DE102021203406A1

DE102021203406A1 - Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger with wastegate

Info

Publication number: DE102021203406A1
Application number: DE102021203406.3A
Authority: DE
Inventors: Timo Maier; Ralf Böning; Christian Kirschner
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-04-07
Filing date: 2021-04-07
Publication date: 2022-10-13

Abstract

Turboladereinrichtung für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors umfassend ein Lagergehäuse (10), eine im Lagergehäuse (10) drehbar gelagerte Welle (12) mit einem auf der Welle (12) angeordneten Turbinenrad (14), und ein das Turbinenrad (14) umgebendes Turbinengehäuse (16) mit einer einen Hauptströmungskanal (18) begrenzenden Abgasflute (20) zur Zufuhr eines Abgasstroms zu dem Turbinenrad (14), weiter umfassend einen von dem Hauptströmungskanal (18) abzweigenden Wastegatekanal (22) zum Ableiten zumindest eines Teils des Abgasstroms von dem Hauptströmungskanal (18) zwecks Umgehung des Turbinenrads (14), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Wastegatekanals (22) ein Wastegateventil (24) angeordnet ist, das ein sich entlang eines Querschnitts des Wastegatekanals (22) durch den Wastegatekanal (22) hindurch erstreckendes Ventilelement (26) aufweist, das zwischen einer den Wastegatekanal (22) vollständig freigebenden Offenstellung und einer den Wastegatekanal verschließenden Schließstellung verstellbar ist.

Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing (10), a shaft (12) rotatably mounted in the bearing housing (10) with a turbine wheel (14) arranged on the shaft (12), and a turbine housing (16) surrounding the turbine wheel (14). ) having an exhaust gas flow (20) delimiting a main flow duct (18) for supplying an exhaust gas flow to the turbine wheel (14), further comprising a wastegate duct (22) branching off from the main flow duct (18) for diverting at least part of the exhaust gas flow from the main flow duct (18 ) for the purpose of bypassing the turbine wheel (14), characterized in that a wastegate valve (24) is arranged inside the wastegate channel (22), which valve element (26) extends along a cross section of the wastegate channel (22) through the wastegate channel (22) has, between the wastegate channel (22) fully releasing open position and the wastegate channel closing Sch release position is adjustable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladereinrichtung für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors umfassend ein Lagergehäuse, eine im Lagergehäuse drehbar gelagerte Welle mit einem auf der Welle angeordneten Turbinenrad und ein das Turbinenrad umgebendes Turbinengehäuse mit einer einen Hauptströmungskanal begrenzenden Abgasflute zur Zufuhr eines Abgasstroms zu dem Turbinenrad, sowie weiter umfassend einen von dem Strömungskanal abzweigenden Wastegatekanal zum Ableiten zumindest eines Teils des Abgasstroms von dem Hauptströmungskanal zwecks Umgehung des Turbinenrads.The present invention relates to a turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing, a shaft rotatably mounted in the bearing housing and having a turbine wheel arranged on the shaft, and a turbine housing surrounding the turbine wheel with an exhaust gas flow delimiting a main flow channel for supplying an exhaust gas flow to the turbine wheel, and more comprising a wastegate duct branching off from the flow duct for diverting at least part of the exhaust gas flow from the main flow duct in order to bypass the turbine wheel.

Abgasturbolader dienen bekanntermaßen dazu, den Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine zu verbessern und damit deren Leistung zu steigern. Das Abgas strömt dabei von einem oder mehreren Brennräumen zum Turbolader und über den Hauptströmungskanal des Turboladers zum Turbinenrad, welches durch den Abgasstrom angetrieben wird. Abzweigend von dem Hauptströmungskanal der Abgasflute kann ein Wastegatekanal vorgesehen sein, durch welchen bei Bedarf ein Teil des Abgasmassenstroms der Brennkraftmaschine unter Umgehung des Turbinenrads direkt in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine geleitet werden kann. So kann der Ladedruck geregelt werden.As is known, exhaust gas turbochargers are used to improve the efficiency of an internal combustion engine and thus to increase its performance. The exhaust gas flows from one or more combustion chambers to the turbocharger and via the main flow channel of the turbocharger to the turbine wheel, which is driven by the exhaust gas flow. A wastegate duct can be provided branching off from the main flow duct of the exhaust gas flow, through which part of the exhaust gas mass flow of the internal combustion engine can be routed directly into an exhaust pipe of the internal combustion engine, bypassing the turbine wheel. In this way, the charging pressure can be regulated.

Zum Öffnen und Schließen des Wastegatekanals sind im Hauptströmungskanal angeordnete klappenförmige Wastegateventile bekannt. Derartige Wastegateventile weisen eine Wastegatespindel sowie eine Wastegateklappe auf, die unter Verwendung einer Verbindungscheibe miteinander vernietet sind. Über einen Hebelarm kann die Wastegateklappe zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung, in welcher die Wastegateklappe einen Eingang des Wastegatekanals im Übergang vom Hauptströmungskanal zum Wastegatekanal verschließt, verschwenkt werden. Dabei wird ein Spiel derart eingestellt, dass die Wastegateklappe sich in der Schließstellung auf eine in dem Übergang angeordnete Dichtfläche auflegen und den Wastegatekanal gegenüber dem Hauptströmungskanal abdichten kann. Zum Öffnen des Wastegatekanals wird die Wastegateklappe über den Hebelarm und die Wastegatespindel von der Dichtfläche abgehoben und somit in den Hauptströmungskanal hinein verstellt.Flap-shaped wastegate valves arranged in the main flow channel are known for opening and closing the wastegate channel. Such wastegate valves have a wastegate spindle and a wastegate flap, which are riveted together using a connecting disk. The wastegate flap can be pivoted via a lever arm between an open position and a closed position in which the wastegate flap closes an inlet of the wastegate channel in the transition from the main flow channel to the wastegate channel. A clearance is set in such a way that in the closed position the wastegate flap can rest on a sealing surface arranged in the transition and seal the wastegate duct from the main flow duct. To open the wastegate duct, the wastegate flap is lifted off the sealing surface via the lever arm and the wastegate spindle and thus moved into the main flow duct.

Eine solche Konstruktion weist mehrere Nachteile auf. So kann es aufgrund des genannten Spiels im Betrieb des Abgasturboladers zu einem Klappern kommt, also zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung. Dies liegt darin begründet, dass die Wastegateklappe insbesondere aufgrund eines nicht unbedingt konstanten Abgasstromes in eine Auf- und Abbewegung versetzt wird. Auch führt dies zu einem größeren Verschleiß der betroffenen Bauteile. Dies könnte gegebenenfalls durch Tellerfedern für die Lagerung der Wastegateklappe gekontert werden, was jedoch mit Mehraufwand verbunden ist. Ein weiterer Nachteil des bekannten Wastegateventils ist eine ungünstige Beeinflussung des Abgasstroms. So wird der Abgasstrom durch die in den Hauptströmungskanal hineinragende Wastegateklappe in seinem Strömungsverhalten ggf. derart beeinflusst, dass das stromab befindliche Turbinenrad bzw. dessen Schaufeln ungünstig belastet werden. Zudem ist die bekannte Positionierung der Wastegateklappe einem gewünschten Katalysatorheizen nicht zuträglich. So kann es bei den bekannten Wastegateventilen zu einem nicht ausreichenden Aufheizen eines dem Abgasturbolader nachgelagerten Katalysators kommen.Such a construction has several disadvantages. As a result of the play mentioned, rattling can occur during operation of the exhaust gas turbocharger, ie an undesirable noise development. The reason for this is that the wastegate flap is caused to move up and down, in particular due to a flow of exhaust gas that is not necessarily constant. This also leads to greater wear of the affected components. If necessary, this could be countered by disc springs for the storage of the wastegate flap, but this involves additional effort. Another disadvantage of the known wastegate valve is an unfavorable influence on the flow of exhaust gas. The flow behavior of the exhaust gas flow may be influenced by the wastegate flap protruding into the main flow channel in such a way that the downstream turbine wheel or its blades are unfavorably loaded. In addition, the known positioning of the wastegate flap is not conducive to the desired catalytic converter heating. In the case of the known wastegate valves, for example, a catalytic converter downstream of the exhaust gas turbocharger may not heat up sufficiently.

Turbolader mit solchen klappenartigen Wastegateventilen sind beispielsweise bekannt aus DE 10 2012 217 920 A1 und EP 3 455 478 A1 .Turbochargers with such flap-like wastegate valves are known, for example, from DE 10 2012 217 920 A1 and EP 3 455 478 A1 .

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Turboladereinrichtung bereitzustellen, die eines oder mehrere der genannten Probleme löst. Insbesondere liegt die Aufgabe darin, eine Turboladereinrichtung bereitzustellen, die eine unerwünschte Geräuschentwicklung der Wastegateeinheit verhindert oder zumindest reduziert und/oder ein optimiertes Katalysatorheizen ermöglicht.Proceeding from this prior art, the object of the invention is to provide a turbocharger device that solves one or more of the problems mentioned. In particular, the object is to provide a turbocharger device that prevents or at least reduces unwanted noise from the wastegate unit and/or enables optimized catalytic converter heating.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Turboladereinrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.The invention solves the problem with a turbocharger device according to claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Bei der erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung der eingangs erläuterten Art ist innerhalb des Wastegatekanals ein Wastegateventil angeordnet, das ein sich entlang eines Querschnitts des Wastegatekanals durch den Wastegatekanal hindurch erstreckendes Ventilelement aufweist, das zwischen einer den Wastegatekanal vollständig freigebenden Offenstellung und einer den Wastegatekanal verschließenden Schließstellung verstellbar ist.In the turbocharger device according to the invention of the type explained at the outset, a wastegate valve is arranged within the wastegate duct, which has a valve element which extends through the wastegate duct along a cross section of the wastegate duct and can be adjusted between an open position that completely releases the wastegate duct and a closed position that closes the wastegate duct.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Wastegateventils nicht an einem Eingang des Wastegatekanals, sondern innerhalb des Wastegatekanals, beispielsweise mittig bezogen auf eine Längsachse des Wastegatekanals innerhalb des Wastegatekanals, behindert zumindest in der Offenstellung des Wastegateventils kein Teil des Wastegateventils den Gasstrom. Im Gegensatz zu den bekannten klappenartigen Wastegateventilen, die wie eingangs erläutert am Eingang des Wastegatekanals im Übergang zwischen Hauptströmungskanal und Wastegatekanal angeordnet sind, ragt also zumindest in der Offenstellung des Ventils kein Teil des Ventils in den Gasstrom hinein. Es kann somit nicht zu der eingangs erläuterten, unerwünschten Geräuschentwicklung kommen. Die erfindungsgemäße Turboladereinrichtung weist also kein klappenartiges Wastegateventil auf, insbesondere nicht an einem Eingang des Wastegatekanals. Es kommt somit auch nicht zu einer Beeinträchtigung der Abgasströmung im Hauptströmungskanal, also noch vor Abzweigung in dem Wastegatekanal. Somit werden auch im Hauptströmungskanal in Strömungsrichtung der Wastegateöffnung nachgelagerte Elemente, wie das Turbinenrad, nicht ungünstig beeinflusst.Due to the inventive arrangement of the wastegate valve not at an inlet of the wastegate duct, but within the wastegate duct, for example in the center relative to a longitudinal axis of the wastegate duct within the wastegate duct, no part of the wastegate valve impedes the gas flow, at least in the open position of the wastegate valve. In contrast to the known flap-like wastegate valves which, as explained above, are located at the entrance of the wastegate channel in the transition between the main flow channel and wastegate channel are arranged, so at least in the open position of the valve no part of the valve protrudes into the gas flow. It can therefore not come to the initially explained, undesired noise. The turbocharger device according to the invention therefore has no flap-like wastegate valve, in particular not at an inlet of the wastegate channel. There is therefore also no impairment of the exhaust gas flow in the main flow duct, ie before the branching off in the wastegate duct. Elements downstream of the wastegate opening in the flow direction in the main flow channel, such as the turbine wheel, are therefore not adversely affected.

Im Gegensatz zu den bekannten Wastegateventilen ist das erfindungsgemäße Wastegateventil dazu ausgebildet, in seiner Offenstellung den Wastegatekanal vollständig freizugeben, also eben gerade derart, dass kein Element/Teil des Wastegateventils den durch den Wastegatekanal fließenden Abgasstrom behindert. Insbesondere ragt keines dieser Elemente des Wastegateventils in der Offenstellung in den Wastegatekanal hinein. Diese vollständige Freigabe dse Wastegatekanals in der Offenstellung wird insbesondere erreicht, indem das Ventilelement des Wastegateventils in der Offenstellung vollständig gegenüber einer Wandung des Wastegatekanals zurücktritt, wie später noch erläutert wird. Das Wastegateventil bildet insbesondere ein Durchgangsventil, welches von dem durch den Wastegatekanal strömenden Abgasstrom vollständig durchtreten werden kann. In anderen Worten kann ein Querschnitt des Wastegatekanals in der Offenstellung des Wastegateventils vollständig freigegeben sein. In der Schließstellung hingegen ist der Wastegatekanal derart verschlossen, dass kein Abgas über den Wastegatekanal entweichen kann, also insbesondere vollständig verschlossen. Ein Abfluss von Abgas aus dem Hauptströmungskanal durch den Wastegatekanal ist somit nur bei geöffnetem Wastegateventil möglich.In contrast to the known wastegate valves, the wastegate valve according to the invention is designed to release the wastegate channel completely in its open position, i.e. precisely in such a way that no element/part of the wastegate valve impedes the exhaust gas flow flowing through the wastegate channel. In particular, none of these elements of the wastegate valve projects into the wastegate channel in the open position. This complete release of the wastegate channel in the open position is achieved in particular by the valve element of the wastegate valve receding completely from a wall of the wastegate channel in the open position, as will be explained later. The wastegate valve forms in particular a straight-through valve through which the exhaust gas flow flowing through the wastegate channel can pass completely. In other words, a cross-section of the wastegate channel can be fully released when the wastegate valve is in the open position. In the closed position, on the other hand, the wastegate duct is closed in such a way that no exhaust gas can escape via the wastegate duct, ie in particular completely closed. Exhaust gas can therefore only flow out of the main flow channel through the wastegate channel when the wastegate valve is open.

Zumindest in der Schließstellung erstreckt sich das Ventilelement entlang des gesamten Querschnitts oder Durchmessers des Wastegatekanals und verschließt diesen somit. Das Ventilelement kann sich jedoch, insbesondere bei der Ausbildung als Durchgangsventil, auch in der Offenstellung entlang des Querschnitts oder Durchmessers des Wastegatekanals erstrecken, wobei jedoch dann eine Durchgangsöffnung des Ventilelements in Fortsetzung des Wastegatekanals einen Durchfluss von Abgas durch das Ventilelement erlaubt. Ein derartiges Durchgangsventil ist besonders vorteilhaft, da nur eine geringe oder keine störende Geräuschentwicklung auftritt. So wird auch bei einer Zwischenstellung des Ventilelements zwischen Offenstellung und Schließstellung, also einer Stellung, bei der das Ventilelement teilweise in den abgezweigten Abgasstrom ragt, das Ventilelement durch den vorbeiströmenden Abgasstrom nicht oder kaum in Schwingung versetzt.At least in the closed position, the valve element extends along the entire cross section or diameter of the wastegate channel and thus closes it. However, the valve element can also extend in the open position along the cross section or diameter of the wastegate channel, particularly when it is designed as a straight-through valve, but a through-opening in the valve element then allows exhaust gas to flow through the valve element as a continuation of the wastegate channel. Such a straight-way valve is particularly advantageous since there is little or no disturbing noise. Thus, even when the valve element is in an intermediate position between the open position and the closed position, i.e. a position in which the valve element partially protrudes into the branched off exhaust gas flow, the valve element is hardly or not vibrated by the exhaust gas flow flowing past.

Durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Wastegateventils nicht im Hauptströmungskanal am Übergang zum Wastegatekanal, sondern innerhalb des Wastegatekanals selbst wird zudem ein besseres Katalysatorheizen erreicht. Insbesondere kann das Wastegateventil innerhalb des Wastegatekanals derart positioniert werden, dass das Katalysatorheizen in einem gewünschten Ausmaß erreicht wird. In anderen Worten kann dadurch, dass das Ventilelement im Wastegatekanal sitzt und nicht als Abschlusselement des Kanals fungiert, der Kanalausgang des Wastegatekanals an die optimale Position zum Katalysatorheizen gesetzt werden.By arranging the wastegate valve according to the invention not in the main flow duct at the transition to the wastegate duct, but within the wastegate duct itself, better catalytic converter heating is also achieved. In particular, the wastegate valve can be positioned within the wastegate passage such that catalyst heating is achieved to a desired extent. In other words, the fact that the valve element is seated in the wastegate channel and does not act as a closing element of the channel means that the channel outlet of the wastegate channel can be placed in the optimal position for heating the catalyst.

Nach einer Ausgestaltung ist das Wastegateventil mit dem Turbinengehäuse verschweißt oder gegenüber dem Turbinengehäuse verstemmt. Insbesondere kann ein Abschlusselement, beispielsweise eine Abschlussscheibe, des Wastegateventils derart mit dem Turbinengehäuse verschweißt oder gegenüber diesem verstemmt sein. Auch dies ist einer verminderten Geräuschentwicklung im Betrieb der Turboladereinrichtung zuträglich. So kann insbesondere auf eine Nietverbindung verzichtet werden, die bei bekannten Wastegateventilen ebenfalls ein Grund für unerwünschte Geräuschentwicklung sein kann. Die erfindungsgemäße Bewegung des Ventilelements ist selbstverständlich weiterhin gewährleistet. So kann über das Abdichtelement beispielsweise eine das Ventilelement beweglich aufnehmende Buchse im Turbinengehäuse befestigt sein, wie noch erläutert wird.According to one embodiment, the wastegate valve is welded to the turbine housing or caulked in relation to the turbine housing. In particular, a closing element, for example a closing disk, of the wastegate valve can be welded to the turbine housing in this way or caulked in relation to it. This is also conducive to reduced noise development during operation of the turbocharger device. In particular, a riveted connection can be dispensed with, which in known wastegate valves can also be a reason for undesirable noise development. The movement of the valve element according to the invention is of course still guaranteed. For example, a bushing that movably accommodates the valve element can be fastened in the turbine housing via the sealing element, as will be explained below.

Nach einer Ausgestaltung ist das Ventilelement des Wastegateventils außermittig in dem Wastegatekanal angeordnet. Die außermittige Anordnung bezieht sich hier auf einen Querschnitt oder Durchmesser des Wastegatekanals. Das Ventilelement des Wastegateventils kann beispielsweise eine zylindrische Grundform aufweisen mit einer Ausnehmung oder Durchgangsöffnung, durch welche in der Offenstellung des Wastegateventils der Abgasstrom ungehindert strömen kann, wie bereits erwähnt. Die Ausnehmung kann sich dabei derart weit in den zylinderförmigen Grundkörper erstrecken, dass lediglich ein im Querschnitt kreissegmentförmiges Schließelement mit einer Segmenthöhe kleiner als der Radius des zylindrischen Grundkörpers verbleibt. Bei einer geeigneten außermittigen Anordnung eines solchen Ventilelements bezogen auf den Querschnitt oder Durchmesser des Wastegatekanals in dem Wastegatekanal kann in der Offenstellung das kreissegmentförmige Schließelement vollständig gegenüber einer Wandung des Wastegatekanals zurücktreten und diesen somit vollständig freigegeben. Somit erfolgt keine Beeinträchtigung des Abgasstroms.According to one embodiment, the valve element of the wastegate valve is arranged eccentrically in the wastegate channel. The off-center arrangement here refers to a cross-section or diameter of the wastegate channel. The valve element of the wastegate valve can, for example, have a cylindrical basic shape with a recess or through-opening through which the exhaust gas flow can flow unhindered when the wastegate valve is in the open position, as already mentioned. The recess can extend so far into the cylindrical base body that only a closing element with a circular segment-shaped cross-section and a segment height smaller than the radius of the cylindrical base body remains. With a suitable eccentric arrangement of such a valve element in relation to the cross section or diameter of the wastegate duct in the wastegate duct, the circular segment-shaped closing element can recede completely against a wall of the wastegate duct and thus fully close it constantly released. This means there is no impairment of the exhaust gas flow.

Auch eine Lagerung des Ventilelements in dem Wastegatekanal ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass der durch den Wastegatekanal abgeleitete Abgasstrom das Wastegateventil ungehindert passieren kann, also insbesondere ohne, dass ein Element des Wastegateventils in den Kanal hineinragt. Hierzu umfasst das Wastegateventil nach einer Ausgestaltung eine das Ventilelement aufnehmende Ventilbuchse, in der das Ventilelement verstellbar gelagert ist, wobei die Ventilbuchse eine korrespondierend zu einem Querschnitt des Wastegatekanals geformte Durchgangsöffnung aufweist. In anderen Worten setzt die Ventilbuchse bedingt durch ihre Durchgangsöffnung eine Wandung des Wastegatekanals fort, fügt sich also insbesondere nahtlos in den Wastegatekanal ein. Wie auch das Ventilelement kann sich die Ventilbuchse vollständig entlang des Querschnitts oder Durchmessers des Wastegatekanals durch den Wastegatekanal hindurch erstrecken. Innerhalb der Ventilbuchse kann das Ventilelement zwischen seiner Offenstellung und seiner Schließstellung verstellt werden. Dabei kann das Ventilelement in die im Turbinengehäuse aufgenommene Ventilbuchse in der Offenstellung derart weit zurücktreten, dass es nicht in den Wastegatekanal hineinragt. Bei einem zylinderförmigen Ventilelement kann auch die Ventilbuchse korrespondierend zylinderförmig ausgebildet sein. Die Ventilbuchse kann insbesondere einen Hohlzylinder bilden, innerhalb dessen das zylinderförmige Ventilelement aufgenommen ist.A mounting of the valve element in the wastegate duct is preferably designed such that the exhaust gas flow diverted through the wastegate duct can pass through the wastegate valve unhindered, ie in particular without an element of the wastegate valve protruding into the duct. For this purpose, according to one embodiment, the wastegate valve comprises a valve bushing that accommodates the valve element and in which the valve element is adjustably mounted, the valve bushing having a through-opening shaped to correspond to a cross section of the wastegate channel. In other words, due to its through-opening, the valve bushing continues a wall of the wastegate channel, that is to say it fits seamlessly into the wastegate channel in particular. Like the valve member, the valve sleeve may extend completely through the wastegate passage along the cross-section or diameter of the wastegate passage. Within the valve sleeve, the valve element can be adjusted between its open position and its closed position. In this case, the valve element can recede so far into the valve bushing accommodated in the turbine housing in the open position that it does not protrude into the wastegate channel. In the case of a cylindrical valve element, the valve bushing can also be correspondingly cylindrical. The valve sleeve can in particular form a hollow cylinder, within which the cylindrical valve element is accommodated.

Nach einer Ausgestaltung ist das Wastegateventil dreiteilig ausgebildet mit dem Ventilelement, der Ventilbuchse sowie einem das Wastegateventil gegenüber einer Wandung des Wastegatekanals, und damit gegenüber dem Turbinengehäuse, gasdicht abdichtenden Abdichtelement. Ein solches Abdichtelement wurde bereits angesprochen. Ein solches dreiteiliges Wastegateventil ist konstruktiv besonders einfach. So werden insbesondere aufgrund einer einteiligen Ausbildung des Ventilelements weniger Bauteile benötigt als bei dem bekannten Wastegateventil. So kann bei dem erfindungsgemäßen Wastegateventil insbesondere der eingangs erwähnte Hebelarm bzw. die Wastegatespindel entfallen. Dies führt auch dazu, dass die insgesamt in das Verstellsystem eingeführten Kräfte minimiert werden. According to one embodiment, the wastegate valve is designed in three parts with the valve element, the valve sleeve and a sealing element that seals the wastegate valve against a wall of the wastegate channel, and thus against the turbine housing, in a gas-tight manner. Such a sealing element has already been addressed. Such a three-part wastegate valve is structurally particularly simple. In particular, due to a one-piece design of the valve element, fewer components are required than in the known wastegate valve. In the wastegate valve according to the invention, the lever arm or the wastegate spindle mentioned in the introduction can be omitted. This also means that the total forces introduced into the adjustment system are minimized.

Nach einer Ausgestaltung weist das Turbinengehäuse zwei voneinander getrennte Abgasfluten auf, die jeweils einen Hauptströmungskanal zur Zufuhr eines Abgasstroms zu dem Turbinenrad begrenzen, wobei von jedem der beiden Hauptströmungskanäle ein Wastegatekanal abzweigt zum Ableiten zumindest eines Teils des Abgasstroms von dem Hauptströmungskanal zwecks Umgehung des Turbinenrads. Turbolader mit zwei Abgasfluten sind grundsätzlich bekannt. Diese werden auch zweiflutige Turbolader, Twin Scrolls oder Segmented Scrolls genannt. Derartige zweiflutige Turbolader führen durch eine Absenkung des Abgasgegendrucks bei niedrigen Motordrehzahlen und einer damit bedingten verbesserten Ausnutzung der Stoßenergie zu einer Verbrauchsreduktion bzw. Drehmomenterhöhung. Auch für derartige Turboladereinrichtungen ist das erfindungsgemäße Wastegateventil geeignet. Dabei kann grundsätzlich in jedem der beiden Wastegatekanäle ein erfindungsgemäßes Wastegateventil angeordnet sein. Auch kann jedoch nur ein Wastegateventil für beide Wastegatekanäle vorgesehen sein.According to one embodiment, the turbine housing has two separate exhaust gas flows, each of which delimits a main flow channel for supplying an exhaust gas flow to the turbine wheel, with a wastegate channel branching off from each of the two main flow channels for diverting at least part of the exhaust gas flow from the main flow channel in order to bypass the turbine wheel. Turbochargers with two exhaust gas flows are known in principle. These are also called double-scroll turbochargers, twin scrolls or segmented scrolls. Such twin-flow turbochargers lead to a reduction in consumption and an increase in torque due to a reduction in the exhaust gas back pressure at low engine speeds and a resulting improved utilization of the impact energy. The wastegate valve according to the invention is also suitable for such turbocharger devices. In principle, a wastegate valve according to the invention can be arranged in each of the two wastegate ducts. However, only one wastegate valve can also be provided for both wastegate channels.

So laufen nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung die beiden Wastegatekanäle zu einem gemeinsamen Wastegatekanal zusammen, wobei in dem Übergang zwischen den beiden Wastegatekanälen zu dem gemeinsamen Wastegatekanal das Wastegateventil angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Wastegateventil dient somit als Flutenverbinder, also als Verbindungselement zwischen den beiden Abgasfluten. In konstruktiv einfacher Weise kann somit mit lediglich einem erfindungsgemäßen Wastegateventil der Abgasstrom über beide Wastegatekanäle geregelt werden. So können mit dem Wastegateventil beispielsweise wahlweise nur einer der beiden Wastegatekanäle oder auch beide Wastegatekanäle gleichzeitig freigegeben werden.According to a configuration in this regard, the two wastegate ducts converge to form a common wastegate duct, with the wastegate valve being arranged in the transition between the two wastegate ducts and the common wastegate duct. The wastegate valve according to the invention thus serves as a flow connector, ie as a connecting element between the two exhaust gas flows. In a structurally simple manner, the exhaust gas flow can thus be regulated via both wastegate ducts with only one wastegate valve according to the invention. With the wastegate valve, for example, only one of the two wastegate ducts or both wastegate ducts can be released at the same time.

Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung ist dabei in dem gemeinsamen Wastegatekanal ein weiteres, erfindungsgemäßes Wastegateventil angeordnet. Es befindet sich also auch in dem gemeinsamen Wastegatekanal ein Wastegateventil, das ein sich entlang eines Querschnitts des gemeinsamen Wastegatekanals durch den gemeinsamen Wastegatekanal hindurch erstreckendes Ventilelement aufweist, das zwischen einer den gemeinsamen Wastegatekanal vollständig freigebenden Offenstellung und einer den gemeinsamen Wastegatekanal verschließenden Schließstellung verstellbar ist. Auch hier ist die Schließstellung insbesondere als vollständig verschließende Schließstellung zu verstehen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann zunächst das als Flutenverbinder wirkende Wastegateventil und anschließend das in dem gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete weitere Wastegateventil geöffnet werden. Diese Öffnungsreihenfolge erlaubt zunächst durch Öffnen des ersten Ventils einen Druckausgleich und anschließend durch Öffnen des zweiten Ventils das Ableiten eines Teils des Abgasstroms in Richtung der Abgasanlage.According to an embodiment in this regard, a further wastegate valve according to the invention is arranged in the common wastegate channel. There is also a wastegate valve in the common wastegate channel, which has a valve element that extends through the common wastegate channel along a cross section of the common wastegate channel and that can be adjusted between an open position that completely releases the common wastegate channel and a closed position that closes the common wastegate channel. Here, too, the closed position is to be understood in particular as a completely closing closed position. In such a configuration, the wastegate valve acting as a flow connector can be opened first and then the further wastegate valve arranged in the common wastegate channel can be opened. This opening sequence allows pressure to be equalized first by opening the first valve and then allowing part of the exhaust gas flow to be diverted in the direction of the exhaust system by opening the second valve.

Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung sind die Ventilelemente der beiden Wastegateventile über ein gemeinsames Koppelelement in ihrer Bewegung miteinander derart gekoppelt, dass über ein einziges Ansteuerelement beide Ventilelemente gemeinsam bewegt werden können. Beispielsweise kann als Koppelelement eine Koppelstange vorgesehen sein, die die Bewegung der Ventilelemente koppelt. Ein Aktuator, beispielsweise ein Motor, als Ansteuerelement kann durch Angriff an das Koppelelement dann beide Wastegateventile gemeinsam bewegen. Dies ist konstruktiv besonders einfach. Die Kopplung der Ventilelemente erfolgt dabei insbesondere derart, dass eine gewünschte Öffnungsreihenfolge der Wastegateventile eingehalten wird. Die Kopplung kann also derart erfolgen, dass zunächst das als Flutenverbinder wirkende erste Wastegateventil und anschließend das im gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete zweite Wastegateventil öffnet, wie oben angesprochen.According to an embodiment in this regard, the valve elements of the two wastegate valves are moved by a common coupling element tion coupled to one another in such a way that both valve elements can be moved together via a single control element. For example, a coupling rod can be provided as the coupling element, which couples the movement of the valve elements. An actuator, for example a motor, as a control element can then move both wastegate valves together by attacking the coupling element. This is structurally particularly simple. The valve elements are coupled in particular in such a way that a desired opening sequence of the wastegate valves is maintained. The coupling can therefore take place in such a way that first the first wastegate valve acting as a flow connector opens and then the second wastegate valve arranged in the common wastegate channel opens, as discussed above.

Die Ventilelemente sind nach einer Ausgestaltung jeweils mit einem Verstellarm verbunden, wobei die beiden Verstellarme über das Koppelelement miteinander in ihrer Bewegung gekoppelt sind. Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung weisen die Verstellarme unterschiedliche Hebellängen auf, sodass bei einer gemeinsamen Bewegung der Ventilelemente über das auf das Koppelelement wirkende gemeinsame Ansteuerelement zuerst das in dem Übergang zwischen den beiden Wastegatekanälen zu dem gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete erste Wastegateventil und anschließend das in dem gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete zweite Wastegateventil öffnet. Durch entsprechende Wahl der Hebellänge kann somit die erwähnte Öffnungsreihenfolge, also zuerst das als Flutenverbinder wirkende erste Wastegateventil und anschließend das im gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete zweite Wastegateventil, erreicht werden. Dies ist konstruktiv besonders einfach.According to one embodiment, the valve elements are each connected to an adjustment arm, with the two adjustment arms being coupled to one another in their movement via the coupling element. According to a further configuration in this regard, the adjusting arms have different lever lengths, so that when the valve elements move together via the common control element acting on the coupling element, first the first wastegate valve arranged in the transition between the two wastegate ducts to the common wastegate duct and then the one in the common wastegate duct arranged second wastegate valve opens. By selecting the lever length accordingly, the opening sequence mentioned can be achieved, ie first the first wastegate valve acting as a flow connector and then the second wastegate valve arranged in the common wastegate channel. This is structurally particularly simple.

Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgen anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

1 ausschnittsweise eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung,
2 eine Schnittansicht des Wastegatekanals mitsamt Wastegateventil aus 1,
3 eine perspektivische Ansicht des Wastegateventils aus 1,
4a, 4b das Wastegateventil in der Schließstellung bzw. in der Offenstellung,
5 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Turboladereinrichtung gemäß einer Ausgestaltung mit zwei zusammenlaufenden Wastegatekanälen und zwei Wastegateventilen,
6a, 6b, 6c Schnittansichten durch die Turboladereinrichtung aus 5 mit unterschiedlichen Stellungen der Wastegateventile, und
7 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Turboladereinrichtung wie in 5, aber mit unterschiedliche langen Verstellarmen.

Embodiments of the invention are explained below with reference to figures. Show it:

1 a detail of a sectional view of a turbocharger device according to the invention,
2 shows a sectional view of the wastegate channel together with the wastegate valve 1 ,
3 a perspective view of the wastegate valve 1 ,
4a , 4b the wastegate valve in the closed position or in the open position,
5 detail of a turbocharger device according to the invention according to an embodiment with two converging wastegate channels and two wastegate valves,
6a , 6b , 6c Sectional views through the turbocharger device 5 with different positions of the wastegate valves, and
7 a detail of a turbocharger device according to the invention as in 5 , but with different length adjustment arms.

Soweit nichts anders angegeben ist, bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Gegenstände.Unless otherwise indicated, the same reference numbers denote the same items.

In den 1 bis 4 ist eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung dargestellt. Die Turboladereinrichtung umfasst ein Lagergehäuse 10, eine im Lagergehäuse 10 drehbar gelagerte Welle 12 mit einem auf der Welle 12 angeordneten Turbinenrad 14, und ein das Turbinenrad 14 umgebendes Turbinengehäuse 16. Über einen Hauptströmungskanal 18 einer schneckenförmigen Abgasflute 20 des Turbinengehäuses 16 wird ein Abgasstrom dem Turbinenrad entlang einer Hauptströmungsrichtung H zugeführt.In the 1 until 4 a first embodiment of a turbocharger device according to the invention is shown. The turbocharger device comprises a bearing housing 10, a shaft 12 rotatably mounted in bearing housing 10 with a turbine wheel 14 arranged on shaft 12, and a turbine housing 16 surrounding turbine wheel 14 supplied along a main flow direction H.

Zur Umgehung des Turbinenrads 14 zweigt ein Wastegatekanal 22 von dem Hauptströmungskanal 18 ab, um bei Bedarf einen Teil des Abgasstroms abzuleiten und unmittelbar einem Ausgang 17 der Turboladereinrichtung zuzuführen. So kann der Ladedruck geregelt werden.To bypass the turbine wheel 14, a wastegate duct 22 branches off from the main flow duct 18 in order to divert part of the exhaust gas flow if necessary and to feed it directly to an outlet 17 of the turbocharger device. In this way, the charging pressure can be regulated.

Innerhalb des Wastegatekanals 22 ist ein dreiteiliges Wastegateventil 24 angeordnet, umfassend ein Ventilelement 26, eine das Ventilelement 26 aufnehmende Ventilbuchse 25 und ein scheibenförmiges Abdichtelement 29. Die Ventilbuchse 25 hat die Form eines Hohlzylinders mit einer sich durch die Wandung des Hohlzylinders erstreckenden Durchgangsöffnung 27. Die Ventilbuchse 25 erstreckt sich entlang eines Querschnitts des Wastegatekanals 22 durch den Wastegatekanal 22 hindurch und ist passgenau in einer korrespondierend geformten Ausnehmung in der Wandung 23 des Wastegatekanals 22 und damit im Turbinengehäuse 16 aufgenommen, wie insbesondere in 2 ersichtlich. Die Durchgangsöffnung 27 liegt dabei im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der Wandung 23 des Wastegatekanals 22, setzt also den Wastegatekanal insbesondere ohne Unterbrechung oder Ausbildung einer Stufe fort.A three-part wastegate valve 24 is arranged within the wastegate channel 22, comprising a valve element 26, a valve bushing 25 accommodating the valve element 26 and a disc-shaped sealing element 29. The valve bushing 25 has the shape of a hollow cylinder with a through-opening 27 extending through the wall of the hollow cylinder Valve sleeve 25 extends along a cross section of wastegate duct 22 through wastegate duct 22 and is accommodated with a precise fit in a correspondingly shaped recess in wall 23 of wastegate duct 22 and thus in turbine housing 16, as in particular in 2 apparent. The through-opening 27 is essentially in line with the wall 23 of the wastegate duct 22, ie continues the wastegate duct in particular without an interruption or the formation of a step.

Das Ventilelement 26 ist ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und in einer korrespondierenden Ausnehmung in der Ventilbuchse um eine Längsachse L drehbar gelagert. Über einen Ventilhebel 32 kann das Wastegateventil 24 angesteuert werden, also das Ventilelement 26 um die Längsachse L gedreht werden. Das Ventilelement 26 kann so zwischen einer den Wastegatekanal 22 vollständig freigebenden Offenstellung und einer den Wastegatekanal 22 vollständig verschließenden Schließstellung verstellt werden. Auch das Ventilelement 26 erstreckt sich entlang des Querschnitts des Wastegatekanals 22 durch den Wastegatekanal 22 hindurch, wie ebenfalls in 2 gut ersichtlich. Ein zylindrischer Grundkörper des Ventilelements 26 (siehe 3) weist eine Durchgangsöffnung oder Ausnehmung 30 auf, durch welche in der Offenstellung des Wastegateventils 24 der Abgasstrom ungehindert strömen kann.The valve element 26 is also of cylindrical design and is rotatably mounted about a longitudinal axis L in a corresponding recess in the valve bushing. The wastegate valve 24 can be activated via a valve lever 32 , that is to say the valve element 26 can be rotated about the longitudinal axis L. The valve element 26 can thus be adjusted between an open position that completely releases the wastegate channel 22 and a closed position that completely closes the wastegate channel 22 . The valve element 26 also extends along the cross section of the wastegate passage 22 through the wastegate passage 22, as also in FIG 2 clearly visible. A cylindrical body of the valve element 26 (see 3 ) has a through opening or recess 30 through which the exhaust gas flow can flow unhindered when the wastegate valve 24 is in the open position.

Die Ausnehmung 30 erstreckt sich derart weit in den zylinderförmigen Grundkörper hinein, dass lediglich ein im Querschnitt kreissegmentförmiges Schließelement 28 mit einer Segmenthöhe kleiner als der Radius des zylindrischen Grundkörpers verbleibt. Das Wastegateventil 24 bildet somit ein Durchgangsventil bzw. einen Drehregler.The recess 30 extends so far into the cylindrical base body that only a closing element 28 remains that has the shape of a segment of a circle in cross-section and a segment height that is smaller than the radius of the cylindrical base body. The wastegate valve 24 thus forms a straight-through valve or a rotary regulator.

Das Wastegateventil 24 ist bezogen auf den Querschnitt des Wastegatekanals 22 außermittig angeordnet ist, wie in den 1, 4, 4b zu erkennen. So liegt eine entlang der Längsachse L verlaufende zentrale Zylinderachse des Wastegateventils 24 nicht mittig im Wastegatekanal 22, sondern versetzt dazu. Dies ist auch daran gut zu erkennen, dass die Ventilbuchse 25 weiter in den in den 4a, 4b oberen Teil der Wandung 23 hineinragt als in den unteren Teil. Aufgrund dieser Anordnung tritt in der Offenstellung das kreissegmentförmige Schließelement 28 vollständig gegenüber der Wandung 23 des Wastegatekanals 22 zurück und gibt den Wastegatekanal 22 somit vollständig frei. Somit erfolgt in der Offenstellung keine Beeinträchtigung des Abgasstroms, was andernfalls zu einer ungewünschten Geräuschentwicklung führen könnte.The wastegate valve 24 is arranged eccentrically in relation to the cross section of the wastegate channel 22, as shown in FIGS 1 , 4 , 4b to recognize. Thus, a central cylinder axis of the wastegate valve 24 running along the longitudinal axis L is not located in the middle of the wastegate channel 22, but offset thereto. This can also be seen from the fact that the valve sleeve 25 further into the 4a , 4b upper part of the wall 23 protrudes than in the lower part. Due to this arrangement, in the open position, the closing element 28 in the shape of a segment of a circle recedes completely from the wall 23 of the wastegate channel 22 and thus completely releases the wastegate channel 22 . Thus, in the open position, there is no impairment of the flow of exhaust gas, which could otherwise lead to unwanted noise.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Wastegateventils 24 nicht an einem Eingang des Wastegatekanals 22, sondern innerhalb des Wastegatekanals 22 behindert zumindest in der Offenstellung des Wastegateventils 24 kein Teil des Wastegateventils 24 den Gasstrom. Im Gegensatz zu den bekannten klappenartigen Wastegateventilen, die wie eingangs erläutert am Eingang des Wastegatekanals im Übergang zwischen Hauptströmungskanal und Wastegatekanal angeordnet sind, ragt also zumindest in der Offenstellung des Ventils kein Teil des Ventils in den Gasstrom hinein. So kann das erfindungsgemäße Wastegateventil 24 in seiner Offenstellung den Wastegatekanal 22 vollständig freigeben, also eben gerade derart, dass kein Element/Teil des Wastegateventils 24 den durch den Wastegatekanal 22 fließenden Abgasstrom behindert. Es kann somit nicht zu der eingangs erläuterten, unerwünschten Geräuschentwicklung kommen.Due to the inventive arrangement of the wastegate valve 24 not at an inlet of the wastegate channel 22, but within the wastegate channel 22, at least in the open position of the wastegate valve 24, no part of the wastegate valve 24 impedes the gas flow. In contrast to the known flap-like wastegate valves which, as explained above, are arranged at the entrance of the wastegate channel in the transition between the main flow channel and wastegate channel, no part of the valve protrudes into the gas flow, at least when the valve is in the open position. In this way, the wastegate valve 24 according to the invention can completely release the wastegate channel 22 in its open position, i.e. precisely in such a way that no element/part of the wastegate valve 24 impedes the exhaust gas flow flowing through the wastegate channel 22 . It can therefore not come to the initially explained, undesired noise.

Die erläuterte Ausbildung des Wastegateventils 24 als Durchgangsventil ist besonders vorteilhaft, da nur eine geringe oder zumindest keine störende Geräuschentwicklung auftritt. So wird auch bei einer Zwischenstellung des Ventilelements 26 zwischen Offenstellung und Schließstellung, also einer Stellung, bei der das Ventilelement 26 teilweise in den abgezweigten Abgasstrom ragt, das Ventilelement 26 durch den vorbeiströmenden Abgasstrom nicht oder kaum in Schwingung versetzt.The explained design of the wastegate valve 24 as a straight-through valve is particularly advantageous since only a small amount of noise or at least no disturbing noise occurs. Thus, even when the valve element 26 is in an intermediate position between the open position and the closed position, i.e. a position in which the valve element 26 partially protrudes into the branched off exhaust gas flow, the valve element 26 is not or hardly set to vibrate by the exhaust gas flow flowing past.

Durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Wastegateventils 24 nicht im Hauptströmungskanal 18 am Übergang zum Wastegatekanal 22, sondern innerhalb des Wastegatekanals 22 selbst wird zudem ein besseres Katalysatorheizen erreicht. Insbesondere kann das Wastegateventil innerhalb des Wastegatekanals 22 derart positioniert werden, dass das Katalysatorheizen gefördert wird. So kann durch die vorliegende Anordnung des Wastegateventils 24 an einem Endbereich des Wastegatekanals 22 (siehe 1) der abgezweigte Abgasstrom zum optimalen Katalysatorheizen in Richtung des dem Ausgang 17 nachgeordneten Katalysators gerichtet werden.Due to the arrangement of the wastegate valve 24 according to the invention not in the main flow channel 18 at the transition to the wastegate channel 22, but within the wastegate channel 22 itself, better catalytic converter heating is also achieved. In particular, the wastegate valve may be positioned within wastegate passage 22 such that catalyst heating is promoted. Thus, due to the present arrangement of the wastegate valve 24 at an end area of the wastegate channel 22 (see 1 ) the branched-off exhaust gas flow can be directed in the direction of the catalytic converter downstream of the outlet 17 for optimal catalytic converter heating.

Das Abdichtelement 29 ist in einer Ausnehmung im Turbinengehäuse 16 aufgenommen und gegenüber dem Turbinengehäuse 16 verstemmt. Auch dies ist einer verminderten Geräuschentwicklung im Betrieb der Turboladereinrichtung zuträglich. So kann insbesondere auf eine Nietverbindung verzichtet werden, die bei bekannten Wastegateventilen ebenfalls ein Grund für unerwünschte Geräuschentwicklung sein kann.The sealing element 29 is accommodated in a recess in the turbine housing 16 and caulked in relation to the turbine housing 16 . This is also conducive to reduced noise development during operation of the turbocharger device. In particular, a riveted connection can be dispensed with, which in known wastegate valves can also be a reason for undesirable noise development.

In 4a ist das Wastegateventil 24 in der Schließstellung ersichtlich, wobei das Schließelement 28 den Wastegatekanal vollständig absperrt. Somit kann kein Abgas über den Wastegatekanal 22 entweichen. In 4b (und 1 und 2) ist das Wastegateventil 24 in der Offenstellung ersichtlich, wobei das Schließelement 28 zur vollständigen Freigabe des Wastegatekanals 22 komplett hinter die Wandung 23 zurücktritt. So kann, wie erläutert, der Wastegatekanal 22 derart vollständig freigegeben werden, dass kein Teil des Wastegateventils 24 in den Abgasstrom ragt und diesen somit nicht stört.In 4a the wastegate valve 24 can be seen in the closed position, with the closing element 28 completely shutting off the wastegate channel. Thus no exhaust gas can escape via the wastegate channel 22 . In 4b (and 1 and 2 ) the wastegate valve 24 can be seen in the open position, with the closing element 28 receding completely behind the wall 23 for the complete release of the wastegate channel 22 . Thus, as explained, the wastegate channel 22 can be completely released in such a way that no part of the wastegate valve 24 protrudes into the exhaust gas flow and thus does not disturb it.

In den 5 und 6 ist eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung gezeigt, die zwei nicht dargestellte Abgasfluten und jeweils einen von den Abgasfluten abzweigenden Wastegatekanal 122, 222 aufweist. Die beiden Wastegatekanäle 122, 222 laufen zu einem gemeinsamen Wastegatekanal 322 zusammen, wie in den 6a bis 6c zu erkennen. In dem Übergang zwischen den beiden Wastegatekanälen 122, 222 zu dem gemeinsamen Wastegatekanal 322 ist ein erstes erfindungsgemäßes Wastegateventil 124 angeordnet. Zudem ist ein zweites erfindungsgemäßes Wastegateventil 224 dem Wastegateventil 124 in Strömungsrichtung des Abgases nachgelagert innerhalb des gemeinsamen Wastegatekanals 322 angeordnet. Die Wastegateventile 124, 224 sind ausgebildet wie das zuvor erläuterte Wastegateventil 24.In the 5 and 6 an embodiment of a turbocharger device according to the invention is shown, which has two exhaust gas flows, not shown, and one wastegate duct 122, 222 branching off from each of the exhaust gas flows. The two wastegate channels 122, 222 merge into a common wastegate channel 322, as shown in FIGS 6a until 6c to recognize. In the transition between the two wastegate channels 122, 222 to the common wastegate channel 322, a first wastegate valve 124 according to the invention is arranged. In addition, a second wastegate valve 224 according to the invention is located downstream of the wastegate valve 124 in the direction of flow of the exhaust gas within the common wastegate channel 322 arranges. Wastegate valves 124, 224 are designed like wastegate valve 24 explained above.

Das erste Wastegateventil 124 wirkt als Flutenverbinder, also als Verbindungselement zwischen den beiden Abgasfluten. Je nach Stellung des Wastegateventils 124 vereint dieses die beiden Wastegatekanäle 122, 222 oder trennt diese voneinander. In der Ansicht in 6a verschließt das Wastegateventil 124 den Wastegatekanal 222, sodass über diesen Kanal kein Abgas abgezweigt werden kann, und gibt den Wastegatekanal 122 frei, sodass über diesen Abgas in den gemeinsamen Wastegatekanal 322 gelangen kann. Da das zweite Wastegateventil 224 jedoch in der Schließstellung ist, ist das Wastegate geschlossen.The first wastegate valve 124 acts as a flow connector, ie as a connecting element between the two exhaust gas flows. Depending on the position of the wastegate valve 124, this combines the two wastegate channels 122, 222 or separates them from one another. In the view in 6a the wastegate valve 124 closes the wastegate channel 222 so that no exhaust gas can be branched off via this channel and releases the wastegate channel 122 so that the exhaust gas can enter the common wastegate channel 322 via this channel. However, since the second wastegate valve 224 is in the closed position, the wastegate is closed.

Zur Öffnung des Wastegates wird zunächst das als Flutenverbinder wirkende erstes Wastegateventil 124 und anschließend das in dem gemeinsamen Wastegatekanal 322 angeordnete zweite Wastegateventil 224 geöffnet. In 6b ist das Wastegateventil 124 in einer Zwischenstellung zwischen vollständiger Offenstellung und Schließstellung gezeigt, sodass eine Flussverbindung zwischen den Wastegatekanälen 122, 222 hergestellt ist. Wie ersichtlich, ist das Ventilelement 126 hierfür um einen geringen Winkelbetrag in Richtung der Offenstellung bewegt worden. Das Ventilelement 226 des zweiten Wastegateventils 224 ist entsprechend bewegt worden, befindet sich jedoch noch immer in der Schließstellung, sodass das Wastegate geschlossen ist.To open the wastegate, the first wastegate valve 124 acting as a flow connector is first opened and then the second wastegate valve 224 arranged in the common wastegate channel 322 is opened. In 6b 1, the wastegate valve 124 is shown in an intermediate position between a fully open position and a fully closed position such that flow communication between the wastegate passages 122, 222 is established. As can be seen, the valve element 126 has been moved by a small angular amount in the direction of the open position for this purpose. The valve element 226 of the second wastegate valve 224 has been moved accordingly, but is still in the closed position, so that the wastegate is closed.

Bei weiterer Drehung der Ventilelemente 126, 226 erreichen diese ihre in 6c gezeigten vollständigen Offenstellungen. Wie ersichtlich, sind die Ventilelemente 126, 226 derart in die jeweilige Wandung der Wastegatekanäle zurückgestellt, dass sie nicht in die Wastegatekanäle 122, 222, 322 hineinragen und somit den Abgasstrom nicht negativ beeinflussen. Das Wastegate ist geöffnet und es kann über beide Wastegatekanäle 122, 222 Abgas von den Hauptströmungen der beiden Abgasfluten abgezweigt werden. Diese Öffnungsreihenfolge, also das Öffnen zuerst des ersten Wastegateventil 124 und anschließend des zweiten Wastegateventils 224, erlaubt zunächst einen Druckausgleich zwischen den beiden Wastegatekanälen 122, 222, bevor durch Öffnen des zweiten Wastegateventils 224 ein Ableiten eines Teils des Abgasstroms in Richtung der Abgasanlage erfolgt. Dies ist strömungstechnisch von Vorteil.Upon further rotation of the valve elements 126, 226, they reach their in 6c shown full open positions. As can be seen, the valve elements 126, 226 are set back in the respective wall of the wastegate ducts in such a way that they do not protrude into the wastegate ducts 122, 222, 322 and thus do not adversely affect the exhaust gas flow. The wastegate is open and exhaust gas can be branched off from the main flows of the two exhaust gas flows via both wastegate channels 122, 222. This opening sequence, i.e. opening the first wastegate valve 124 first and then the second wastegate valve 224, initially allows pressure equalization between the two wastegate ducts 122, 222 before opening the second wastegate valve 224 diverts part of the exhaust gas flow in the direction of the exhaust system. This is advantageous in terms of flow technology.

Die Ventilelemente 126, 226 der beiden Wastegateventile 124, 224 sind über ein gemeinsames Koppelelement 40 in ihrer Bewegung miteinander derart gekoppelt, dass über ein einziges (nicht dargestelltes) Ansteuerelement beide Ventilelemente 126, 226 gemeinsam bewegt werden können, wie in 5 ersichtlich. Hierzu ist mit jedem der Ventilelemente 126, 226 jeweils ein Verstellarme 132, 232 verbunden, wobei die beiden Verstellarme 132, 232 über das Koppelelement 40 miteinander in ihrer Bewegung gekoppelt sind. Von den Wastegateventilen 124, 224 sind in der Ansicht in 5 nur die Abdichtelemente 129, 229 ersichtlich.The movement of valve elements 126, 226 of the two wastegate valves 124, 224 is coupled to one another via a common coupling element 40 in such a way that both valve elements 126, 226 can be moved together via a single control element (not shown), as shown in FIG 5 evident. For this purpose, an adjusting arm 132, 232 is connected to each of the valve elements 126, 226, the two adjusting arms 132, 232 being coupled to one another in their movement via the coupling element 40. The wastegate valves 124, 224 are shown in the view in 5 only the sealing elements 129, 229 can be seen.

Die erwähnte Kopplung der Ventilelemente 126, 226 über das Koppelelement 40 kann dabei derart erfolgen, dass die erwähnte Öffnungsreihenfolge der Wastegateventile 124, 224 eingehalten wird. Die Kopplung kann also derart erfolgen, dass zunächst das als Flutenverbinder wirkende erste Wastegateventil 124 und anschließend das im gemeinsamen Wastegatekanal angeordnete zweite Wastegateventil 224 öffnet. Hierzu können Verstellarme 132', 232' vorgesehen sein, die unterschiedliche Hebellängen aufweisen, wie in 7 dargestellt. Hier weist ein erster Verstellarm 132' des ersten Wastegateventils 124 eine größere Länge auf als ein zweiter Verstellarm 232' des zweiten Wastegateventils 224. Dies ist konstruktiv besonders einfach. Wenn der Verstellarm 132' des als Flutenverbinder wirkenden ersten Wastegateventils 124 bspw. halb so lang ist der Verstellarm 232' des zweiten Wastegateventils 224, erhält man ein Öffnungsverhältnis von 2:1. Das bedeutet, das erste Wastegateventil 124 öffnet um den doppelten Winkel gegenüber dem zweiten Wastegateventil 224. Auf diese Weise kann man unterschiedlichste Öffnungscharakteristika realisieren.The mentioned coupling of the valve elements 126, 226 via the coupling element 40 can take place in such a way that the mentioned opening sequence of the wastegate valves 124, 224 is maintained. The coupling can therefore take place in such a way that first the first wastegate valve 124 acting as a flow connector opens and then the second wastegate valve 224 arranged in the common wastegate channel opens. For this purpose, adjustment arms 132', 232' can be provided which have different lever lengths, as in 7 shown. Here, a first adjustment arm 132' of the first wastegate valve 124 has a greater length than a second adjustment arm 232' of the second wastegate valve 224. This is particularly simple in terms of construction. If the adjustment arm 132' of the first wastegate valve 124 acting as a flow connector is, for example, half as long as the adjustment arm 232' of the second wastegate valve 224, an opening ratio of 2:1 is obtained. This means that the first wastegate valve 124 opens by twice the angle compared to the second wastegate valve 224. In this way, a wide variety of opening characteristics can be implemented.

Das komplette System aus Wastegateventil kann inklusive des Verstellarms vorkonfektioniert werden. Gegenüber den bekannten klappenartigen Wastegateventilen werden bei dem erfindungsgemäßen Ventil nur drei (Ventilelement, Ventilbuchse, Abdichtelement) anstatt vier Bauteile (Ventilklappe, Ventilspindel, Hebelarm und Unterlegscheibe) benötigt. Zudem werden die ins Gesamtverstellsystem eingeführten Kräfte durch den Entfall das Hebelarms minimiert. Ebenso besteht bei bekannten Klappenventilen das Problem, dass der Abgasstrom aufgrund des in den Hauptströmungskanal ragenden Klappenventils zur Gehäusewand des Kanals hin abgelenkt wird, was eine höhere strukturdynamische Beanspruchung in diesem Bereich zur Folge hat. Dieses Problem entfällt beim erfindungsgemäßen Wastegateventil komplett.The complete wastegate valve system can be pre-assembled, including the adjustment arm. Compared to the known flap-type wastegate valves, the valve according to the invention requires only three (valve element, valve bushing, sealing element) instead of four components (valve flap, valve spindle, lever arm and washer). In addition, the forces introduced into the overall adjustment system are minimized by eliminating the lever arm. There is also the problem with known flap valves that the flow of exhaust gas is deflected towards the housing wall of the duct due to the flap valve protruding into the main flow duct, which results in higher structural dynamic stress in this area. This problem is completely eliminated with the wastegate valve according to the invention.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012217920 A1 [0005]
EP 3455478 A1 [0005]

Claims

Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing (10), a shaft (12) rotatably mounted in the bearing housing (10) with a turbine wheel (14) arranged on the shaft (12), and a turbine housing (16) surrounding the turbine wheel (14). ) having an exhaust gas flow (20) delimiting a main flow duct (18) for supplying an exhaust gas flow to the turbine wheel (14), further comprising a wastegate duct (22) branching off from the main flow duct (18) for diverting at least part of the exhaust gas flow from the main flow duct (18 ) for the purpose of bypassing the turbine wheel (14), characterized in that a wastegate valve (24) is arranged inside the wastegate channel (22) and has a valve element (26) extending through the wastegate channel (22) along a cross section of the wastegate channel (22). has, between the wastegate channel (22) fully releasing open position and the wastegate channel closing Sc closed position is adjustable.

turbocharger device claim 1 , characterized in that the wastegate valve (24) is welded to the turbine housing (16) or caulked relative to the turbine housing (16).

turbocharger device claim 1 or 2 , characterized in that the valve element (26) of the wastegate valve (24) is arranged eccentrically in the wastegate channel (22).

Turbocharger device according to one of the preceding claims, characterized in that the wastegate valve (24) comprises a valve bushing (25) which accommodates the valve element (26) and in which the valve element (26) is adjustably mounted, the valve bushing (25) having a corresponding to a Cross section of the wastegate channel (22) shaped through opening (27).

turbocharger device claim 4 , characterized in that the wastegate valve (24) is constructed in three parts with the valve element (26), the valve bush (25) and a sealing element (29) sealing the wastegate valve (24) against a wall of the wastegate channel in a gas-tight manner.

Turbocharger device according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine housing has two separate exhaust gas flows, each delimiting a main flow channel for supplying an exhaust gas flow to the turbine wheel (14), with a wastegate channel (122, 222) branching off from each of the two main flow channels to the diverting at least a portion of the exhaust flow from the main flow passage to bypass the turbine wheel (14).

turbocharger device claim 6 , characterized in that the two wastegate ducts (122, 222) converge to form a common wastegate duct (322), the wastegate valve (124) being arranged in the transition between the two wastegate ducts (122, 222) and the common wastegate duct (322).

turbocharger device claim 7 , characterized in that a further wastegate valve (224) is arranged inside the common wastegate channel (322) and has a valve element (226) which extends through the common wastegate channel (322) along a cross-section of the common wastegate channel (322) and which between an open position that completely releases the common wastegate channel (322) and a closed position that closes the common wastegate channel (322).

turbocharger device claim 8 , characterized in that the valve elements (126, 226) of the two wastegate valves (124, 224) are coupled to one another in their movement via a common coupling element (40) in such a way that both valve elements (126, 226) are moved together via a single control element be able.

turbocharger device claim 9 , characterized in that the valve elements (126, 226) are each connected to an adjusting arm (132, 232), the two adjusting arms (132, 232) being coupled to one another in their movement via the coupling element (40).

turbocharger device claim 10 , characterized in that the adjusting arms (132, 232) have different lever lengths, so that when the valve elements (126, 226) move together via the common control element acting on the coupling element (40), first the one in the transition between the two wastegate channels (122 , 222) to the common wastegate channel (322) arranged wastegate valve (124) and then in the common wastegate channel (322) arranged further wastegate valve (224) opens.