DE102004003210A1

DE102004003210A1 - Inlet compressor for a combustion engine has compressor wheel in axial channel with additional radial channel and blocking devices having eccentric cam operation

Info

Publication number: DE102004003210A1
Application number: DE102004003210A
Authority: DE
Inventors: Uli Dipl.-Ing. Sofan
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-11

Abstract

An inlet compressor for a combustion engine comprises a compressor wheel (2) in an axial channel (5) with combustion air opening and a radial channel (15). An actuator (12) operated by an eccentric cam (26,28) adjusts channel openings through blocking devices (9,14,17) one of which (9) is spring-loaded. An independent claim is also included for an exhaust gas turbocharger comprising a compressor as above.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem axialen Verdichtereinlasskanal drehbar gelagerten Verdichterrad, mit welchem aus einem Verbrennungsluftkanal durch wenigstens eine im Strömungsquerschnitt einstellbare und stromauf des Verdichterrades angeordnete Axialluftöffnung in den axialen Verdichtereinlasskanal zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimierbar ist, und mit einem stromauf des Verdichterrades in den Verdichtereinlasskanal radial einmündenden Zusatzkanal, in dessen Mündungsbereich in den Verdichtereinlasskanal wenigstens eine im Strömungsquerschnitt einstellbare Radialluftöffnung angeordnet ist, um durch Zufuhr von Verbrennungsluft das Verdichterrad zu treiben, wobei die Strömungsquerschnitte der Axialluftöffnung und der Radialluftöffnung mittels verstellbarer, durch wenigstens einen Aktuator betätigbare Sperrorgane einstellbar sind, wobei ein Sperrorgan für die Axialluftöffnung und ein weiteres Sperrorgan für die Radialluftöffnung vorgesehen ist und das weitere Sperrorgan gegen das eine Sperrorgan verstellbar und in eine seiner Endstellungen, gegen das eine Sperrorgan durch ein Federelement federbelastet ist, gemäß der Gattung von Anspruch 1.The Invention is based on a compressor in the intake tract of an internal combustion engine, with a rotatably mounted in an axial compressor inlet passage Compressor, with which from a combustion air duct through at least one in the flow cross-section adjustable and arranged upstream of the compressor impeller Axialluftöffnung in combustion air supplied to the axial compressor inlet passage increased Boost pressure is compressible, and with an upstream of the compressor wheel in the compressor inlet channel radially opening additional channel, in whose mouth area in the compressor inlet channel at least one in the flow cross-section adjustable radial air opening is arranged to supply the combustion air by supplying combustion air to drive, the flow cross sections the axial air opening and the radial clearance by means of adjustable actuatable by at least one actuator Locking elements are adjustable, with a locking member for the Axialluftöffnung and another barrier for the radial air opening is provided and the further locking member against the one locking member adjustable and in one of its end positions against which a locking device is spring-loaded by a spring element, according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Verdichter ist in der bisher unveröffentlichten DE 102 527 67.9 beschrieben, der als Bestandteil eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine in deren Ansaugtrakt angeordnet ist. Der Abgasturbolader umfasst weiterhin eine von Abgasen angetriebene Abgasturbine, welche den Verdichter treibt. Der Verdichter verdichtet angesaugte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck und weist in dem axialen Verdichtereinlasskanal ein drehbar gelagertes Verdichterrad auf, welches axial zugeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Druck verdichtet. Parallel zum Verdichtereinlasskanal verläuft der separat ausgebildete Zusatzkanal im Verdichtergehäuse, der in Höhe des Verdichterrades radial in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Über den Zusatzkanal kann ebenfalls Verbrennungsluft zugeführt werden, die unmittelbar auf die Radschaufeln des Verdichterrades auftrifft und dadurch dem Verdichterrad einen antreibenden Drehimpuls versetzt, der insbesondere in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit niedriger Last für ein erhöhtes Drehzahlniveau des Laders sorgt. Stromauf des Verdichterrades befindet sich im Bereich einer Abzweigung einer Zufuhrleitung zum Verdichtereinlasskanal und dem Zusatzkanal als Stellglied ein einstellbarer Kolben, über den die jeweiligen Luftmassenströme in den axialen Verdichtereinlasskanal bzw. den Zusatzkanal steuerbar sind.Such a compressor is in the previously unpublished DE 102 527 67.9 described, which is arranged as part of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine in the intake. The exhaust gas turbocharger further comprises an exhaust gas driven exhaust gas turbine, which drives the compressor. The compressor compresses intake combustion air to an increased boost pressure and has a rotatably mounted compressor wheel in the axial compressor inlet passage, which compresses axially supplied combustion air to an elevated pressure. Parallel to the compressor inlet passage of the separately formed additional channel runs in the compressor housing, which opens at the level of the compressor radially into the compressor inlet passage. Combustion air can also be supplied via the additional duct, which impinges directly on the vanes of the compressor wheel and thereby displaces the compressor wheel with a driving angular momentum, which ensures an increased speed level of the supercharger, in particular in operating states of the internal combustion engine. Upstream of the compressor wheel is located in the region of a branch of a supply line to the compressor inlet passage and the additional channel as an actuator adjustable piston, via which the respective air mass flows in the axial compressor inlet channel and the additional channel can be controlled.

Dem Verdichter genügt ein einziger Aktuator, um in Abhängigkeit des aktuellen Last- und Betriebszustandes der Brennkraftmaschine sowohl den Kolben im Verdichtereinlasskanal als auch einen Axialschieber im Mündungsbereich des Zusatzkanals in den Verdichtereinlasskanal zu verstellen. Die Einstellung erfolgt dadurch, dass der Kolben im Verdichtereinlasskanal in einer definierten Bewegungsphase den Axialschieber im Mündungsbereich von Zusatzkanal zum Verdichtereinlasskanal beaufschlagt, wodurch die Stellbewegung des Kolbens auf den Axialschieber übertragen und dieser verstellt wird. Der Kolben übernimmt somit die zusätzliche Funktion eines Stellgliedes für den Axialschieber. Auf einen weiteren Aktuator kann verzichtet werden. Mit nur einem Aktuator können beim Verdichter folglich zwei separate Sperrorgane betätigt werden, was grundsätzlich dadurch ermöglicht wird, dass die Einstellung des Kolbens im Verdichtereinlasskanal und die Einstellung des Axialschiebers im Mündungsbereich des Zusatzkanals in unterschiedlichen Last- und Betriebszuständen erfolgen, denen unterschiedliche Stellbewegungen des Kolbens zugeordnet werden.the Compressor is enough a single actuator to depend on the current load and operating state of the internal combustion engine both the piston in the compressor inlet passage and an axial slide in the mouth area to adjust the additional channel in the compressor inlet channel. The Adjustment is made by the piston in the compressor inlet channel in a defined movement phase the axial slide in the mouth area charged by additional channel to the compressor inlet passage, whereby transmit the adjusting movement of the piston to the axial slide and this is adjusted. The piston thus takes over the additional Function of an actuator for the axial slide. On another actuator can be dispensed with. With only one actuator can Consequently, when the compressor is operated, two separate blocking elements are actuated. which basically allows that is the setting of the piston in the compressor inlet duct and the setting of the axial slide in the mouth region of the additional channel in different load and operating conditions carried out, which assigned to different actuating movements of the piston become.

Die Einstellung des Axialschiebers findet vorzugsweise bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine statt, bei denen im Ansaugkanal üblicherweise ein Unterdruck herrschen muss, was durch einen sogenannten Kaltluftturbinenbetrieb zu realisieren ist, bei dem die Verbrennungsluft zweckmäßig ausschließlich über den Zusatzkanal geleitet wird und unter einem Drall auf das Verdichterrad auftrifft, welches hierdurch eine Drehbeschleunigung erfährt.The Adjustment of the axial slide is preferably at low Loads of the internal combustion engine instead, where in the intake usually A negative pressure must prevail, what by a so-called cold air turbine operation is to realize, in which the combustion air expediently exclusively on the Additional channel is passed and under a twist on the compressor wheel impinges, which thereby experiences a spin.

Bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine dagegen ist der Kolben im Verdichtereinlasskanal mehr oder weniger weit geöffnet, so dass die Verbrennungsluft unmittelbar axial durch den Verdichtereinlasskanal dem Verdichterrad zugeführt wird, das in dieser Betriebsweise von einem separaten Antrieb betätigt wird, insbesondere von der Abgasturbine, welche im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet sein kann und von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine betrieben wird.at higher Loads of the internal combustion engine, however, is the piston in the compressor inlet more or less widely open, such that the combustion air is directly axially through the compressor inlet passage fed to the compressor which is operated by a separate drive in this mode, in particular of the exhaust gas turbine, which in the exhaust system of the internal combustion engine can be arranged and from the pressurized exhaust gases of the Internal combustion engine is operated.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Betätigung der Sperrorgane auf möglichst einfache Weise erfolgt.Of the present invention is based on the object, a compressor of the type mentioned continue to develop such that the operation of the locking members on preferably simple way.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.According to the invention this Problem solved by the characterizing features of claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gemäß der Erfindung betätigt der Aktuator die Sperrorgane mittels einer Nockeneinrichtung mit exzentrischen Nocken. Ein solcher Nockentrieb ist einfach und kostengünstig aufgebaut. Außerdem können je nach Geometrie der Nocken beliebige Öffnungs- und Schließcharakteristiken der Axialluft- und der Radialluftöffnung eingestellt werden.According to the invention actuated the actuator the locking members by means of a cam device with eccentric Cam. Such a cam drive is simple and inexpensive. Besides, you can ever according to the geometry of the cam any opening and closing characteristics the axial and radial air openings are adjusted.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the invention possible.

Besonders bevorzugt ist an einer von einem Antriebsmotor des Aktuators drehbetätigbaren Nockenwelle wenigstens ein erster Nocken zur Betätigung des einen Sperrorgans und wenigstens ein zweiter Nocken zur Betätigung des weiteren Sperrorgans gehalten. Beispielsweise ist dem einen Sperrorgan eine zumindest teilweise umlaufende erste Nockenfläche zugeordnet ist, innerhalb welcher der erste Nocken derart zwangsgeführt ist, dass bei zwei gegenläufigen Halbumdrehungen der Nockenwelle das eine Sperrorgan eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Im weiteren kann das weitere Sperrorgan gegen das eine Sperrorgan durch das am einen Sperrorgan und am weiteren Sperrorgan abgestützte Federelement federbelastet und mit einer zweiten Nockenfläche derart versehen sein, dass bei einem Zusammenwirken des zweiten Nockens mit der zweiten Nockenfläche das weitere Sperrorgan gegen die Wirkung des Federelements von dem einen Sperrorgan unter Öffnung oder Vergrößerung des Strömungsquerschnitts der Axialluftöffnung und unter Verkleinerung oder Schließung des Strömungsquerschnitts der Radialluftöffnung weg drängbar ist. Durch die genannten Maßnahmen kann die Nockenwelle in jeweils nur einer Drehrichtung zum Öffnen bzw. zum Schließen der Axialluftöffnung und der Radialluftöffnung angetrieben werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, entweder dem axialen Vollast-Luftstrom anteilig Radialluft beizumengen und hierdurch die Pumpgrenze zu verschieben, oder den Strömungsquerschnitt der Radialluftöffnung vollständig zu verschließen, um die Wirbelverluste zwischen dem rotierenden Verdichterrad und dem weiteren Sperrorgan zu minimieren.Especially preferred is rotatably actuated on one of a drive motor of the actuator Camshaft at least a first cam for actuating the one locking member and at least one second cam for actuating the further blocking member held. For example, the one blocking member is at least one partially encircling first cam surface is assigned within which the first cam is forcibly guided in such a way that with two opposite half revolutions the camshaft is the one locking device a reciprocating motion performs. In addition, the further locking member against the one locking member by the spring element supported on a blocking element and on the further blocking element spring loaded and provided with a second cam surface such that in an interaction of the second cam with the second cam surface the further blocking member against the action of the spring element of the one Barrier under opening or enlargement of the Flow area the axial air opening and by reducing or closing the flow cross-section the radial clearance pushable away is. By the measures mentioned can the camshaft in each case only one direction of rotation to open or to close the axial air opening and the radial clearance are driven. This results in the possibility of either the axial Full-load air flow proportionally to add radial air and thereby to shift the surge line, or the flow cross-section of the radial clearance completely close, around the swirl losses between the rotating compressor wheel and to minimize the further blocking member.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.Further advantageous measures are indicated in the remaining subclaims.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt:One embodiment the invention is shown in the drawing. In the drawing shows:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verdichters gemäß der Erfindung in einer Leerlaufstellung; 1 a schematic sectional view of a preferred embodiment of a compressor according to the invention in an idle position;

2 eine Draufsicht auf den Verdichter von 1 in der Leerlaufstellung; 2 a plan view of the compressor of 1 in neutral position;

3 eine schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in einer unteren Teillaststellung; 3 a schematic sectional view of the compressor of 1 in a lower part load position;

4 eine schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in einer oberen Teillaststellung; 4 a schematic sectional view of the compressor of 1 in an upper part load position;

5 eine schematische Schnittdarstellung des Verdichters von 1 in einer Volllaststellung; 5 a schematic sectional view of the compressor of 1 in a full load position;

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are the same components with the same reference numerals.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Der in 4 dargestellte Verdichter 1 wird insbesondere in Brennkraftmaschinen eingesetzt und ist zweckmäßig Teil eines Abgasturboladers, bei dem die im Abgasstrang angeordnete Abgasturbine über eine Welle 4 das Verdichterrad 2 im Verdichtergehäuse 22 antreibt, das drehbar in einem Verdichtereinlasskanal 5 gelagert ist. Die aus einem vorgelagerten, im Verdichtergehäuse 22 angeordneten Luftsammelraum 6 über eine Axialluftöffnung 7 in den axialen Verdichtereinlasskanal 5 gelangende Verbrennungsluft wird von den rotierenden Verdichterradschaufeln 3 auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet und radial über einen Diffusor in einen Luftsammelraum 13 im Verdichtergehäuse 22 abgeleitet, von dem aus die komprimierte Verbrennungsluft üblicherweise zunächst in einem Ladeluftkühler gekühlt und anschließend unter Ladedruck in die Zylinder der Brennkraftmaschine geleitet wird. Die Rotationsachse des Verdichterrades 2 ist mit der Verdichterachse 11 identisch, die auch zugleich die Längsachse des Verdichtereinlasskanals 5 ist. Der vorgelagerte Luftsammelraum 6 ist als Ringraum ausgebildet und weist gegenüber der Verdichterachse 11 einen radialen Abstand auf. Die Axialluftöffnung 7, welche Teil des Verdichtereinlasskanals 5 ist und über die die Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 6 in Pfeilrichtung 8 in den Verdichtereinlasskanal 5 strömt, ist halbaxial ausgerichtet und schließt mit der Verdichterachse 11 einen Winkel ein. Axial in Pfeilrichtung 10 verschieblich ist in dem Verdichtereinlasskanal 5 ein Sperrorgan 9 angeordnet, bei dessen axialer Bewegung der Querschnitt der Axialluftöffnung 7 zwischen einer in 5 dargestellten Öffnungsstellung und einer Schließstellung (3) zu verschieben ist, in welcher die Axialluftöffnung 7 vollständig abgesperrt ist und ein Übertritt von Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 6 in den Verdichtereinlasskanal 5 über diese Axialluftöffnung 7 unterbunden ist. Bei der Überführung von der axialen Öffnungsposition bis zum Erreichen der axialen Schließposition legt das Sperrorgan 9 einen axialen Stellweg zurück. Das Sperrorgan 9 wird mit Hilfe eines Aktuators 12 axial verschoben. In Öffnungsstellung ist die Axialluftöffnung 7 zwischen der Außenkontur des Sperrorgans 9 und einem Axialschieber 14 gebildet, der ebenfalls in Achsrichtung verschoben werden kann und einen axial verlaufenden, radial jedoch außerhalb des Verdichtereinlasskanals 5 verlaufenden Zusatzkanal 15 gegenüber dem Verdichtereinlasskanal 5 abtrennt. Der Zusatzkanal 15 kommuniziert einenends ebenfalls mit dem Luftsammelraum 6 und mündet anderenends über eine Radialluftöffnung 16 radial in Höhe des Verdichterrades 2 in den Verdichtereinlasskanal 5. Die über den Zusatzkanal 15 zugeführte Verbrennungsluft trifft näherungsweise radial auf die Verdichterradschaufeln 3 auf und beaufschlagt diese mit einer Drallströmung, die einen das Verdichterrad antreibenden Impuls bewirkt. Zur Verbesserung der Drallwirkung ist in der Radialluftöffnung 16 ein Drallgitter 17 angeordnet, welches beispielsweise über den Umfang des Drallgitters 17 verteilte Leitschaufeln aufweist, die der radial angesaugten Verbrennungsluft einen definierten Strömungswinkel aufprägen.The in 4 shown compressor 1 is used in particular in internal combustion engines and is expedient part of an exhaust gas turbocharger, in which the exhaust gas turbine arranged in the exhaust line via a shaft 4 the compressor wheel 2 in the compressor housing 22 which rotates in a compressor inlet passage 5 is stored. The from an upstream, in the compressor housing 22 arranged air collecting space 6 via an axial air opening 7 in the axial compressor inlet channel 5 passing combustion air is from the rotating compressor blades 3 compressed to an increased boost pressure and radially through a diffuser in an air collection chamber 13 in the compressor housing 22 derived, from which the compressed combustion air is usually first cooled in a charge air cooler and then passed under boost pressure in the cylinder of the internal combustion engine. The axis of rotation of the compressor wheel 2 is with the compressor axis 11 identical, which also at the same time the longitudinal axis of the compressor inlet channel 5 is. The upstream air collection room 6 is designed as an annulus and faces the compressor axis 11 a radial distance. The axial air opening 7 , which is part of the compressor inlet channel 5 is and over which the combustion air from the air collection room 6 in the direction of the arrow 8th in the compressor inlet channel 5 flows, is semi-axially aligned and closes with the compressor axis 11 an angle. Axial in the direction of the arrow 10 is displaceable in the compressor inlet channel 5 a barrier organ 9 arranged in its axial movement of the cross section of the axial air opening 7 between an in 5 illustrated open position and a closed position ( 3 ), in which the axial air opening 7 is completely shut off and a transfer of combustion air from the air collection chamber 6 in the compressor inlet channel 5 over this Axialluftöffnung 7 under is bound. When transferring from the axial opening position to reaching the axial closing position sets the locking member 9 an axial travel back. The barrier organ 9 is done with the help of an actuator 12 moved axially. In the open position is the Axialluftöffnung 7 between the outer contour of the obturator 9 and an axial slide 14 formed, which can also be moved in the axial direction and an axially extending, but radially outside of the compressor inlet channel 5 extending additional channel 15 opposite the compressor inlet duct 5 separates. The additional channel 15 also communicates with the air collection room at one end 6 and flows at the other end over a radial air opening 16 radially in the amount of the compressor wheel 2 in the compressor inlet channel 5 , The over the additional channel 15 supplied combustion air impinges approximately radially on the compressor wheel blades 3 and acts on these with a swirl flow, which causes a pulse driving the compressor wheel. To improve the twist effect is in the radial air opening 16 a vortex grid 17 arranged, for example, over the circumference of the swirl lattice 17 has distributed guide vanes, which impose a defined flow angle of the radially sucked combustion air.

Axialschieber 14 und Drallgitter 17 bilden gemeinsam ein weiteres Sperrorgan, über das der Strömungsquerschnitt der Radialluftöffnung 16 zwischen einem in 1 dargestellten minimalen und einem und in 3 dargestellten maximalen Strömungsquerschnitt zu verstellen ist. Dieser minimale radiale Strömungsquerschnitt kann auch gleich Null sein, wie 5 zeigt. Die Verstellung des Strömungsquerschnitts der Radialluftöffnung 16 erfolgt durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 14 in Pfeilrichtung 18.axial slide 14 and swirl lattice 17 together form another blocking element, via which the flow cross-section of the radial air opening 16 between one in 1 represented minimum and one and in 3 Adjusted maximum flow cross-section is to adjust. This minimum radial flow area may also be zero, such as 5 shows. The adjustment of the flow cross section of the radial air opening 16 takes place by an axial displacement of the axial slide 14 in the direction of the arrow 18 ,

Der Axialschieber 14 ist in einem Führungsring 45 verschieblich gelagert, der wiederum fest mit dem Verdichtergehäuse 22 verbunden ist. Es kann auch auf den Führungsring 45 verzichtet werden, da der Axialschieber 14 verdichterradseitig vom Leitschaufelring 17 und nockenseitig durch den in den Kolben 9 ragenden Stößel 38 geführt wird. Eine entsprechende Auslegung der Steuernocken-Kinematik verhindert ein vollständiges Austauchen der Leitschaufeln 17 aus den Konturöffnungen 20 des Axialschiebers 14. Zur Überführung aus der in 3 dargestellten radialen Öffnungsstellung in die in 5 gezeigte radiale Schließstellung wird der Axialschieber 14 entgegen der Federkraft des Federelementes 34 verschoben.The axial slide 14 is in a leadership ring 45 slidably mounted, in turn, fixed to the compressor housing 22 connected is. It can also be on the guide ring 45 be waived, since the axial slide 14 compressor wheel side of the guide vane ring 17 and cam side through the in the piston 9 projecting pestle 38 to be led. A corresponding design of the control cam kinematics prevents complete emersion of the guide vanes 17 from the contour openings 20 of the axial slide 14 , To transfer from the in 3 illustrated radial opening position in the in 5 shown radial closed position is the axial slide 14 against the spring force of the spring element 34 postponed.

In 1 und 3 ist das eine Sperrorgan 9 axial in seine Schließstellung verstellt, in welcher die Axialluftöffnung 7 des Verdichtereinlasskanals 5 abgesperrt ist. Das Sperrorgan 9 ist als Sperrstempel oder Kolben ausgebildet, wobei in der Sperrstellung die Außenkontur des Sperrorgans 9 die Außenkontur des Axialschiebers 14 berührt, so dass die Axialluftöffnung 7 geschlossen ist.In 1 and 3 is that a barrier organ 9 axially adjusted to its closed position, in which the Axialluftöffnung 7 of the compressor inlet channel 5 is locked. The barrier organ 9 is designed as a locking ram or piston, wherein in the blocking position, the outer contour of the locking member 9 the outer contour of the axial slide 14 touched, so that the axial air opening 7 closed is.

Erfindungsgemäß betätigt der Aktuator, beispielsweise ein Elektromotor die Sperrorgane 9, 14, 17 mittels einer Nockeneinrichtung 24 mit exzentrischen Nocken 26, 28. Hierzu ist an einer von einem elektrischen Antriebsmotor drehbetätigbaren Nockenwelle 30 des Aktuators 12 wenigstens ein erster Nocken 26 zur Betätigung des einen Sperrorgans 9 und wenigstens ein zweiter Nocken 28 zur Betätigung des weiteren Sperrorgans 14, 17 gehalten, wobei die Nockenwelle 30 senkrecht zur Betätigungsrichtung der beiden Sperrorgane 9, 14, 17 und der erste und der zweite Nocken 26, 28 auf der Nockenwelle 30 um 180 Grad zueinander versetzt angeordnet sind. Vorzugsweise trägt die Nockenwelle 30 zwei erste Nocken 26, die einen zweiten Nocken 28 unmittelbar axial umschließen.According to the invention actuates the actuator, such as an electric motor, the locking members 9 . 14 . 17 by means of a cam device 24 with eccentric cams 26 . 28 , For this purpose, on one of an electric drive motor drehbetätigbaren camshaft 30 of the actuator 12 at least a first cam 26 for actuating the one locking member 9 and at least a second cam 28 for actuating the further blocking member 14 . 17 held, with the camshaft 30 perpendicular to the direction of actuation of the two locking members 9 . 14 . 17 and the first and second cams 26 . 28 on the camshaft 30 arranged offset by 180 degrees to each other. Preferably, the camshaft carries 30 two first cams 26 that have a second cam 28 enclose directly axially.

Das eine Sperrorgan 9 umfasst eine zumindest teilweise umlaufende erste Nockenfläche 32, vorzugsweise in Form einer inneren Begrenzungsfläche eines im wesentlichen rechteckförmigen Innenraums, entlang welcher die ersten Nocken 26 derart zwangsgeführt sind, dass bei einer Halbumdrehung der Nockenwelle 30 das eine Sperrorgan 9 in eine axiale hin- und hergehende Bewegung ausführen kann.The one blocking organ 9 includes an at least partially circumferential first cam surface 32 , preferably in the form of an inner boundary surface of a substantially rectangular interior, along which the first cams 26 are forcibly guided so that at a half turn of the camshaft 30 the one blocking organ 9 can perform in an axial reciprocating motion.

Das weitere Sperrorgan 14, 17 ist gegen das eine Sperrorgan 9 durch das am einen Sperrorgan 9 und am weiteren Sperrorgan 14, 17 abgestützte Federelement 34 federbelastet und mit einer zweiten Nockenfläche 36 derart versehen, dass bei einem Zusammenwirken des zweiten Nockens 28 mit der zweiten Nockenfläche 36 das weitere Sperrorgan 14, 17 gegen die Wirkung des Federelements 34 von dem einen Sperrorgan 9 weg in Richtung einer Öffnung oder Vergrößerung des Strömungsquerschnitts der Axialluftöffnung 7 drängbar ist. Hierzu weist der Axialschieber 14 beispielsweise einen in den Kolben 9 ragenden Stößel 38 auf, an dessen tellerförmigem Kopf 40 die zweite Nockenfläche 36 ausgebildet ist. Das Federelement 34 ist dann einerseits am Kolben 9 und andererseits am Kopf 40 des Stößels 38 abgestützt.The further blocking organ 14 . 17 is against the one blocking organ 9 through the at the one locking organ 9 and at the further barrier organ 14 . 17 supported spring element 34 spring loaded and with a second cam surface 36 provided such that in an interaction of the second cam 28 with the second cam surface 36 the further blocking organ 14 . 17 against the action of the spring element 34 from the one blocking organ 9 away in the direction of an opening or enlargement of the flow cross section of the axial air opening 7 is urgent. For this purpose, the axial slide 14 for example, one in the piston 9 projecting pestle 38 on, on its plate-shaped head 40 the second cam surface 36 is trained. The spring element 34 is then on the one hand on the piston 9 and on the other hand on the head 40 of the plunger 38 supported.

Vor diesem Hintergrund ist die Funktionsweise des Verdichters 1 wie folgt:
In 1 ist der Verdichter 1 in der Leerlaufposition der Brennkraftmaschine gezeigt, bei welcher ein relativ geringer Strömungsquerschnitt durch die Radialluftöffnung 16 vorhanden ist, wie der einzelne Strömungspfeil veranschaulicht. Diese Stellung entspricht auch im wesentlichen einer Notluft-Stellung, in welchem der durch die Radialluftöffnung 16 noch vorhandene Strömungsquerschnitt auch bei ausgefallener Steuerung oder ausgefallenem Elektromotor noch einen Notluftbetrieb des Verdichters 1 gewährleistet. Zum Herbeiführen der Leerlauf- bzw. Notluftstellung werden die ersten Nocken 26 in eine rechte Totpunktlage verstellt, um den Kolben 9 in Richtung Axialschieber 14 zu verstellen, an welchem er unter vollständigem Verschluss der Axialluftöffnung 7 anliegt. Demgegenüber ist in dieser Stellung der diametral gegenüberliegende zweite Nocken 28 wirkungslos. Er erstreckt sich in einen Zylinderraum 42 des Verdichtergehäuses 22, innerhalb dessen der Kolben 9 axial verstellt wird.Against this background is the operation of the compressor 1 as follows:
In 1 is the compressor 1 shown in the idle position of the internal combustion engine, in which a relatively small flow cross-section through the radial clearance opening 16 is present, as the single flow arrow illustrates. This position also corresponds essentially to an emergency air position, in which the through the radial air opening 16 still existing flow cross section even with failed control or failed electric motor nor an emergency air operation of the compressor 1 guaranteed. To bring about the idling or emergency air position, the first cams 26 adjusted to a right dead center to the piston 9 in the direction of axial slide 14 to adjust, at which he under complete closure of the axial air opening 7 is applied. In contrast, in this position, the diametrically opposed second cam 28 ineffective. It extends into a cylinder space 42 of the compressor housing 22 inside which the piston 9 is adjusted axially.

In 3 ist dann eine Situation gezeigt, bei welcher zur verbrennungsmotorischen Lasterhöhung der Elektromotor weiter bestromt wird, um die Nockenwelle 30 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn um 90 Grad zu drehen, wodurch der Kolben 9 durch die Zwangsführung der ersten Nocken 26 an der inneren Begrenzungsfläche 32 des rechteckförmigen Innenraums vom Verdichterrad 2 weg – in 2 nach links – bewegt wird. Der Axialschieber 14 folgt allerdings dem Kolben 9 unter Anlage an ihm durch die Wirkung des zwischen dem Axialschieber 14 und dem Kolben 9 angreifenden Federelements 34. Die Verstellung des Axialschiebers 14 kann dabei soweit erfolgen, bis er einen maximalen Strömungsquerschnitt der Radialluftöffnung 16 freigibt bzw. bis der Axialschieber 14 gegen seinen Öffnungsanschlag fährt, d.h., wenn der Nocken 28 die Anlagefläche 36 des Kopfes 40 berührt.In 3 is then shown a situation in which the internal combustion engine load increase the electric motor is further energized to the camshaft 30 for example, to turn 90 degrees counterclockwise, causing the piston 9 through the positive guidance of the first cam 26 on the inner boundary surface 32 the rectangular interior of the compressor wheel 2 away - in 2 to the left - is moved. The axial slide 14 follows, however, the piston 9 under attachment to it by the action of the between the axial slide 14 and the piston 9 engaging spring element 34 , The adjustment of the axial slide 14 can be done so far until it reaches a maximum flow cross section of the radial air opening 16 releases or until the axial slide 14 moves against its opening stop, ie when the cam 28 the contact surface 36 Of the head 40 touched.

Bei einer weiteren Lastaufschaltung gemäß 4 wird die Nockenwelle 30 weiter gegen den Uhrzeigersinn angetrieben und verschiebt den Kolben 9 über die ersten Nocken 26 weiter zurück in den Zylinderraum 42. Gleichzeitig drückt der zweite Nocken 28 gegen den Kopf 40 des Stößels 38 und schiebt den Axialschieber 14 gegen das sich verkürzende und eine Druckfedervorspannkraft erzeugende Federelement 34 in eine die Radialluftöffnung 16 verschließende Richtung. Dabei hebt Axialschieber 14 vom Kolben 9 ab, wodurch ein Strömungsquerschnitt durch die Axialluftöffnung 7 freigegeben wird. Folglich wird der Strömungsquerschnitt durch die Radialluftöffnung 16 verkleinert und derjenige durch die Axialluftöffnung 7 erzeugt bzw. vergrößert.In a further load application according to 4 becomes the camshaft 30 driven further counterclockwise and shifts the piston 9 over the first cams 26 back to the cylinder room 42 , At the same time, the second cam pushes 28 against the head 40 of the plunger 38 and pushes the axial slide 14 against the shortening and a compression spring biasing force generating spring element 34 in a the radial air opening 16 closing direction. This raises axial slide 14 from the piston 9 from, creating a flow cross section through the Axialluftöffnung 7 is released. As a result, the flow area becomes through the radial clearance 16 reduced and the one through the Axialluftöffnung 7 generated or enlarged.

In 5 ist schließlich die Vollastposition gezeigt, in welcher die Nockenwelle 30 gegenüber der Leerlaufstellung von 1 um 180 Grad im Gegenuhrzeigersinn gedreht ist. Der Kolben 9 ist von den ersten Nocken 26 in Richtung eines Bodens 44 des Zylinderraumes 42 verschoben, welcher gleichzeitig einen linken Anschlag für den Kolben 9 bilden kann, so dass der Strömungsquerschnitt durch die Axialluftöffnung 7 maximal ist. Hingegen drängt der zweite, nun in seiner Totpunktlage befindliche Nocken 28 den Stößel 38 maximal nach rechts und verschiebt somit den Axialschieber 14 in eine Position, in welcher dieser die Radialluftöffnung 16 vollständig verschließt.In 5 Finally, the full load position is shown, in which the camshaft 30 opposite the neutral position of 1 rotated 180 degrees counterclockwise. The piston 9 is from the first cams 26 in the direction of a floor 44 of the cylinder space 42 shifted, which at the same time a left stop for the piston 9 can form, so that the flow cross-section through the Axialluftöffnung 7 is maximum. On the other hand, the second, now in its dead center position cams urges 28 the pestle 38 maximum to the right and thus displaces the axial slide 14 in a position in which this the radial air opening 16 completely closes.

Zusammenfassend kann daher durch eine Halbumdrehung der Nockenwelle 30 in nur eine Drehrichtung, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn, die Axialluftöffnung 7 und die Radialluftöffnung 16 derart verstellt werden, dass entweder nur die Radialluftöffnung 16 geringfügig (1) bis vollständig (3) geöffnet ist, oder die Axialluftöffnung 7 und die Radialluftöffnung 16 teilweise geöffnet sind (4), oder die Axialluftöffnung 7 vollständig geöffnet und die Radialluftöffnung 16 vollständig geschlossen ist (5). Bei Halbdrehung der Nockenwelle 30 aus dieser Position, beispielsweise im Uhrzeigersinn gelten die oben genannten Schritte in analoger Weise und in umgekehrter Reihenfolge.In summary, therefore, by a half turn of the camshaft 30 in only one direction of rotation, for example in the counterclockwise direction, the Axialluftöffnung 7 and the radial clearance 16 be adjusted so that either only the radial air opening 16 slightly ( 1 ) to complete ( 3 ) is open, or the Axialluftöffnung 7 and the radial clearance 16 partially open ( 4 ), or the axial air opening 7 completely open and the radial clearance 16 is completely closed ( 5 ). At half turn of the camshaft 30 from this position, for example in a clockwise direction, the above-mentioned steps apply analogously and in the reverse order.

Claims

Compressor ( 1 ) in the intake tract of an internal combustion engine, with one in an axial compressor inlet duct ( 5 ) rotatably mounted compressor wheel ( 2 ), with which from a combustion air duct ( 6 ) by at least one adjustable in flow cross-section and upstream of the compressor wheel ( 2 ) Axialluftöffnung ( 7 ) into the axial compressor inlet channel ( 5 ) supplied combustion air to an increased boost pressure is compressible, and with an upstream of the compressor wheel ( 2 ) into the compressor inlet duct ( 5 ) radial opening additional channel ( 15 ), in the mouth region in the compressor inlet channel ( 5 ) at least one in the flow cross-section adjustable radial air opening ( 16 ) is arranged to supply the compressor wheel by supplying combustion air ( 2 ), wherein the flow cross sections of the axial air opening ( 7 ) and the radial clearance ( 16 ) by means of adjustable, by at least one actuator ( 12 ) actuatable blocking elements ( 9 . 14 . 17 ) are adjustable, wherein a locking member ( 9 ) for the axial air opening ( 7 ) and another blocking element ( 14 . 17 ) for the radial clearance ( 16 ) is provided and the further locking member ( 14 . 17 ) against a blocking member ( 9 ) adjustable and in one of its end positions, against which a blocking member ( 9 ) by a spring element ( 34 ) is spring-loaded, characterized in that the actuator ( 12 ) the blocking elements ( 9 . 14 . 17 ) by means of a cam device ( 24 ) with eccentric cams ( 26 . 28 ).

Compressor according to claim 1, characterized in that in a first movement portion of the adjusting movement exclusively a locking member ( 9 ) and in a subsequent second movement section the one locking member ( 9 ) and the further blocking element ( 14 . 17 ) are adjustable.

Compressor according to claim 2, characterized in that on one of a drive motor of the actuator ( 12 ) rotatable camshaft ( 30 ) at least one first cam ( 26 ) for actuating the one blocking member ( 9 ) and at least one second cam ( 28 ) to actuate the further barrier goose ( 14 . 17 ) is held.

Compressor according to claim 3, characterized in that the one blocking member ( 9 ) an at least partially circumferential first cam surface ( 32 ) within which the first cam ( 26 ) is forcibly guided such that at two opposite half revolutions of the camshaft ( 30 ) that a blocking element ( 9 ) performs a reciprocating motion.

Compressor according to claim 4, characterized in that the further blocking member ( 14 . 17 ) against a blocking member ( 9 ) by the on a blocking member ( 9 ) and at the further blocking member ( 14 . 17 ) supported spring element ( 34 ) spring-loaded and with a second cam surface ( 36 ) is provided such that when a cooperation of the second cam ( 28 ) with the second cam surface ( 36 ) the further blocking element ( 14 . 17 ) against the action of the spring element ( 34 ) of the one blocking member ( 9 ) under opening or enlargement of the flow cross section of the axial air opening ( 7 ) and with reduction or closure of the flow cross-section of the radial air opening ( 16 ) is pushable away.

Compressor according to claim 5, characterized in that the one locking member in the compressor housing ( 22 ) in the direction of actuation displaceable piston ( 9 ) and the second locking member one in the compressor housing ( 22 ) in the direction of actuation displaceable axial slide ( 14 ) with one in the piston ( 9 ) projecting plunger ( 38 ), at whose head ( 40 ) the second cam surface ( 36 ) is trained.

Compressor according to claim 6, characterized in that the spring element ( 34 ) on the one hand on the piston ( 9 ) and on the other hand on the head ( 40 ) of the with the further blocking member ( 14 ) associated plunger ( 38 ) is supported.

Compressor according to claim 7, characterized in that the camshaft ( 30 ) perpendicular to the actuating direction of the two locking members ( 9 . 14 . 17 ) is arranged.

Compressor according to claim 8, characterized in that the first cam ( 26 ) and the second cam ( 28 ) on the camshaft ( 30 ) are arranged offset by 180 degrees to each other.

Compressor according to claim 9, characterized in that one of the further blocking member ( 14 . 17 ) wegweisende end face of a blocking member ( 9 ) against a housing-fixed stop ( 44 ) is applicable.

Exhaust gas turbocharger with a compressor after one the claims 1 to 10 and an exhaust gas turbine in the exhaust line of the internal combustion engine.