[发明专利]用于排气涡轮增压器的排气流控制元件的致动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于排气流控制元件的致动装置，所述排气流控制元件布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中。

背景技术

在通过具有大的排气体积流量（每单位时间）的排气涡轮增压器增压的内燃机中，为能够避免在涡轮增压器的涡轮区域中形成过大压力，排气涡轮增压器的涡轮的排气流入路径设有所谓的废气门挡板的形式的排气流控制元件，以将排气流部分地或甚至全部地引导通过涡轮。然而，除单级增压器系统的废气门挡板外，前述排气流控制元件也可以是用于多级增压器系统的第二级或每一个更后级的调节挡板。在具有可变涡轮叶片（VTG）的排气涡轮增压器中，可枢转的气流导向元件能够设置在涡轮的排气流入路径中。因此，前述排气流控制元件被认为是废气门挡板、调节挡板或这样的流动引导元件。

在例如WO 2010/135104A（图1）中公开了废气门挡板，在美国专利4,893,474(图4)、5,146,753（图3A和图3B）以及5,172,552（图4）中也公开了废气门挡板。

排气流控制元件通常通过与控制元件相连的心轴被调节。延伸穿过通道的心轴以可旋转的方式安装在通道内且固定连接至与位于涡轮壳体外部且邻近壳体的调节元件，该通道透过涡轮壳体的壁。调节元件通常是能够绕心轴轴线枢转并且例如被气动致动器致动的臂或杠杆。

通过该致动装置，心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分的密封会是有问题的，因为在排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中的排气承受着高压。如果如已知的该致动装置中的一些的情况，该引入部分没有被完全密封，则取决于引擎的运行状态，这会导致或多或少大部分的并且有时甚至非常大部分的流进涡轮壳体中的排气从涡轮壳体漏泄，这不仅对于排放是不利的，而且还导致涡轮增压器的性能的损失。

因此，在上述类型的已知致动装置中，心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分通过类活塞环的密封件被封闭，该密封构成相对复杂且因此相对昂贵的措施。

在US 7,644,583B2（图5和图6）中公开了用于心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分的不同密封。在该已知结构中，心轴以可旋转的方式安装在固定在涡轮壳体中的衬套中，且位于心轴的外周和衬套的内周之间的间隙被具有锥形截面的碟形弹簧密封，该碟形弹簧具有用于穿过该碟形弹簧的心轴的通道的中央开口、在衬套的端面和相对于调节元件固定的抵接部的端面之间通过轴向预张紧被夹持、并且以其径向外周缘缘抵靠衬套的端面并且其径向内周缘缘抵靠相对于调节元件固定的抵接部的端面的情况下被弹性地布置。该碟形弹簧的基本原理导致碟形弹簧在其外周处以及在其中央开口的边缘处具有刚性边缘，这导致这样的风险：当待被密封的区域在涡轮增压器的运行期间暴露至热排气时，这些刚性轮缘并不是设置成抵靠邻近的密封表面以便总体上有效地密封，即并不是抵靠衬套的端面和相对于调节元件固定的支柱的端面。

DE102009030520A1（图2和图3）公开了在衬套和调节元件之间的区域中的另外的轴向密封件，心轴安装在衬套内。在第一实施例中（图2），设有片状金属环，该片状金属环具有近似杯状结构，并且该杯状构造带有心轴从中穿过的中央开口和圆筒形外周区域，如在在调节元件上形成且面向衬套的挡圈的环形圆筒外周区域那样，该圆筒形外周区域与心轴轴线共轴。杯形片状金属环的弹性基部设有半弯边部，半弯边部以与心轴轴线同心的方式延伸，并且在半弯边部和片状金属环的中央开口之间，片状金属环的基部形成圆环状密封区，该圆环形密封区如衬套的端面上的圆环形抵接表面那样被设置在垂直于心轴轴线的平面内并且设置成以面对面接触的方式和在心轴轴线的方向上弹性地抵靠衬套的抵接表面。片状金属环的外周区域与调节元件挡圈的外周区域形成密封点且被焊接至或以一些其它方式固定连接至该挡圈。因为第二密封点，即片状金属环的围绕片状金属环的中央开口且径向地设置在半弯边部内的圆环形密封区和针对在衬套端面上的密封区设置的圆环环状抵接表面从心轴周缘分离某一距离，由此片状金属环的外周区域必须连接至调节元件的挡圈，从而在该连接处可靠地提供有永久密封，以当涡轮增压器运行时阻止热排气的通过，在实际情况中，这意味着该连接需要在其内闭合的圆环形焊缝，该焊缝总体上是永久气密的，这使得片状金属环的安装相对复杂且增加了装置的制造成本。