废气门阀门和将废气门阀门安装到排气涡轮增压器的涡轮外壳中的方法

摘要

本发明涉及一种具有废气门活门和废气门心轴的废气门阀门，其中废气门活门和废气门心轴是单个不可分割的模制主体的组成部分，并且其中模制主体还具有连接臂，该连接臂布置在废气门活门和废气门心轴之间并且具有塑化区域。本发明还涉及一种用于将所述类型的废气门阀门安装在排气涡轮增压器的具有废气门管道的涡轮外壳中的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及废气门阀门和用于将废气门阀门安装到排气涡轮增压器的涡轮外壳中的方法。

背景技术

排气涡轮增压器用于提高内燃发动机的效率且因此增加其功率。为此，排气涡轮增压器具有带有布置在内燃发动机的排气质量流中的涡轮叶轮的涡轮和带有压缩机叶轮的压缩机。涡轮叶轮和压缩机叶轮紧固到公共轴。在排气涡轮增压器的操作期间，涡轮叶轮被内燃发动机的排气质量流驱动，并且继而驱动压缩机叶轮。压缩机压缩新鲜进气并且将压缩的新鲜空气传导至内燃发动机。所述轴安装在轴承外壳中。涡轮叶轮布置在涡轮外壳中，并且压缩机叶轮布置在压缩机外壳中。

已经知道的是，在排气涡轮增压器的涡轮外壳中设置废气门管道，在需要时，内燃发动机的排气质量流的一部分可传导通过该废气门管道，绕过涡轮叶轮，直接进入内燃发动机的排气管，以便调节增压压力。所述废气门管道可以利用废气门阀门打开和关闭。为了致动废气门阀门，利用了例如气动致动装置，其被紧固到排气涡轮增压器的压缩机外壳并且经由致动杆作用于废气门阀门。废气门阀门具有废气门心轴和废气门活门，它们是使用垫圈彼此铆接的初始地不同的部件。在这种情况下，一定程度的游隙被设定，使得废气门活门可贴靠涡轮外壳中的废气门管道的密封表面并且因此密封废气门管道。

该方法的缺点在于，由于所述游隙，在排气涡轮增压器的操作期间会出现咔嗒声。这与噪音的不可取的生成相关联。此外，随着时间的推移，在与废气门管道的密封表面接触的废气门活门的那些表面处并且也在系统中的其它接触表面处出现振动性摩擦磨损。随着游隙的程度增加，噪音的生成和磨损两者也增加。这会导致废气门阀门的调节失败。

EP 2 489 853 A1已公开了一种具有废气门活门和废气门心轴的废气门阀门，其中废气门活门和废气门心轴是单个不可分割的模制主体的组成部分，并且其中模制主体具有布置在废气门活门和废气门心轴之间的连接件。在这种情况下，咔嗒声噪音的问题是不相关的，但有必要在废气门活门和阀门活门座之间的密封表面处实施额外的设计措施，以便确保废气门阀门的密封闭合。

发明内容

本发明的目的是规定一种可以消除上述缺点的方式。

所述目的依靠具有权利要求1中规定的特征的废气门阀门并且依靠具有权利要求5中规定的特征的用于安装所述废气门阀门的方法来实现。从属权利要求中规定了本发明的有利的改进和实施例。

根据本发明，废气门阀门的废气门活门和废气门心轴是单个不可分割的模制主体的组成部分，该模制主体还具有连接臂，该连接臂布置在废气门活门和废气门心轴之间并且具有塑化区域。所述类型的废气门阀门可以通过以下步骤有利地安装在排气涡轮增压器的具有废气门管道的涡轮外壳中：将模制主体插入涡轮外壳中；将模制主体的废气门心轴推动穿过已插入涡轮外壳的内孔中的衬套；将废气门心轴紧固到对应件（counterpart）；加热布置在废气门活门和废气门心轴之间的连接臂的预定塑化区域；以及通过在废气门活门上施加力而使连接件变形，使得废气门活门密封地贴靠涡轮外壳中的相关联的阀座并因此完全关闭废气门管道。在这种情况下，连接臂的塑化区域优选地以这样的强度被加热，即，使得材料能以大大减少或仅低消耗的力塑性地(即，永久性地)变形。在所述变形过程之后，塑化区域被再次冷却，其中变形被维持。

所述类型的废气门阀门和其向排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装的优点特别地在于，诸如在已知的废气门阀门的情况中在排气涡轮增压器的操作期间由于在废气门活门、废气门心轴和垫圈之间存在游隙而发生的咔嗒声不再是可能的。此外，因为废气门活门、废气门心轴和布置在废气门活门与废气门心轴之间的连接件是单个不可分割的模制主体的组成部分，并且不需要用于将废气门活门连接到废气门心轴的垫圈，所以实现了成本节约。

因此，现有技术中所要求的将废气门活门紧固到废气门心轴的方法步骤也被取消。此外，废气门阀门的耐久性增加，因为不会出现因铆接、焊接等导致的凹口效应。在废气门活门、废气门心轴和垫圈之间的磨损消除。另外，在废气门心轴与涡轮外壳的衬套(废气门心轴被引导通过该衬套)之间不发生咔嗒作响引起的磨损。

附图说明

本发明的另外的有利性质将基于附图从下面的示例性解释显而易见，在附图中：

图1是示出根据现有技术的废气门阀门的草图；

图2是示出图1所示废气门阀门向排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装的草图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的废气门阀门的草图；

图4是示出图3所示废气门阀门向排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装的草图；以及

图5是图3所示废气门阀门的草图，示出了废气门阀门在安装到排气涡轮增压器的涡轮外壳中期间的变形。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的废气门阀门。所述废气门阀门具有废气门心轴4、垫圈5和废气门活门3。废气门活门3利用垫圈5铆接到废气门心轴4。这种铆接连接保持的游隙的程度被设定，使得当由多个部件组装和铆接的废气门阀门被安装在具有废气门管道的排气涡轮增压器的涡轮外壳中时，废气门活门3可以贴靠设置在涡轮外壳中的密封表面并因此密封废气门管道。

图2是示出图1所示废气门阀门向具有废气门管道的排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装的草图。为了进行这种安装，首先将由多个部件组装和铆接在一起的废气门阀门插入涡轮外壳1中。随后，废气门阀门的废气门心轴4被推动穿过已被插入涡轮外壳1的内孔中的衬套2。随后，废气门心轴4被紧固到对应件6，对应件6是在排气涡轮增压器的操作期间与致动杆(图中未示出)相互作用的杠杆（lever）。废气门心轴4被可旋转地安装在衬套2中。当废气门心轴4已被紧固到对应件时，接着才会由于所述游隙而出现废气门活门贴靠涡轮外壳1和密封废气门管道中的密封表面的情况。在排气涡轮增压器的操作期间，通过旋转废气门心轴4，可以将废气门活门在或大或小的程度上打开，以便将排气的或多或少的部分传导通过废气门管道，经过涡轮叶轮直接进入内燃发动机的排气管，并且因此实现增压压力调节。

然而，在图1和图2的基础上讨论的装置的缺点在于，由于所述游隙，在排气涡轮增压器的操作期间出现咔嗒声。这与噪音的不可取的生成相关联。此外，在废气门阀门自身的部件之间的接触表面处以及在废气门活门与涡轮外壳中的密封表面进行接触的表面处出现振动性摩擦磨损，这种振动性摩擦磨损会随着时间推移而导致废气门阀门的调节(即，增压压力调节)的失败。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的废气门阀门的草图，利用该废气门阀门消除了图1所示废气门阀门遇到的缺点。

图3所示废气门阀门是单个不可分割的模制主体7，其具有作为组成部分的废气门活门7a、废气门心轴7b和连接臂7c，连接臂7c布置在废气门活门和废气门心轴之间并且具有塑化区域7c1。所述模制主体7为铸件，其优选地通过粉末注塑成型或通过精密铸造来生产。

为了通过粉末注塑成型来生产废气门阀门，金属粉末与接合剂混合，并且然后在注塑成型过程中工作。接合剂为例如蜡混合物，其随后被从在注塑成型过程期间形成的生坯产品移除，所述移除通过加热所述生坯产品来进行。在接合剂被移除之后，已将蜡混合物从其移除的生坯产品被烧结，以便生产最终的废气门阀门。如果需要，最终的废气门阀门也可经受表面处理。

图4是示出图3所示废气门阀门向具有废气门管道的排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装的草图。为了进行此安装过程，首先将以不可分割的模制主体的形式存在的废气门阀门7插入涡轮外壳1中。随后，将模制主体7的废气门心轴7b推动穿过已被插入涡轮外壳1的内孔中的衬套2。随后，废气门心轴7b被紧固到对应件6，对应件6是在排气涡轮增压器的操作期间与致动杆(图中未示出)相互作用的杠杆。废气门心轴7b被可旋转地安装在衬套2中。当废气门心轴7b已被紧固到所述对应件6时，然后在另一步骤中，加热布置在废气门活门7a和废气门心轴7b之间的连接臂7c的预定塑化区域7c1(参见图5)。当连接件7c的所述塑化区域7c1已由于加热而达到可容易变形的状态时，通过在废气门活门7a上施加力而使连接件7c变形，使得废气门活门7a密封地贴靠涡轮外壳中相关联的阀座并且完全关闭废气门管道。

连接臂7c的预定塑化区域7c1的所述加热优选地依靠激光进行，因为激光辐射的使用使得有可能以相对少的费用和靶向方式高强度地加热连接臂的预定的严格限制的塑化区域，从而使其处于“柔软的”可容易变形的状态，在该状态下，通过在废气门活门上施加相对低的力，实现了废气门活门在其位置方面适应于涡轮外壳中的相关联的阀座并且密封地贴靠其在涡轮外壳中的密封表面且因此密封废气门管道的目的。连接臂7c的预定塑化区域7c1的相关联的变形不是可逆的，也就是说当塑化区域再次冷却时被保持，使得连接臂的预定塑化区域的永久性变形得以实现。依靠连接臂7c的预定塑化区域的永久性变形，废气门活门的密封表面相对于接触表面(即，相对于涡轮外壳中的阀座)的制造引起的缺陷得以补偿。这导致废气门活门在排气涡轮增压器的操作期间的可靠闭合。

作为依靠激光加热预定塑化区域7c1的备选方案，预定塑化区域的加热也可通过感应加热、通过利用喷燃器加热、通过利用电极加热或以某种其它方式进行。

以上述方式，根据本发明，提供了呈单个不可分割的模制主体形式的废气门阀门，其具有作为组成部分的废气门活门、废气门心轴和布置在两者间的连接臂。为了安装到排气涡轮增压器的涡轮外壳中，所述模制主体可被插入涡轮外壳并以上述方式紧固。随后，连接臂的将要变形的塑化区域被加热至足以热成形的温度。所述温度依赖于用来形成模制主体的材料，并且必须足够高，使得在限定的相对低的力的作用下，在废气门活门和废气门心轴之间的连接件能永久性地塑性变形，使得废气门活门贴靠涡轮外壳中的密封表面，从而完全关闭废气门管道。

图5是图3所示废气门阀门的草图，示出了废气门阀门在安装到排气涡轮增压器的涡轮外壳中期间的变形。图示废气门阀门为单个不可分割的模制主体，其具有废气门活门7a、废气门心轴7b和布置在废气门活门与废气门阀门之间的连接臂7c。连接臂7c具有预定塑化区域7c1，其在废气门阀门向排气涡轮增压器的涡轮外壳中的安装期间被例如依靠激光辐射L加热，然后通过施加由箭头K指示的力而塑性变形，使得废气门活门7a完全关闭废气门管道。