門軸， 如此構(gòu)造所述杠桿臂從而在將杠桿臂力施加到杠桿臂上時(shí)使廢氣門軸處于旋轉(zhuǎn)中，所述廢氣門活門控制流過廢氣門閥門的廢氣量并且關(guān)于第一和第二支承位置如此進(jìn)行布置，使得在所述支承位置的至少一個(gè)中在打開和/或關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)由杠桿臂力產(chǎn)生的杠桿臂法向力與由作用到廢氣門活門上的廢氣力產(chǎn)生的廢氣法向力具有相反的力作用方向。一種用于廢氣渦輪增壓機(jī)、尤其是用于機(jī)動(dòng)車的渦輪機(jī)，其具有渦輪機(jī)殼體以及按本發(fā)明的廢氣門裝置，其中廢氣門閥門、第一支承位置以及第二支承位置布置在渦輪機(jī)殼體中。一種尤其用于機(jī)動(dòng)車的、具有按本發(fā)明的渦輪機(jī)的廢氣渦輪增壓機(jī)，其具有布置在渦輪機(jī)殼體中的渦輪、具有壓縮機(jī)殼體的壓縮機(jī)、布置在壓縮機(jī)殼體中的壓縮機(jī)輪以及將壓縮機(jī)輪不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與渦輪連接的渦輪增壓機(jī)軸。一種具有這種廢氣渦輪增壓機(jī)的機(jī)動(dòng)車。一種用于運(yùn)行廢氣渦輪增壓機(jī)的方法，該廢氣渦輪增壓機(jī)具有按本發(fā)明的廢氣門裝置，所述方法具有第一操作模式，在所述第一操作模式中廢氣門活門關(guān)閉，其中在關(guān)閉過程中在第一支承位置上杠桿臂法向力和廢氣法向力沿著相反的力作用方向作用并且大小大致相等，由此在第一支承位置上產(chǎn)生了較小的支承摩擦力矩。此外，現(xiàn)在本發(fā)明的構(gòu)思在于，所述廢氣門軸具有兩個(gè)支承位置并且廢氣門活門關(guān)于第一以及第二支承位置如此布置在廢氣門軸上，從而在打開和/或關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)在所述支承位置的至少一個(gè)中使作用到支承位置中的杠桿臂法向力與相應(yīng)的廢氣法向力具有相反的力作用方向。由此能夠在所涉及的支承位置中使得杠桿臂法向力與廢氣法向力至少部分地抵消。由此顯著降低在相應(yīng)支承位置中的摩擦力矩。由此，利用按本發(fā)明的廢氣門裝置能夠以尺寸更小并且因此更輕以及成本更低廉的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)確保可靠地打開以及關(guān)閉廢氣門閥門。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案以及改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求以及結(jié)合附圖的圖示所作的描述中獲得。在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，所述杠桿臂布置在廢氣門軸的第一端部上，第二支承位置布置在廢氣門的第二端部上，第一支承位置布置在杠桿臂與第二支承位置之間并且廢氣門活門布置在廢氣門軸上的第一支承位置與第二支承位置之間。由此為了實(shí)現(xiàn)最佳的杠桿傳動(dòng)比能夠以有利的方式充分利用廢氣門軸的整個(gè)可供使用的長度。在本發(fā)明的典型的設(shè)計(jì)方案中，所述廢氣門軸在第一支承位置上具有比在第二支承位置上更大的外直徑。由此，在打開廢氣門閥門時(shí)盡可能多地消除第一支承位置中的摩擦力矩。在打開廢氣門閥門時(shí)摩擦作用的增加有利地對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與廢氣的脈動(dòng)的氣體力 (Gaskraft)的脫耦產(chǎn)生影響。由此，顯著改善了按本發(fā)明的廢氣門裝置的調(diào)節(jié)特性并且因此也顯著改善了具有按本發(fā)明的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的調(diào)節(jié)特性。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，所述廢氣門軸具有兩個(gè)可軸向相互插入的單軸，其中在構(gòu)造成空心軸的第一單軸上布置第一支承位置，并且其中在構(gòu)造成實(shí)心軸的第二單軸上布置第二支承位置。由此顯著簡化了廢氣門軸的制造以及可裝配性，由此明顯減少了按本發(fā)明的廢氣門裝置的制造成本。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述第一以及第二支承位置和廢氣門活門沿著廢氣門軸的縱向相互間隔距離地布置。由此可如此有利地調(diào)節(jié)杠桿傳動(dòng)比，使得在至少一個(gè)支承位置中由杠桿力和廢氣力產(chǎn)生的法向力具有相反的力作用方向并且至少部分地相互抵消。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述第一支承位置、第二支承位置以及廢氣門活門沿著廢氣門軸的縱向相互間隔距離地設(shè)置，從而在廢氣門閥門的閉合點(diǎn)中相互抵消所述杠桿臂法向力以及廢氣法向力，在所述閉合點(diǎn)中完全關(guān)閉廢氣門閥門。由此可以在廢氣門閥門的閉合點(diǎn)中以有利的方式明顯降低調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的所需的保持力。由此顯著降低了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的能量消耗，由此提高了具有按本發(fā)明的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的效率。在本發(fā)明的同樣優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述廢氣門閥門通過弧形的中間塊耦合到廢氣門軸上。由此，廢氣門活門的閥體能夠以有利的方式由弧形的中間塊的背面以通常的類型和方式利用鉚釘墊片與中間塊間隔地連接。由此能夠在不增加在用于已知的廢氣門裝置的生產(chǎn)裝置中的匹配花費(fèi)以及成本花費(fèi)的情況下制造按本發(fā)明的廢氣門裝置。由此減少了按本發(fā)明的廢氣門裝置的制造成本。在本發(fā)明的同樣優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述廢氣門活門具有經(jīng)過倒圓的閥體。由此確保了廢氣門閥門的可靠的密封性，由此可靠地防止了廢氣泄漏。由此提高了具有按本發(fā)明的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的效率，因?yàn)樵趦?nèi)燃機(jī)的全負(fù)載運(yùn)行中在較高的轉(zhuǎn)速下所有廢氣量都被引導(dǎo)在廢氣渦輪增壓機(jī)的渦輪機(jī)旁通過。在本發(fā)明的典型的設(shè)計(jì)方案中設(shè)置了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以將杠桿臂力施加到杠桿臂上。該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)確保了廢氣門軸在所希望的位置中的可靠的定位，由此能夠調(diào)節(jié)廢氣門閥門的所希望的開口角度并且因此確保了具有按本發(fā)明的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的性能。在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中設(shè)置了第二運(yùn)行模式，在所述第二運(yùn)行模式中廢氣門閥門完全關(guān)閉，其中如此選擇廢氣門活門的關(guān)閉點(diǎn)，使得杠桿臂法向力與廢氣法向力在第一支承位置中相互抵消。由此能夠以有利的方式將調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)得更小。由此降低了按本發(fā)明的廢氣門裝置的重量、結(jié)構(gòu)空間以及制造成本。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中設(shè)置了第三運(yùn)行模式，在所述第三運(yùn)行模式中打開廢氣門活門，其中在打開過程中杠桿臂法向力與廢氣法向力以相反的力作用方向作用在第一支承位置上，并且廢氣法向力大于杠桿臂法向力，由此在第一支承位置上產(chǎn)生較大的支承摩擦力矩。通過在打開廢氣門閥門時(shí)較大的支承摩擦力矩可以以有利的方式使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與脈動(dòng)的廢氣法向力脫耦。由此顯著改善了具有按本發(fā)明的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的調(diào)節(jié)特性。上面的設(shè)計(jì)方案-只要有意義-可以以任意方式相互組合。


下面根據(jù)在附圖的示意性圖示中說明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。在此，附圖示出
圖1是按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)的俯視圖； 圖2是根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式沿著視線方向II的正視圖； 圖3是根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在打開廢氣門閥門時(shí)的俯視
圖4是按本發(fā)明的廢氣門裝置的另一優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖； 圖5是根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)的簡化視圖6示出了根據(jù)圖5的裝置圍繞ζ軸的力矩平衡情況； 圖7示出了根據(jù)圖5的裝置圍繞y軸的力矩平衡情況； 圖8是廢氣門軸上的摩擦力矩關(guān)于廢氣門閥門上的廢氣壓力的曲線；并且圖9是按本發(fā)明的具有根據(jù)圖1的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓機(jī)的優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。在附圖的圖示中-只要沒有其它說明-相同的部件、元件以及特征設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1示出了按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)的俯視圖。圖1示出了具有廢氣門軸5的廢氣門裝置1，該廢氣門軸具有第一端部14以及第二端部15。該廢氣門軸5也稱作廢氣門心軸。該廢氣門軸5還具有弧形的中間塊18，該中間塊大致垂直地從廢氣門軸5的側(cè)面(Mantelflkhe)中伸出并且畫出90°的弧線直到弧形的中間塊18逐漸變?yōu)榇笾缕叫杏趶U氣門軸5延伸的固定段32，該固定段用于將廢氣門活門10的閥體19固定在廢氣門軸5上。廢氣門活門10的閥體19優(yōu)選隔開地固定在固定段 32上。這種固定例如可以通過鉚釘墊片33實(shí)現(xiàn)。作為替代方案，廢氣門活門的閥體19也可以不用弧形的中間塊18和固定段32不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在廢氣門軸5上。該閥體19 在背離廢氣門軸5的正面上具有經(jīng)過倒圓的、尤其是半球狀的形狀。所述廢氣門軸5具有第一支承位置6以及配屬于廢氣門軸5的第二端部15的第二支承位置7。所述支承位置6、7之一、例如第二支承位置7優(yōu)選構(gòu)造成固定支承，而第一支承位置6例如構(gòu)造成浮動(dòng)支承。由此，可靠地補(bǔ)償了由較高的使用溫度引起的廢氣門軸 5的縱向伸長。所述支承位置6和7例如構(gòu)造成廢氣渦輪增壓機(jī)的渦輪機(jī)殼體中的滑動(dòng)支承位置。所述廢氣門活門10關(guān)于廢氣門軸5的縱向I布置在第一和第二支承位置6、7之間。在廢氣門軸5的第一端部14上設(shè)置在圖1中沒有示出的杠桿臂，利用該杠桿臂可以將轉(zhuǎn)矩施加到廢氣門軸5上。例如通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使可垂直于廢氣門軸5施加到杠桿臂上的杠桿臂力9作用到杠桿臂上。廢氣力12垂直地作用到廢氣門活門10的閥體19上。該廢氣力12由流過圖1中沒有示出的廢氣門閥門并且擠壓到閥體19上的廢氣流產(chǎn)生。該廢氣門閥門優(yōu)選構(gòu)造成廢氣渦輪增壓機(jī)的渦輪機(jī)殼體中的孔，該孔將渦輪機(jī)的渦輪機(jī)入口與內(nèi)燃機(jī)的排氣管連接。通過將所述閥體19優(yōu)選隔開地耦合到廢氣門軸5上，使得該閥體19在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)自動(dòng)地配合到廢氣門閥門的閥座中。由此能夠使得廢氣泄漏最小化。下面解釋按本發(fā)明的廢氣門裝置1在關(guān)閉S廢氣門閥門時(shí)的功能。在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)，杠桿臂力9施加到杠桿臂上，由此使廢氣門軸5處于旋轉(zhuǎn)中。流過廢氣門閥門的廢氣在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)朝閥體19擠壓并且試圖將其從廢氣門閥門的閥座中壓出。廢氣力12就這樣產(chǎn)生了反向于由杠桿臂力9引起的轉(zhuǎn)矩作用到廢氣門軸5上的轉(zhuǎn)矩。由杠桿臂力9引起的杠桿臂法向力11以及反向于杠桿臂法向力11作用的、 由廢氣力12引起的廢氣法向力13作用在第一支承位置6中。由杠桿臂力9引起的杠桿臂法向力27以及由廢氣力12引起的廢氣法向力觀作用在第二支承位置7中。杠桿臂法向力27以及廢氣法向力觀例如具有相同的力作用方向。在此，所述廢氣門活門10沿縱向I如此布置在廢氣門軸5上的第一和第二支承位置6、7之間，從而優(yōu)選在第一支承位置6中所述杠桿臂法向力11和廢氣法向力13具有相反的力作用方向并且至少部分地相互抵消。所述杠桿臂法向力11與廢氣法向力13以優(yōu)選的方式在廢氣門閥門的關(guān)閉點(diǎn)中相互完全抵消，在所述關(guān)閉點(diǎn)中借助于閥體19完全關(guān)閉廢氣門閥門。通過在第一支承位置6上所述杠桿臂法向力11與廢氣法向力13至少部分地相互抵消，在第一支承位置6中略微消除支承法向力引起的摩擦力矩，所述支承法向力是由力11、13引起的。由此能夠?qū)⒂糜谡{(diào)節(jié)廢氣門軸5的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)得更小。圖2示出了根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式沿著視線方向II 的正視圖。圖2示出了具有廢氣門軸5、弧形的中間塊18以及廢氣門活門10的廢氣門裝置 1。廢氣力12作用到廢氣門活門10上。在廢氣門軸5上不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝了杠桿臂8。 杠桿臂8的中間平面42與廢氣門活門10的中間平面43優(yōu)選大致圍成一個(gè)直角。杠桿臂8 例如通過例如為花鍵軸連接的形狀配合連接、例如為焊接的材料配合連接或者例如為夾緊連接的傳力配合連接耦合到廢氣門軸5上。此外，該廢氣門裝置1具有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過耦合件31與杠桿臂8連接。該耦合件31例如構(gòu)造成連桿。所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20優(yōu)選是電動(dòng)的或者氣動(dòng)的執(zhí)行器。內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)控制器30通過數(shù)據(jù)線路四與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20 連接。杠桿臂力9可通過耦合件31由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20施加到杠桿臂8上。通過將杠桿臂力 9施加到杠桿臂8上，使得廢氣門軸5處于旋轉(zhuǎn)中?？梢赃@樣關(guān)閉或者打開廢氣門閥門。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，馬達(dá)控制器30通過數(shù)據(jù)線路四向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20發(fā)出控制指令從而打開或者關(guān)閉廢氣門閥門。圖3示出了根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在打開廢氣門閥門時(shí)的俯視圖。圖3示出了廢氣門軸5連同廢氣門活門10、作用到杠桿臂上的杠桿臂力9以及作用到廢氣門活門10上的廢氣力12。為了簡化示圖，圖3示出了沒有第一和第二支承位置并且沒有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的廢氣門軸5。下面解釋按本發(fā)明的廢氣門裝置1在打開0廢氣門閥門時(shí)的功能。在打開0廢氣門閥門時(shí)，廢氣力12朝廢氣門活門10如此擠壓，從而剛好壓開廢氣門活門10。也就是說，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)必須通過杠桿臂施加杠桿臂力9，該杠桿臂力的大小使得廢氣剛好可以壓開廢氣門活門10。由此，第一或者第二支承位置上的杠桿臂法向力11或者27小于第一或者第二支承位置中的廢氣法向力13或者觀。杠桿臂法向力11和廢氣法向力13以相反的作用方向作用在第一支承位置上并且至少部分地相互抵消。通過在打開0 時(shí)所述杠桿臂法向力11與廢氣法向力13沒有完全抵消，從而在第一支承位置中相對(duì)于關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)產(chǎn)生了更大的摩擦力矩。由此，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以有利的方式與通常脈動(dòng)的廢氣力12脫耦，由此利用按本發(fā)明的廢氣門裝置顯著改善了廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)的調(diào)節(jié)特性。圖4示出了按本發(fā)明的廢氣門裝置的另一優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。圖4示出了具有廢氣門軸5、弧形的中間塊18以及廢氣門活門10的廢氣門裝置 1。此外，圖4示出了第一和第二支承位置6、7，所述第一和第二支承位置布置在僅僅局部地示出的渦輪機(jī)殼體21中。在按本發(fā)明的廢氣門裝置1的這種實(shí)施例中，所述廢氣門軸5在第一支承位置6上的直徑D明顯大于廢氣門軸5在第二支承位置7上的直徑d。為了廢氣門軸5的有利的可裝配性以及成本低廉的可制造性，該廢氣門軸在示出的實(shí)施方式中優(yōu)選由構(gòu)造成空心軸的第一單軸16以及構(gòu)造成實(shí)心軸的第二單軸17組成。在此，第二單軸17 穿過第一單軸16并且與其不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地、例如通過花鍵軸連接部進(jìn)行連接。作為替代方案也可以將廢氣門軸5構(gòu)造成單件的。因?yàn)樵陉P(guān)閉廢氣門閥門時(shí)如前面所述幾乎沒有支承法向力作用在第一支承位置6 上，因?yàn)楦軛U臂法向力與廢氣法向力在第一支承位置中幾乎完全抵消，所以第一支承位置6 的較大的直徑D在關(guān)閉時(shí)幾乎不對(duì)形成摩擦力矩產(chǎn)生影響，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)除了由廢氣力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩外還必須克服該摩擦力矩。在第二支承位置7中通過盡可能小的軸直徑d將摩擦影響保持得很小。相反，如果打開廢氣門閥門，那么第一支承位置6中的支承法向力上升并且由于較大的軸直徑D產(chǎn)生較大的摩擦力矩。由此，在打開廢氣門閥門時(shí)所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以有利的類型和方式與通常脈動(dòng)的廢氣力脫耦，由此能夠顯著改善這種廢氣門裝置1的調(diào)節(jié)特性。
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圖5示出了根據(jù)圖1的按本發(fā)明的廢氣門裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在關(guān)閉廢氣門閥門時(shí)的簡化的透視圖。圖5示出了廢氣門軸5連同第一支承位置6、第二支承位置7、杠桿臂8、弧形的中間塊18以及布置在弧形的中間塊18上的廢氣門活門10。杠桿臂力9作用在杠桿臂8上。 廢氣力12作用到廢氣門活門10上。此外，圖5示出了關(guān)于具有χ軸、y軸以及ζ軸的坐標(biāo)系統(tǒng)44的廢氣門裝置1。所述第一支承位置6構(gòu)造成浮動(dòng)支承并且第二支承位置7構(gòu)造成固定支承。所述廢氣門軸5平行于坐標(biāo)系統(tǒng)44的ζ軸。圖6示出了根據(jù)圖5的裝置圍繞ζ軸的力矩平衡情況。圖6示出了位于坐標(biāo)系統(tǒng)44的ζ軸上的廢氣門軸5連同杠桿臂8以及廢氣門活門10。廢氣力12作用到廢氣門活門10上并且杠桿臂力9作用到杠桿臂8上。在圍繞相當(dāng)于廢氣門軸5的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)B建立力矩平衡時(shí)，利用杠桿臂8的長度b以及相當(dāng)于廢氣力12的圍繞點(diǎn)B起作用的杠桿臂的長度 獲得以下關(guān)系式
權(quán)利要求
1.用于渦輪機(jī)(2)、尤其是用于廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的廢氣門裝置(1)，-具有廢氣門閥門(4)，如此設(shè)計(jì)所述廢氣門閥門，從而引導(dǎo)廢氣在所述渦輪機(jī)(2)旁通過，-具有帶有第一支承位置(6)和第二支承位置(7)的廢氣門軸(5)，所述第一支承位置和第二支承位置用于可旋轉(zhuǎn)地支承所述廢氣門軸(5 )，-具有不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述廢氣門軸(5)上的杠桿臂(8)，如此設(shè)計(jì)所述杠桿臂，從而在將杠桿臂力(9)施加到所述杠桿臂(8)上時(shí)使廢氣門軸(5)處于旋轉(zhuǎn)中，并且-具有不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述廢氣門軸(5)上的廢氣門活門(10)，所述廢氣門活門控制流過所述廢氣門閥門(4)的廢氣量，并且所述廢氣門活門關(guān)于所述第一以及第二支承位置(6、7)如此進(jìn)行布置，從而在所述支承位置(6、7)的至少一個(gè)中在打開(0)和/或關(guān)閉(S)所述廢氣門閥門(4)時(shí)，使得由杠桿臂力(9)產(chǎn)生的杠桿臂法向力(11)與由作用到所述廢氣門活門(10)上的廢氣力(12)產(chǎn)生的廢氣法向力(13)具有相反的力作用方向。
2.按權(quán)利要求1所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述杠桿臂(8)布置在所述廢氣門軸(5)的第一端部(14)上，所述第二支承位置(7) 布置在所述廢氣門軸(5)的第二端部(15)上，所述第一支承位置(6)布置在所述杠桿臂(8) 與第二支承位置(7)之間，并且所述廢氣門活門(10)布置在所述廢氣門軸(5)上的第一支承位置(6 )與第二支承位置(7 )之間。
3.按權(quán)利要求1或2所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述廢氣門軸(5)在所述第一支承位置(6)上具有比在所述第二支承位置(7)上更大的外直徑。
4.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述廢氣門軸(5)具有兩個(gè)可軸向相互插入的單軸(16、17)，其中所述第一支承位置 (6)布置在構(gòu)造成空心軸的第一單軸(16)上，并且其中所述第二支承位置(7)布置在構(gòu)造成實(shí)心軸的第二單軸(17)上。
5.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述第一以及第二支承位置(6、7)和所述廢氣門活門(10)沿著所述廢氣門軸的縱向 (I )相互間隔距離地布置。
6.按權(quán)利要求5所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述第一支承位置(6)、第二支承位置(7)和所述廢氣門活門(10)沿著所述廢氣門軸 (5)的縱向(I )如此相互間隔距離地設(shè)置，從而在所述廢氣門閥門(4)的關(guān)閉點(diǎn)中使所述杠桿臂法向力(11)與廢氣法向力(13)相互抵消，在所述關(guān)閉點(diǎn)中完全關(guān)閉所述廢氣門閥門⑷。
7.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述廢氣門活門(10 )通過弧形的中間塊(18 )耦合到所述廢氣門軸(5 )上。
8.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置， 其特征在于，所述廢氣門活門(10)具有經(jīng)過倒圓的閥體(19)。
9.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置， 其特征在于，設(shè)置了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(20)，通過所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以將所述杠桿臂力(9)施加到所述杠桿臂 (8)上。
10.用于廢氣渦輪增壓機(jī)(3)、尤其是用于機(jī)動(dòng)車的渦輪機(jī)(2)， -具有渦輪機(jī)殼體(21)，并且-具有按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置(1 )，其中所述廢氣門閥門(4)、第一支承位置(6)以及第二支承位置(7)布置在所述渦輪機(jī)殼體(21)中。
11.尤其用于機(jī)動(dòng)車的廢氣渦輪增壓機(jī)(3)，其具有按權(quán)利要求10所述的渦輪機(jī)(2)， 所述廢氣渦輪增壓機(jī)具有-布置在渦輪機(jī)殼體(21)中的渦輪(22)，-帶有壓縮機(jī)殼體(24)的壓縮機(jī)(23)，-布置在壓縮機(jī)殼體(24)中的壓縮機(jī)輪(25)，以及-渦輪增壓機(jī)軸(26 )，所述渦輪增壓機(jī)軸將壓縮機(jī)輪(25 )與渦輪(22 )不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。
12.具有按權(quán)利要求11所述的廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的機(jī)動(dòng)車。
13.用于運(yùn)行廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的方法，所述廢氣渦輪增壓機(jī)具有按權(quán)利要求1到9 中任一項(xiàng)所述的廢氣門裝置(1 )，所述方法具有第一運(yùn)行模式，其中所述廢氣門活門(10)關(guān)閉，其中在關(guān)閉過程中所述杠桿臂法向力(11)與廢氣法向力(13)沿相反的力作用方向作用在所述第一支承位置(6) 上，并且這兩個(gè)法向力的大小大致相同，由此在所述第一支承位置(6)上產(chǎn)生較小的支承摩擦力矩。
14.按權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于，設(shè)置第二運(yùn)行模式，其中所述廢氣門活門(10)完全關(guān)閉，其中如此選擇所述廢氣門活門(10)的閉合點(diǎn)，使得所述杠桿臂法向力(11)與廢氣法向力(13)在所述第一支承位置(6) 中相互抵消。
15.按權(quán)利要求13或14所述的方法， 其特征在于，設(shè)置第三運(yùn)行模式，其中所述廢氣門活門(10)打開，其中在打開過程中所述杠桿臂法向力(11)與廢氣法向力(13)沿相反的力作用方向作用在所述第一支承位置(6)上，并且所述廢氣法向力(13)大于杠桿臂法向力(11)，由此在所述第一支承位置(6)上產(chǎn)生較高的支承摩擦力矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于用于渦輪機(jī)(2)、尤其是用于廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的廢氣門裝置(1)，其具有廢氣門閥門(4)，如此設(shè)計(jì)所述廢氣門閥門，從而引導(dǎo)廢氣在所述渦輪機(jī)(2)旁通過；其具有帶有第一支承位置(6)和第二支承位置(7)的廢氣門軸(5)，所述第一支承位置和第二支承位置用于可旋轉(zhuǎn)地支承所述廢氣門軸(5)；其具有不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在廢氣門軸(5)上的杠桿臂(8)，如此設(shè)計(jì)所述杠桿臂，從而在將杠桿臂力(9)施加到所述杠桿臂(8)上時(shí)使廢氣門軸(5)處于旋轉(zhuǎn)中；并且其具有不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述廢氣門軸(5)上的廢氣門活門(10)，所述廢氣門活門控制流過所述廢氣門閥門(4)的廢氣量，并且所述廢氣門活門關(guān)于所述第一以及第二支承位置(6、7)如此進(jìn)行布置，從而在所述支承位置(6、7)的至少一個(gè)中在打開O和/或關(guān)閉S所述廢氣門閥門(4)時(shí)，使得由所述杠桿臂力(9)產(chǎn)生的杠桿臂法向力(11)與由作用到所述廢氣門活門(10)上的廢氣力(12)產(chǎn)生的廢氣法向力(13)具有相反的力作用方向。本發(fā)明還涉及一種渦輪機(jī)(2)、一種廢氣渦輪增壓機(jī)(3)、一種具有這種廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的機(jī)動(dòng)車以及一種用于運(yùn)行這種廢氣渦輪增壓機(jī)(3)的方法。
文檔編號(hào)F02B37/18GK102575574SQ201080043965
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者C.尤利希, C.斯帕雷爾, R.貝寧, R.赫富爾特 申請(qǐng)人:歐陸汽車有限責(zé)任公司