WO2012126493A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger - Google Patents

Turbine for an exhaust gas turbocharger Download PDF

Info

Publication number
WO2012126493A1
WO2012126493A1 PCT/EP2011/006095 EP2011006095W WO2012126493A1 WO 2012126493 A1 WO2012126493 A1 WO 2012126493A1 EP 2011006095 W EP2011006095 W EP 2011006095W WO 2012126493 A1 WO2012126493 A1 WO 2012126493A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbine
adjusting device
exhaust gas
turbine wheel
adjusting
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/006095
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nils Brinkert
Siegfried Sumser
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Priority to JP2014500259A priority Critical patent/JP2014511962A/en
Publication of WO2012126493A1 publication Critical patent/WO2012126493A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
  • exhaust gas turbocharger with a turbine driven by exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the turbine can have at least one adjusting device, which
  • the turbine is arranged for example in the flow direction of the exhaust gas upstream of a turbine wheel of the turbine and by means of which flow conditions in particular upstream of the turbine wheel can be influenced.
  • the turbine can be adapted to a variety of different operating points of the internal combustion engine, so that the turbine so that the internal combustion engine particularly efficient, that can be operated with low fuel consumption and thus low C0 2 emissions.
  • the adjusting device thus represents a variability, which allows an advantageous thermodynamic adaptation of the turbine to an operating point. With this variability, there are possibilities of acting on the so-called degree of reaction of the turbine, which is a main variable for a
  • WO 2006-133838 A1 discloses an exhaust gas turbine in an exhaust gas turbocharger, with a turbine wheel rotatably mounted in a housing, via an inlet flow Exhaust gas can be supplied, which can be discharged via an outlet channel from the exhaust gas turbine.
  • the exhaust gas turbine has a turbine inlet cross section, which is formed in the transition from the inlet flow to the turbine between two lateral boundary walls and in which a guide grid and cooperating with the guide grid, are arranged in the axial direction adjustable axial slide, wherein one of
  • Turbine inlet cross-section is mounted fixed to the housing, that the axial slide is arranged on the side facing the outlet channel and that the outlet channel facing away from the outlet, the housing-fixed boundary wall of the turbine inlet cross-section axially flush with the turbine blades of the turbine wheel.
  • the known turbines with a corresponding adjusting device have further potential to reduce their space requirement. In addition, they have further potential to make the operation more efficient.
  • Such a turbine for an exhaust gas turbocharger comprises a turbine housing and a turbine wheel.
  • the turbine wheel is at least partially received in the turbine housing and rotatable about an axis of rotation.
  • the turbine wheel has at least one at least one leading edge and at least one trailing edge
  • Impeller blade which can be flowed over by the leading edge for driving the turbine wheel of the turbine housing by flowing exhaust gas and can be flowed off via the trailing edge of the exhaust gas.
  • an adjusting device is provided, by means of which the
  • the adjusting device of the turbine according to the invention which is, for example, a radial turbine, makes it possible for the turbine to meet a large number of different requirements as required and in a particularly large operating range
  • a turbine associated with the unit in particular an internal combustion engine or a fuel cell, from the exhaust gas, the turbine is driven to adapt. This is accompanied by a more efficient operation of the turbine and thus of the unit, so that the unit can be operated with low energy consumption. For example, if the unit is the
  • the turbine according to the invention in which the adjusting device is arranged, for example, at least partially downstream of the turbine wheel, a reduced space requirement, which contributes to the avoidance and solution of package problems, especially in a space-critical area such as an engine compartment of a motor vehicle.
  • the turbine according to the invention may be due to the corresponding
  • Arrangement and design of the adjusting device are made particularly small in terms of their weight, which keeps the weight of the motor vehicle low. This results in a more efficient operation of the unit, by means of which the motor vehicle is driven, for example. Furthermore, the flow conditions in the
  • Turbinenradaustritts Symposium be set particularly advantageous by the rotatable about the axis of rotation adjusting device, resulting in a more efficient operation of the turbine according to the invention.
  • the adjusting device of the turbine according to the invention provides a
  • Turbine wheel outlet variability is, which has only a small number of parts and thus a low complexity, which is associated with a high functional performance security. This is the life of the adjusting device and thus the entire turbine benefit.
  • the adjusting device is particularly mechanically reliable and has only a very low cost.
  • a throughput of the turbine is variably adjustable by the discharge edge fluidly released or, in contrast, at least partially fluidly blocked.
  • a particularly large throughput spread of the turbine can thus be represented so that the turbine can be adapted to a large number of different operating points of the unit assigned to it.
  • the turbine and its associated unit can be operated more efficiently.
  • At low speed and load ranges can be adjusted by the adjusting a relatively high Maustau Sign with only a small flow rate parameter, while at high speed and load ranges of the internal combustion engine, a contrast high flow rate parameter is adjustable with only a small Aufstau Titan.
  • the turbine also has a reduced space requirement and only a very small weight, since the adjusting device is arranged space-saving.
  • the adjusting device is rotatable about the axis of rotation of the turbine wheel and at least partially, in particular completely, tts Suite arranged in the Turbinenradaust.
  • flow conditions in the turbine wheel outlet region can be variably adjusted. This keeps the space requirement turbine particularly low.
  • the turbine has thereby a high robustness against mechanical and / or thermal loads, which is associated with a very good functional performance safety even over a long service life,
  • a contour of the turbine wheel By releasing and obstructing the trailing edge, a contour of the turbine wheel can be varied and thus an outflow surface of the turbine wheel, via which the turbine can be flowed from the exhaust gas, variably adjusted and thus adapted to different operating points.
  • the turbine throughput parameter can be
  • the turbine thus has an optimized operating range by adjusting the degree of reaction due to the adjustability of the flow rate parameter. Furthermore, there are turbine efficiency advantages and improved charge pressure build-up by a associated with the turbine and driven by this compressor for compressing the aggregate air to be supplied and a concomitant lower
  • a further adjusting device which is arranged at least partially in a turbine wheel inlet region, is provided by means of which flow conditions in the turbine wheel inlet region upstream of the turbine
  • Turbine are variably adjustable. As a result, a fully variable turbine is created, which can be adapted particularly advantageous and in a particularly large range of different operating points. This leads to a particularly efficient and thus low-energy consumption, especially low fuel consumption, operation of the unit associated with the turbine, which is associated with low C0 2 emissions.
  • the further adjusting device comprises, for example, a locking body
  • VersperrSystem is connected for example with an adjusting ring, which is about the axis of rotation of the
  • Turbine is rotatable and over which the VersperrAvem for variable adjustment of the effective flow cross-section movable, in particular rotatable.
  • the turbine according to the invention is thus designed as a so-called tongue slider turbine, which is particularly flexible adaptable to different operating points and has a low complexity, which benefits the functional performance and thus the reliability of the turbine.
  • the first and the further adjusting device are coupled together and, in particular, only actuated by an actuator of the turbine common to the adjusting devices, in particular can be moved.
  • the coupling of the adjusting devices thus makes it possible to use only one actuator, for example an actuator, in particular an electric motor, to adjust the adjusting devices for setting the effective
  • Variability in the turbine wheel inlet region allows full variability of a flow rate and reaction characteristics of the turbine according to the invention and thus a particularly good possibility of influencing the efficiency curve.
  • This full variability is in the turbine of the invention with particularly simple and inexpensive means in the form of the tongue slider as the further adjusting device and the first
  • the adjusting devices are, for example, electrically and / or pneumatically and / or hydraulically and / or mechanically coupled to each other.
  • the electrical coupling has the advantage that this reacts very quickly to changing operating points of the unit associated with the turbine and the adjusting devices can be adjusted accordingly quickly. Furthermore, this represents a particularly cost-effective coupling.
  • the pneumatic and / or hydraulic coupling has the advantage that particularly high actuating forces can be achieved by contrast with particularly low actuation forces, in order to set the effective flow cross section and / or to free or obstruct the trailing edge or the
  • the mechanical coupling has the advantages of particularly low cost and a particularly high robustness and reliability, what the high
  • the guide vane of the turbine wheel has an outer contour with at least one substantially parallel to the axis of rotation extending length range as the leading edge and with a substantially radially extending length range as the trailing edge, wherein extending between the substantially parallel to the axis of rotation Length range and a further wavelength range is provided as a further trailing edge said substantially radially extending length range at least, which includes ⁇ ⁇ with the rotation axis an angle which is in the range 20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 0th
  • the at least substantially radially extending trailing edge (length range) provides a
  • the further outflow edge represents a Mauabström edge, which is at least partially fluidly releasable by means of the first adjusting device and in contrast at least fluidly locked. This is the
  • Outflow edge at least partially covered or covered by the first adjusting device said cover or cover is variably adjustable, thus more or less free or block the trailing edge.
  • the angle a "or the corresponding angular range represents a very significant possibility of influencing the optimization of the turbine wheel, since through the angle ⁇ ⁇ both throughflow conditions and in particular outflow conditions of the turbine wheel can be influenced. Accordingly, extremely favorable throughflow conditions are present in said angular range, by means of which the turbine wheel permits a particularly efficient and efficient operation of the turbine and thus of the turbine associated with the unit.
  • Verstellell issues fluidly releasable and in contrast fluidly at least in
  • Adjustment device is more or less covered or covered, for example, only the further trailing edge and not the first trailing edge is fluidically releasable or in contrast fluidly blocked.
  • first trailing edge by means of the first adjusting device fluidly releasable and fluidly lockable, wherein advantageously the further trailing edge relative to the first trailing edge predominantly by means of the first adjusting device correspondingly adjustable, that is fluidically releasable and in contrast fluidly lockable, is.
  • first adjusting device comprise a first adjusting element which is rotationally fixed relative to the turbine housing, in particular a first adjusting ring, and at least one second adjusting element which can rotate about the axis of rotation relative to the first adjusting element, In particular, a second adjusting ring, this is a particularly uncomplex, cost-effective and reliable way created to adjust the flow conditions in the turbine wheel outlet, for example, the trailing edge is fluidly blocked by covering or releasing or released in contrast.
  • the first adjustment device has, for example, an adjustment range, in particular an adjustment angle range, with a first end position and a second end position.
  • the first adjusting device is movable in the adjustment range between the end positions, in particular rotatable about the axis of rotation.
  • the first adjusting device is movable in the end positions and in at least one intermediate position in the adjustment between the end positions.
  • the first adjusting device in the adjustment is continuously adjustable, whereby a plurality of different positions of the first adjusting device can be displayed in order to adapt the turbine particularly favorable to different operating points can. It is also possible to adjust the first adjusting device stepped in the adjustment, which is associated with particularly low cost of the turbine.
  • the first adjusting device in an adjustment range of 20 0 adjustable about the rotational axis, that is, the first adjusting device an adjustment angle of 20 °, so this is advantageous in that the turbine can be more easily and inexpensively adapted to different operating points, while simultaneously The space requirement of the turbine and their costs can be kept low.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine with a
  • Exhaust gas turbocharger which one of exhaust gas of the internal combustion engine flow-through turbine comprising a rotatable about an axis of rotation of a turbine wheel of the turbine and at least partially disposed downstream of the turbine wheel in a turbine wheel outlet region
  • Has adjustment means by means of which flow conditions, in particular in the Turbinenradauseries Complex are variably adjustable;
  • FIG. 3 shows a detail of a schematic sectional view of the turbine according to FIG.
  • FIG. 2 Fig. 2 along a section line A-B shown in FIG. 2.
  • Fig. 1 shows a trained as a reciprocating engine
  • Internal combustion engine 10 which is designed for example as a diesel engine, gasoline engine, diesel engine or other internal combustion engine.
  • the internal combustion engine 10 is used, for example, a motor vehicle,
  • Internal combustion engine 10 can be supplied with fuel, which at least one combustion chamber, in particular a cylinder, the internal combustion engine 10 is supplied.
  • the combustion chamber of the internal combustion engine 10 is also supplied with air, which sucks the internal combustion engine 10 from the environment, which is indicated by a directional arrow 12.
  • Internal combustion engine 10 arranged air filter 16, whereby the air is purified. Following the air filter 16, the air by means of appropriate
  • Intake piping passed to a arranged in the intake manifold 14 compressor 20 of an exhaust gas turbocharger 22, which is indicated by a directional arrow 18 in FIG. 1.
  • the air is compressed by means of a compressor wheel of the compressor 20, whereby it is heated.
  • a charge air cooler 24 is arranged in the intake tract 14 downstream of the compressor 20, which is flowed through by the compressed air and which cools the compressed air, before finally fed to the at least one combustion chamber of the internal combustion engine 10 by means of Ansaugverrohrung becomes. This is represented by a directional arrow 26.
  • Auto-ignition ignites or is ignited by means of an ignition device and thereby burns.
  • the combustion results in an exhaust gas, which flows out of the combustion chamber and flows into exhaust gas piping of an exhaust tract 28 of the internal combustion engine 10, which is indicated by a directional arrow 30.
  • the exhaust gas is passed to a turbine 32 of the exhaust gas turbocharger 22, which is drivable by the exhaust gas.
  • the turbine 32 in this case comprises a turbine housing 76 (FIG. 2), in which a turbine wheel 74 is rotatably received about an axis of rotation.
  • the turbine wheel 74 is rotatably connected to a shaft 34 of the exhaust gas turbocharger 22 and acted upon by the exhaust gas and thereby driven.
  • the compressor wheel of the compressor 20 is also rotatably connected, so that the compressor wheel and thus the compressor 20 can be driven by the turbine wheel 74 and the turbine 32.
  • a branch point 36 is arranged in the exhaust tract 28, which a
  • Exhaust gas recirculation device 38 is assigned. At the branch point 36 is a
  • Exhaust gas recirculation line 40 of the exhaust gas recirculation device 38 fluidly with the
  • Exhaust piping of the exhaust tract 28 connected.
  • the exhaust gas recirculation line 40 is fluidly connected to the intake passages of the intake tract 14 at an introduction point 42.
  • exhaust gas from the exhaust tract 28 to the intake tract 14 can be traced and introduced into the intake tract 14.
  • Combustion engine 10 acted upon, so that nitric oxide and
  • Particle emissions of the internal combustion engine 10 can be kept low.
  • the exhaust gas recirculation device 38 comprises an exhaust gas recirculation valve 44 which is located in the exhaust gas recirculation valve 44
  • Exhaust gas recirculation line 40 is arranged and by means of which a flow cross-section, which is traversed by the recirculated exhaust gas, is variably adjustable.
  • an exhaust gas recirculation cooler 46 is disposed in the exhaust gas recirculation line 40 between the inlet 42 and the branch point 36 downstream of the exhaust gas recirculation valve 44, by means of which to be recirculated exhaust gas to cool. Since the branch point 36 is located upstream of the turbine 32, a high-pressure exhaust gas recirculation is shown, by means of which particularly large amounts of exhaust gas are traceable.
  • the internal combustion engine 10 includes a control device 48, by means of which the internal combustion engine 10 and the exhaust gas recirculation valve 44 can be regulated, which is indicated by arrows 50 and 52 in FIG. 1.
  • the turbine 32 has an adjusting device 54, which is arranged in the flow direction of the exhaust gas through the turbine 32 at least partially upstream of the turbine wheel 74. Furthermore, the turbine 32 comprises an adjusting device 56, which is arranged in the flow direction of the exhaust gas through the turbine 32 at least partially downstream of the turbine wheel 74.
  • flow conditions upstream and downstream of the turbine wheel 74 are variably adjustable, so that the turbine 32 can be adapted to a plurality of different operating points of the internal combustion engine 10. In this way, the turbine 32 is particularly efficient and efficient operation operable, which is associated with efficient operation of the internal combustion engine 10. This results in a particularly low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of
  • the adjusting devices 54 and 56 are coupled to one another by means of a coupling device 58, so that the adjusting devices 54 and 56 can be actuated only by means of an actuator which is common to the adjusting devices 54 and 56.
  • the coupling device 58 comprises an actuating part 60, which can interact with the actuator, for example an electric motor.
  • the actuating part 60 is for example rotatable by means of the actuator, which is indicated by a directional arrow 62, and / or by means of the actuator translationally movable, which is indicated by a directional arrow 64.
  • An arrow 66 indicates that the actuator can be regulated by means of the control device 48 so as to be able to adapt the turbine 32 as needed to a present operating point of the internal combustion engine 10.
  • the exhaust aftertreatment device 68 comprises for example, a catalyst, in particular an oxidation catalyst, and a particulate filter, by means of which the exhaust gas is purified before it is discharged to the environment, which is represented by a directional arrow 72.
  • the adjusting device 54 of the turbine 32 is, for example, a so-called tongue slide, which has an adjusting ring which is arranged around an axis of rotation
  • the axis of rotation 73 is also the compressor wheel and the turbine wheel
  • the compressor wheel, the turbine wheel 74 and the shaft 34 rotate about the rotation axis 73 during operation of the exhaust gas turbocharger 22.
  • At least one so-called tongue is connected to the adjusting ring, which is rotatable about the adjusting ring about the axis of rotation 73 and by means of which an effective
  • Flow cross-section upstream of the turbine wheel 74 is variably adjustable.
  • the adjusting device 56 is designed for example as a so-called rotary valve, which is explained in conjunction with FIGS. 2 and 3.
  • Adjusting device 56 is a Radaustrittsquerrough the turbine wheel 74 variably adjustable.
  • FIG. 2 it comprises a rotary slide valve
  • Turbine housing 76 and to the turbine wheel 74 about the rotation axis 73 is rotatable. Furthermore, the adjusting device 56 comprises an adjusting ring 80 which is fixed relative to the housing 76.
  • the turbine wheel 74 has a plurality of impeller vanes 82, which in
  • Circumferential direction of the turbine wheel 74 which is indicated by a directional arrow 84, are arranged distributed uniformly over the circumference of the turbine wheel 74.
  • the impeller vanes 82 have an outer contour 86 which has a first longitudinal region 88 extending at least substantially parallel to the axis of rotation 73. Through the length region 88, a leading edge 90 of the impeller blade 82 is formed, via which the guide vane 32 for driving the turbine wheel 74 can be flowed by the exhaust gas.
  • the exhaust gas is supplied via an annular nozzle 92 turbine wheel 74.
  • the outer contour 86 has a length region 94, through which an outflow edge 96 of the impeller blade 82 is formed.
  • the trailing edge 96 is the impeller blade 82 and the impeller blades 82 of the exhaust gas abströmbar.
  • the length region 94 and thus the trailing edge 96 extend at least substantially in the radial direction of the turbine wheel, which is indicated by a directional arrow 98. The at least substantially extending in the radial direction
  • Length range 94 may, for example, include an angle with the axis of rotation 73 that is within a range of 80 degrees to and including 00 degrees.
  • a length range 100 is provided between the length regions 88 and 94, which adjoins the length region 88 and to which the length region 94 of the impeller blade 82 connects.
  • a further outflow edge 102 of the impeller blade 82 is formed, via which the
  • Turbine 74 and the impeller blade 82 can be flowed from the exhaust gas.
  • the length region 100 and thus the trailing edge 102 include, for example with the rotation axis 73 at an angle a ", which is for example greater than 20 degrees and less than or at least substantially equal to 90 degrees.
  • a " is for example greater than 20 degrees and less than or at least substantially equal to 90 degrees.
  • the adjusting ring 78 comprises cover elements 104, by means of which the respective
  • the adjusting ring 78 can be rotated in a respective end position about the axis of rotation 73 according to a directional arrow 106.
  • the adjusting ring 78 in a plurality of
  • Abströmkanten 102 of the impeller blades 82 at least partially release or partially cover or cover. Due to the different positions of the adjusting ring 78, it is possible different
  • Adjustment device 54 is given.
  • the turbine 32 is designed as a fully variable turbine 32, which is particularly flexible at different operating points of the internal combustion engine 10
  • Turbine wheel exit area 108 illustrated by a variability only very small space requirement, whereby the entire turbine 32 and thus the entire exhaust gas turbocharger 22 have only a very small space requirement, in particular in the axial direction. Furthermore, the complexity of this and number of parts, the weight and the costs are kept low by the trained as a rotary valve adjusting device 56, which contributes to a high functional performance security of the turbine 32.
  • FIG. 3 shows one of the end positions of the adjusting ring 78, in which the outflow edges 102 of the impeller blades 82 are completely fluidically released.
  • the turbine 32 In this end position designed as an open position, the turbine 32 has a maximum throughput parameter.
  • Outflow edges 102 at least substantially completely covered or covered and thus at least substantially completely fluidly blocked, so a minimum flow rate parameter of the turbine 32 is shown.
  • the turbine 32 then has a particularly high Aufstau Titan, which is an efficient operation especially at low load and / or speed ranges of the internal combustion engine 10 beneficial.
  • the representation of the high throughput parameter is conducive to efficient operation of the turbine 32 at high load and / or speed ranges.
  • Circumferential direction (directional arrow 84) spaced from each other and arranged distributed over the circumference of the turbine wheel 74 at least substantially evenly.
  • a respective flow channel 1 12 is formed, which is at least partially possible in positions of the adjusting ring 78, in which an outflow of the exhaust gas from the impeller blades 82 via the trailing edges 102, is flowed through by the exhaust gas.
  • the flow-through channels 102 are, for example, of diffuser-like design, so that they represent diffuser channels.
  • diffuser channels 102 are, for example, of diffuser-like design, so that they represent diffuser channels.
  • Flow channels 1 12 have a respective outflow edge 1 14, which is very thin.
  • Internal combustion engine 10 can be adjusted.
  • a contour of the turbine wheel 74 is set variably, and trailing edges 102 are added or removed, so that outflow areas are increased or decreased.
  • the turbine has a particularly high throughput spread, whereby they both in low speed and / or
  • Load ranges and in high speed and / or load ranges and also in between speed and / or load ranges can be operated efficiently.
  • the adjusting device 56 has nine so-called Versperrsektoren, which are formed by the cover 102.
  • the adjusting ring 78 is in one
  • Adjusting angle range of 20 degrees adjustable This means that it can be rotated relative to the directional arrow 84 by 20 degrees in total relative to the adjusting ring 80. This allows complete coverage and complete release of the trailing edges 102. In the full release position, a maximum cross-sectional aperture of 50% of the projected annular area is achieved, as shown in FIG. In this position, the turbine 32 has a maximum possible flow cross section over the flow edges 102.
  • the fixed adjusting ring 80 is formed with a relatively small thickness, so sector pockets 1 16 over the trailing edge 102 do not make too large loss sources for the flow of the exhaust gas.
  • FIGS. 2 and 3 Refinements, not shown, are possible in FIGS. 2 and 3, in which the cover elements 104 or corresponding locking surfaces of the adjusting ring 78 are increasingly immersed in the free sector pockets 16 by a particularly small axial movement when the adjusting ring 78 is rotated Position in which the outflow edges 102 are completely covered, interference edges for slit flows of the outflow edges 102 and the outer contour 86 are at least substantially avoided.
  • the turbine 32 according to FIG. 2 does not comprise an adjusting device arranged at least partially upstream of the turbine wheel 74, such as FIG
  • Adjusting means 54 for variably setting the flow conditions upstream of the turbine wheel 74. It is understood, however, that such adjusting means as the adjusting means 54 may be provided to variably adjust the flow conditions at least substantially upstream of the turbine wheel 74.
  • the turbine 32 is assigned to the internal combustion engine 10. It is understood, however, that the turbine 32 can also be associated, for example, with a fuel cell, wherein the turbine 32 or the turbine wheel 74 can then be driven by the exhaust gas of the fuel cell and the turbine 32 can then be adapted to different operating points of the fuel cell in a particularly efficient and flexible manner. Furthermore, the turbine 32 can be assigned to other exhaust-emitting units and can be driven by the exhaust gas of these units.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

The invention relates to a turbine (32) for an exhaust gas turbocharger (22), having a turbine housing (76) and a turbine wheel (74), at least some regions of which are accommodated in the turbine housing (76) and which can be rotated about an axis of rotation (73). The turbine wheel also has at least one impeller blade (82) having at least one leading edge (90) and at least one trailing edge (96, 102). In order to drive the turbine wheel (74), exhaust gas flowing through the turbine housing (76) flows over the leading edge (90) onto said impeller blade and flows out over the trailing edge (96, 102) of said impeller blade. An adjusting device (56) is provided, by means of which at least areas of the trailing edge (96, 102) of the impeller blade (82) of the turbine wheel (74) can be opened for fluid flow in a first position, and in contrast can be at least substantially blocked for fluid flow in at least one second position of the adjusting device (56).

Description

Turbine für einen Abgasturbolader  Turbine for an exhaust gas turbocharger
Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
Aus dem Serienbau von Verbrennungskraftmaschinen ist es bekannt, Abgasturbolader mit einer von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Turbine einzusetzen. Die Turbine kann dabei zumindest eine VerStelleinrichtung aufweisen, welche From the mass production of internal combustion engines, it is known to use exhaust gas turbocharger with a turbine driven by exhaust gas of the internal combustion engine. The turbine can have at least one adjusting device, which
beispielsweise in Strömungsrichtung des Abgases stromauf eines Turbinenrads der Turbine angeordnet ist und mittels welcher Strömungsbedingungen insbesondere stromauf des Turbinenrads beeinflussbar sind. So kann die Turbine an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden, sodass die Turbine damit die Verbrennungskraftmaschine besonders effizient, das heißt mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen C02-Emissionen, betrieben werden können. Die VerStelleinrichtung stellt damit eine Variabilität dar, welche eine vorteilhafte thermodynamische Anpassung der Turbine an einen Betriebspunkt ermöglicht. Mit dieser Variabilität ergeben sich Einwirkmöglichkeiten auf den so genannten Reaktionsgrad der Turbine, welcher eine Hauptgröße für einen is arranged for example in the flow direction of the exhaust gas upstream of a turbine wheel of the turbine and by means of which flow conditions in particular upstream of the turbine wheel can be influenced. Thus, the turbine can be adapted to a variety of different operating points of the internal combustion engine, so that the turbine so that the internal combustion engine particularly efficient, that can be operated with low fuel consumption and thus low C0 2 emissions. The adjusting device thus represents a variability, which allows an advantageous thermodynamic adaptation of the turbine to an operating point. With this variability, there are possibilities of acting on the so-called degree of reaction of the turbine, which is a main variable for a
wirkungsgradoptimalen Betrieb darstellt. represents efficiency-optimal operation.
Ferner ist es erforderlich, eine bestimmte Durchsatzspreizung der Turbine darzustellen, um somit besonders großen Last- und Drehzahlspreizungen der Furthermore, it is necessary to represent a certain flow rate spread of the turbine, thus particularly large load and speed spreads of
Verbrennungskraftmaschine gerecht zu werden. Um insbesondere auch Anforderungen bei geringen Lasten und/oder Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschinen gerecht zu werden, ist es beispielsweise möglich, einen hohen Aufstau der Turbine darzustellen, was allerdings mit einem geringen Durchsatzparameter der Turbine einhergeht. Internal combustion engine to meet. In order to meet in particular also requirements at low loads and / or speeds of internal combustion engines, it is for example possible to represent a high backlog of the turbine, which, however, is associated with a low flow rate parameter of the turbine.
Die WO 2006-133838 A1 offenbart eine Abgasturbine in einem Abgasturbolader, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Turbinenrad, dem über eine Einlassflut Abgas zuführbar ist, welches über einen Austrittskanal aus der Abgasturbine abführbar ist. Die Abgasturbine weist einen Turbineneintrittsquerschnitt auf, der im Übergang von der Einlassflut zu dem Turbinenrad zwischen zwei seitlichen Begrenzungswänden gebildet ist und in dem ein Leitgitter und ein mit dem Leitgitter zusammenwirkender, in Achsrichtung verstellbarer Axialschieber angeordnet sind, wobei eine der WO 2006-133838 A1 discloses an exhaust gas turbine in an exhaust gas turbocharger, with a turbine wheel rotatably mounted in a housing, via an inlet flow Exhaust gas can be supplied, which can be discharged via an outlet channel from the exhaust gas turbine. The exhaust gas turbine has a turbine inlet cross section, which is formed in the transition from the inlet flow to the turbine between two lateral boundary walls and in which a guide grid and cooperating with the guide grid, are arranged in the axial direction adjustable axial slide, wherein one of
Begrenzungswände des Turbineneintrittsquerschnitts verschieblich ausgeführt und von dem Axialschieber gebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Leitgitter im Sliding walls of the turbine inlet cross-section slidably executed and formed by the axial slide. It is envisaged that the guide grid in
Turbineneintrittsquerschnitt gehäusefest montiert ist, dass der Axialschieber auf der dem Austrittskanal zugewandten Seite angeordnet ist und dass die dem Austrittskanal abgewandte, gehäusefeste Begrenzungswand des Turbineneintrittsquerschnitts axial bündig mit den Turbinenschaufeln des Turbinenrades abschließt. Turbine inlet cross-section is mounted fixed to the housing, that the axial slide is arranged on the side facing the outlet channel and that the outlet channel facing away from the outlet, the housing-fixed boundary wall of the turbine inlet cross-section axially flush with the turbine blades of the turbine wheel.
Die bekannten Turbinen mit einer entsprechenden Versteileinrichtung weisen weiteres Potential auf, ihren Bauraumbedarf zu reduzieren. Darüber hinaus weisen sie weiteres Potential auf, den Betrieb effizienter zu gestalten. The known turbines with a corresponding adjusting device have further potential to reduce their space requirement. In addition, they have further potential to make the operation more efficient.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine für einen Abgasturbolader bereitzustellen, welche einen geringeren Bauraumbedarf sowie einen effizienteren Betrieb aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a turbine for an exhaust gas turbocharger, which has a smaller space requirement and a more efficient operation.
Diese Aufgabe wird durch eine Turbine für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a turbine for an exhaust gas turbocharger having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Eine solche Turbine für einen Abgasturbolader umfasst ein Turbinengehäuse und ein Turbinenrad. Das Turbinenrad ist zumindest bereichsweise in dem Turbinengehäuse aufgenommen und um eine Drehachse drehbar. Das Turbinenrad weist zumindest eine wenigstens eine Anströmkante und wenigstens eine Abströmkante aufweisende Such a turbine for an exhaust gas turbocharger comprises a turbine housing and a turbine wheel. The turbine wheel is at least partially received in the turbine housing and rotatable about an axis of rotation. The turbine wheel has at least one at least one leading edge and at least one trailing edge
Laufradschaufel auf, die zum Antreiben des Turbinenrads von das Turbinegehäuse durchströmendem Abgas über die Anströmkante anströmbar und über die Abströmkante von dem Abgas abströmbar ist. Impeller blade, which can be flowed over by the leading edge for driving the turbine wheel of the turbine housing by flowing exhaust gas and can be flowed off via the trailing edge of the exhaust gas.
Erfindungsgemäß ist eine Versteileinrichtung vorgesehen, mittels welcher die According to the invention an adjusting device is provided, by means of which the
Abströmkante der Leitschaufel des Turbinenrads in einer ersten Stellung zumindest bereichsweise fluidisch freigebbar und demgegenüber in zumindest einer zweiten Stellung der VerStelleinrichtung wenigstens bereichsweise fluidisch zumindest im Outflow edge of the guide vane of the turbine wheel in a first position at least partially fluidly releasable and in contrast in at least a second position of the adjusting device at least partially fluidly at least in
Wesentlichen versperrbar ist. Mit anderen Worten ist in einer ersten Stellung der Versteileinrichtung, in welcher die Abströmkante zumindest bereichsweise fluidisch freigegeben ist, ein größerer Längenbereich der Abströmkante von Abgas abströmbar als in der zweiten Stellung der Versteileinrichtung, in welcher die Abströmkante zumindest bereichsweise zumindest im Wesentlichen fluidisch versperrt ist. Essentially lockable. In other words, in a first position the Adjustment device in which the outflow edge is at least partially fluidly released, a greater length range of the trailing edge of exhaust flow than in the second position of the adjusting device, in which the trailing edge is at least partially at least substantially fluidly blocked.
Die Versteileinrichtung der erfindungsgemäßen Turbine, wobei es sich beispielsweise um eine Radialturbine handelt, ermöglicht es, die Turbine bedarfsgerecht und in einem besonders großen Betriebsbereich an eine Vielzahl von unterschiedlichen The adjusting device of the turbine according to the invention, which is, for example, a radial turbine, makes it possible for the turbine to meet a large number of different requirements as required and in a particularly large operating range
Betriebspunkten beispielsweise eines der Turbine zugeordneten Aggregats, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine oder einer Brennstoffzelle, von dessen Abgas die Turbine antreibbar ist, anzupassen. Damit einher geht ein effizienterer Betrieb der Turbine und damit des Aggregats, sodass das Aggregat energieverbrauchsarm betrieben werden kann. Handelt es sich bei dem Aggregat beispielsweise um die Operating points, for example, a turbine associated with the unit, in particular an internal combustion engine or a fuel cell, from the exhaust gas, the turbine is driven to adapt. This is accompanied by a more efficient operation of the turbine and thus of the unit, so that the unit can be operated with low energy consumption. For example, if the unit is the
Verbrennungskraftmaschine, so bedeutet dies einen besonders geringen Internal combustion engine, this means a particularly low
Kraftstoffverbrauch und geringe C02-Emissionen. Fuel consumption and low C0 2 emissions.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Turbine, bei welcher die VerStelleinrichtung beispielsweise zumindest teilweise stromab des Turbinenrads angeordnet ist, einen reduzierten Bauraumbedarf auf, was zur Vermeidung und Lösung von Package- Problemen insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens beiträgt. In addition, the turbine according to the invention, in which the adjusting device is arranged, for example, at least partially downstream of the turbine wheel, a reduced space requirement, which contributes to the avoidance and solution of package problems, especially in a space-critical area such as an engine compartment of a motor vehicle.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Turbine aufgrund der entsprechenden Furthermore, the turbine according to the invention may be due to the corresponding
Anordnung und Ausgestaltung der Versteileinrichtung besonders gering hinsichtlich ihres Gewichts ausgebildet werden, was das Gewicht des Kraftwagens gering hält. Daraus resultiert ein effizienterer Betrieb des Aggregats, mittels welchem der Kraftwagen beispielsweise antreibbar ist. Ferner können die Strömungsbedingungen in dem Arrangement and design of the adjusting device are made particularly small in terms of their weight, which keeps the weight of the motor vehicle low. This results in a more efficient operation of the unit, by means of which the motor vehicle is driven, for example. Furthermore, the flow conditions in the
Turbinenradaustrittsbereich durch die um die Drehachse drehbare VerStelleinrichtung besonders vorteilhaft eingestellt werden, was zu einem effizienteren Betrieb der erfindungsgemäßen Turbine führt. Turbinenradaustrittsbereich be set particularly advantageous by the rotatable about the axis of rotation adjusting device, resulting in a more efficient operation of the turbine according to the invention.
Die Versteileinrichtung der erfindungsgemäßen Turbine stellt eine The adjusting device of the turbine according to the invention provides a
Turbinenradaustrittsvariabilität dar, welche eine nur geringe Teilanzahl und damit eine nur geringe Komplexität aufweist, was mit einer hohen Funktionserfüllungssicherheit einhergeht. Dies kommt der Lebensdauer der Versteileinrichtung und damit der gesamten Turbine zugute. Mit anderen Worten ist die Versteileinrichtung insbesondere mechanisch zuverlässig und weist nur sehr geringe Kosten auf. Mittels der Versteileinrichtung ist ein Durchsatz der Turbine variabel einstellbar ist, indem die Abströmkante fluidisch freigegeben oder demgegenüber zumindest bereichsweise fluidisch versperrt wird. Durch die unterschiedlichen Stellungen der Versteileinrichtung kann somit eine besonders große Durchsatzspreizung der Turbine dargestellt werden, sodass die Turbine an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten des ihr zugeordneten Aggregats angepasst werden kann. Turbine wheel outlet variability is, which has only a small number of parts and thus a low complexity, which is associated with a high functional performance security. This is the life of the adjusting device and thus the entire turbine benefit. In other words, the adjusting device is particularly mechanically reliable and has only a very low cost. By means of the adjusting device, a throughput of the turbine is variably adjustable by the discharge edge fluidly released or, in contrast, at least partially fluidly blocked. As a result of the different positions of the adjusting device, a particularly large throughput spread of the turbine can thus be represented so that the turbine can be adapted to a large number of different operating points of the unit assigned to it.
Somit können die Turbine und das ihr zugeordnete Aggregat effizienter betrieben werden. Bei niedrigen Drehzahl- und Lastbereichen kann durch die Versteileinrichtung eine relativ hohe Aufstauwirkung mit einem nur geringen Durchsatzparameter eingestellt werden, während bei hohen Drehzahl- und Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine ein demgegenüber hoher Durchsatzparameter mit einer nur geringen Aufstauwirkung einstellbar ist. Die Turbine weist ferner einen reduzierten Bauraumbedarf und ein nur sehr geringes Gewicht auf, da die Versteileinrichtung bauraumgünstig angeordnet ist. Thus, the turbine and its associated unit can be operated more efficiently. At low speed and load ranges can be adjusted by the adjusting a relatively high Aufstauwirkung with only a small flow rate parameter, while at high speed and load ranges of the internal combustion engine, a contrast high flow rate parameter is adjustable with only a small Aufstauwirkung. The turbine also has a reduced space requirement and only a very small weight, since the adjusting device is arranged space-saving.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die VerStelleinrichtung um die Drehachse des Turbinenrads drehbar und zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Turbinenradaust ttsbereich angeordnet. Mittels der VerStelleinrichtung sind Strömungsbedingungen in dem Turbinenradaustrittsbereich variabel einstellbar. Dies hält den Bauraumbedarf Turbine besonders gering. Außerdem weist die Turbine dadurch eine hohe Robustheit gegen mechanische und/oder thermische Belastungen auf, was mit einer sehr guten Funktionserfüllungssicherheit auch über eine hohe Lebensdauer hinweg einhergeht, In an advantageous embodiment of the invention, the adjusting device is rotatable about the axis of rotation of the turbine wheel and at least partially, in particular completely, ttsbereich arranged in the Turbinenradaust. By means of the adjusting device, flow conditions in the turbine wheel outlet region can be variably adjusted. This keeps the space requirement turbine particularly low. In addition, the turbine has thereby a high robustness against mechanical and / or thermal loads, which is associated with a very good functional performance safety even over a long service life,
Durch das Freigeben und demgegenüber Versperren der Abströmkante kann eine Kontur des Turbinenrads variiert und somit eine Abströmfläche des Turbinenrads, über welche das Turbinenrad von dem Abgas abströmbar ist, variabel eingestellt und somit an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden. Infolge dieser Variierung der Kontur, wodurch die Abströmflache vergrößert oder verkleinert und damit Abströmkanten hinzugefügt oder entfernt werden, kann der Durchsatzparameter der Turbine By releasing and obstructing the trailing edge, a contour of the turbine wheel can be varied and thus an outflow surface of the turbine wheel, via which the turbine can be flowed from the exhaust gas, variably adjusted and thus adapted to different operating points. As a result of this variation of the contour, whereby the outflow area is increased or decreased and thus trailing edges are added or removed, the turbine throughput parameter can
bedarfsgerecht eingestellt und dadurch ein besonders effizienter Betrieb der Turbine realisiert werden. Dies bringt eine Wirkungsgradsteigerung der Turbine mit sich, da dadurch der so genannte Reaktionsgrad der Turbine beeinflusst werden kann. adjusted as needed and thus a particularly efficient operation of the turbine can be realized. This brings an increase in efficiency of the turbine with it, as it can influence the so-called degree of reaction of the turbine.
Die Turbine weist somit einen optimierten Betriebsbereich durch die Anpassung des Reaktionsgrads infolge der Einstellbarkeit des Durchsatzparameters auf. Ferner ergeben sich Turbinen-Wirkungsgradvorteile und ein verbesserter Ladedruckaufbau durch einen der Turbine zugeordneten und von dieser antreibbaren Verdichters zum Verdichten von dem Aggregat zuzuführender Luft sowie ein damit einhergehender geringer The turbine thus has an optimized operating range by adjusting the degree of reaction due to the adjustability of the flow rate parameter. Furthermore, there are turbine efficiency advantages and improved charge pressure build-up by a associated with the turbine and driven by this compressor for compressing the aggregate air to be supplied and a concomitant lower
Kraftstoffverbrauch und reduzierte C02-Emissionen. Fuel consumption and reduced C0 2 emissions.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere zumindest teilweise in einem Turbinenradeintrittsbereich angeordnete Versteileinrichtung vorgesehen, mittels welcher Strömungsbedingungen in dem Turbinenradeintrittsbereich stromauf des In an advantageous embodiment of the invention, a further adjusting device, which is arranged at least partially in a turbine wheel inlet region, is provided by means of which flow conditions in the turbine wheel inlet region upstream of the turbine
Turbinenrads variabel einstellbar sind. Dadurch ist eine vollvariable Turbine geschaffen, welche besonders vorteilhaft und in einem besonders großen Bereich an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden kann. Dies führt zu einem besonders effizienten und damit energieverbrauchsarmen, insbesondere kraftstoffverbrauchsarmen, Betrieb des der Turbine zugeordneten Aggregats, womit geringe C02-Emissionen einhergehen. Turbine are variably adjustable. As a result, a fully variable turbine is created, which can be adapted particularly advantageous and in a particularly large range of different operating points. This leads to a particularly efficient and thus low-energy consumption, especially low fuel consumption, operation of the unit associated with the turbine, which is associated with low C0 2 emissions.
Mittels der weiteren VerStelleinrichtung ist beispielsweise ein effektiver By means of the further adjusting device, for example, is an effective
Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung des Abgases durch die Turbine stromauf des Turbinenrads einstellbar, sodass auch dadurch die Aufstauwirkung sowie der Flow cross section in the flow direction of the exhaust gas through the turbine upstream of the turbine wheel adjustable, so that also the Aufstauwirkung and the
Durchsatzparameter der erfindungsgemäßen Turbine variabel eingestellt werden können. Throughput parameters of the turbine according to the invention can be variably adjusted.
Die weitere VerStelleinrichtung umfasst beispielsweise einen Versperrkörper, The further adjusting device comprises, for example, a locking body,
insbesondere eine Zunge, welcher um die Drehachse des Turbinenrads drehbar ist und mittels welcher der effektive Strömungsquerschnitt einstellbar ist. Der Versperrkörper ist beispielsweise mit einem Verstellring verbunden, welcher um die Drehachse des in particular a tongue, which is rotatable about the axis of rotation of the turbine wheel and by means of which the effective flow cross-section is adjustable. The Versperrkörper is connected for example with an adjusting ring, which is about the axis of rotation of the
Turbinenrads drehbar ist und über welchen der Versperrkörper zum variablen Einstellen des effektiven Strömungsquerschnitts bewegbar, insbesondere drehbar, ist. Die erfindungsgemäße Turbine ist somit als so genannte Zungenschieberturbine ausgebildet, welche besonders flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte anpassbar ist sowie eine geringe Komplexität aufweist, was der Funktionserfüllungssicherheit und damit der Lebensdauer der Turbine zugute kommt. Turbine is rotatable and over which the Versperrkörper for variable adjustment of the effective flow cross-section movable, in particular rotatable. The turbine according to the invention is thus designed as a so-called tongue slider turbine, which is particularly flexible adaptable to different operating points and has a low complexity, which benefits the functional performance and thus the reliability of the turbine.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die weitere VerStelleinrichtung miteinander gekoppelt und mittels, insbesondere lediglich, eines den Versteileinrichtungen gemeinsamen Stellglieds der Turbine betätigbar, insbesondere bewegbar. Die Kopplung der Versteileinrichtungen ermöglicht es somit, lediglich ein Stellglied, beispielsweise einen Aktuator, insbesondere einen Elektromotor, einzusetzen, um die VerStelleinrichtungen zum Einstellen des effektiven In a further advantageous embodiment of the invention, the first and the further adjusting device are coupled together and, in particular, only actuated by an actuator of the turbine common to the adjusting devices, in particular can be moved. The coupling of the adjusting devices thus makes it possible to use only one actuator, for example an actuator, in particular an electric motor, to adjust the adjusting devices for setting the effective
Strömungsquerschnitts beziehungsweise zum Freigeben oder demgegenüber Versperren der Abströmkante zu bewegen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Versteileinrichtungen durch die Kopplung gleichzeitig bewegbar sind. Durch Flow cross section or to release or contrast obstruction of the trailing edge to move. It can be provided that the Regulating devices are simultaneously movable by the coupling. By
entsprechende Übersetzungen und/oder Kopplungseinrichtungen können dabei unterschiedliche Verstellwege der VerStelleinrichtungen dargestellt werden. corresponding translations and / or coupling devices can thereby be represented different adjustment paths of the adjusting devices.
Die Kombination der ersten Versteileinrichtung und damit der Variabilität im The combination of the first adjusting device and thus the variability in the
Turbinenradaustrittsbereich mit der weiteren Versteileinrichtung und damit einer Turbinenradaustrittsbereich with the other adjusting device and thus a
Variabilität im Turbinenradeintrittsbereich ermöglicht eine Vollvariabilität einer Durchsatz- und Reaktionscharakteristik der erfindungsgemäßen Turbine und somit eine besonders gute Einflussmöglichkeit auf den Wirkungsgradverlauf. Diese Vollvariabilität ist bei der erfindungsgemäßen Turbine mit besonders einfachen und kostengünstigen Mitteln in Form des Zungenschiebers als die weitere Versteileinrichtung sowie der ersten Variability in the turbine wheel inlet region allows full variability of a flow rate and reaction characteristics of the turbine according to the invention and thus a particularly good possibility of influencing the efficiency curve. This full variability is in the turbine of the invention with particularly simple and inexpensive means in the form of the tongue slider as the further adjusting device and the first
Versteileinrichtung dargestellt, sodass die Turbine eine hohe Robustheit und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist. Adjusting device shown so that the turbine has a high robustness and high reliability.
Die VerStelleinrichtungen sind beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder mechanisch miteinander gekoppelt. Die elektrische Kopplung birgt den Vorteil, dass dadurch besonders schnell auf sich ändernde Betriebspunkte des der Turbine zugeordneten Aggregats reagiert und die VerStelleinrichtungen entsprechend schnell eingestellt werden können. Ferner ist dadurch eine besonders kostengünstige Kopplung dargestellt. The adjusting devices are, for example, electrically and / or pneumatically and / or hydraulically and / or mechanically coupled to each other. The electrical coupling has the advantage that this reacts very quickly to changing operating points of the unit associated with the turbine and the adjusting devices can be adjusted accordingly quickly. Furthermore, this represents a particularly cost-effective coupling.
Die pneumatische und/oder hydraulische Kopplung birgt den Vorteil, dass dadurch besonders hohe Stellkräfte mit demgegenüber besonders niedrigen Betätigungskräften darstellbar sind, um den effektiven Strömungsquerschnitt einzustellen und/oder die Abströmkante freizugeben oder zu versperren beziehungsweise die The pneumatic and / or hydraulic coupling has the advantage that particularly high actuating forces can be achieved by contrast with particularly low actuation forces, in order to set the effective flow cross section and / or to free or obstruct the trailing edge or the
Strömungsbedingungen im Turbinenradaustrittsbereich variabel einzustellen. Adjust flow conditions in the turbine wheel outlet area variably.
Die mechanische Kopplung birgt die Vorteile besonders geringer Kosten sowie einer besonders hohen Robustheit und Zuverlässigkeit, was der hohen The mechanical coupling has the advantages of particularly low cost and a particularly high robustness and reliability, what the high
Funktionserfüllungssicherheit der erfindungsgemäßen Turbine auch bei hohen Functional reliability of the turbine according to the invention even at high
Belastungen und über eine hohe Lebensdauer hinweg zuträglich ist. Loads and over a long service life is beneficial.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Leitschaufel des Turbinenrads eine Außenkontur mit zumindest einem im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufenden Längenbereich als die Anströmkante und mit einem im Wesentlichen radial verlaufenden Längenbereich als die Abströmkante auf, wobei zwischen dem im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufenden Längenbereich und dem im Wesentlichen radial verlaufenden Längenbereich wenigstens ein weiterer Längenbereich als weitere Abströmkante vorgesehen ist, welcher mit der Drehachse einen Winkel ακ einschließt, der in einem Bereich 20 ° < ακ < 90 0 liegt. Die zumindest im Wesentlichen radial verlaufende Abströmkante (Längenbereich) stellt dabei eine In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the guide vane of the turbine wheel has an outer contour with at least one substantially parallel to the axis of rotation extending length range as the leading edge and with a substantially radially extending length range as the trailing edge, wherein extending between the substantially parallel to the axis of rotation Length range and a further wavelength range is provided as a further trailing edge said substantially radially extending length range at least, which includes α κ with the rotation axis an angle which is in the range 20 ° <α κ <90 0th The at least substantially radially extending trailing edge (length range) provides a
Hauptabströmkante dar, welche beispielsweise zumindest nahezu nie fluidisch versperrt wird und auch nicht von der ersten Versteileinrichtung fluidisch zumindest bereichsweise versperrbar ist. Die weitere Abströmkante (Längenbereich) stellt eine Nebenabström kante dar, welche mittels der ersten Versteileinrichtung zumindest bereichsweise fluidisch freigebbar und demgegenüber zumindest fluidisch versperrbar ist. Dazu wird die Hauptabströmkante is, for example, at least almost never fluidly obstructed and not fluidly at least partially blocked by the first adjusting device. The further outflow edge (length range) represents a Nebenabström edge, which is at least partially fluidly releasable by means of the first adjusting device and in contrast at least fluidly locked. This is the
Abströmkante zumindest bereichsweise von der ersten Versteileinrichtung überdeckt beziehungsweise abgedeckt, wobei diese Überdeckung beziehungsweise Abdeckung variabel einstellbar ist, um somit die Abströmkante mehr oder weniger freizugeben beziehungsweise zu versperren. Outflow edge at least partially covered or covered by the first adjusting device, said cover or cover is variably adjustable, thus more or less free or block the trailing edge.
Der Winkel a« beziehungsweise der entsprechende Winkelbereich stellt eine sehr bedeutsame Einflussmöglichkeit auf die Optimierung des Turbinenrads dar, da durch den Winkel ακ sowohl Durchströmbedingungen als auch insbesondere Abströmbedingungen des Turbinenrads beeinflussbar sind. In dem genannten Winkelbereich liegend dementsprechend äußerst günstige Durchströmbedingungen vor, durch welche das Turbinenrad einen besonders effizienten und wirkungsgradgünstigen Betrieb der Turbine und damit des der Turbine zugeordneten Aggregats ermöglicht. The angle a "or the corresponding angular range represents a very significant possibility of influencing the optimization of the turbine wheel, since through the angle α κ both throughflow conditions and in particular outflow conditions of the turbine wheel can be influenced. Accordingly, extremely favorable throughflow conditions are present in said angular range, by means of which the turbine wheel permits a particularly efficient and efficient operation of the turbine and thus of the turbine associated with the unit.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die weitere Abströmkante mittels der ersten It can be provided that the further trailing edge by means of the first
VerStelleinrichtung fluidisch freigebbar und demgegenüber fluidisch zumindest im Verstellelleinrichtung fluidly releasable and in contrast fluidly at least in
Wesentlichen versperrbar ist, indem die Abströmkante mittels der ersten Essentially lockable by the trailing edge by means of the first
Versteileinrichtung mehr oder weniger überdeckt beziehungsweise abgedeckt wird, wobei beispielsweise lediglich die weitere Abströmkante und nicht auch die erste Abströmkante fluidisch freigebbar oder demgegenüber fluidisch versperrbar ist. Ebenso kann Adjustment device is more or less covered or covered, for example, only the further trailing edge and not the first trailing edge is fluidically releasable or in contrast fluidly blocked. Likewise
vorgesehen sein, dass auch die erste Abströmkante mittels der ersten VerStelleinrichtung fluidisch freigebbar und demgegenüber fluidisch versperrbar ist, wobei vorteilhafter Weise die weitere Abströmkante gegenüber der ersten Abströmkante überwiegend mittels der ersten Versteileinrichtung entsprechend einstellbar, das heißt fluidisch freigebbar und demgegenüber fluidisch versperrbar, ist. be provided that the first trailing edge by means of the first adjusting device fluidly releasable and fluidly lockable, wherein advantageously the further trailing edge relative to the first trailing edge predominantly by means of the first adjusting device correspondingly adjustable, that is fluidically releasable and in contrast fluidly lockable, is.
Umfasst die erste Versteileinrichtung ein erstes, relativ zum Turbinengehäuse drehfestes Verstellelement, insbesondere einen ersten Verstellring, und wenigstens ein zweites relativ zu dem ersten Verstellelement um die Drehachse drehbares Verstellelement, insbesondere einen zweiten Verstellring, so ist dadurch eine besonders unkomplexe, kostengünstige und zuverlässige Möglichkeit geschaffen, die Strömungsbedingungen im Turbinenradaustrittsbereich einzustellen, indem beispielsweise die Abströmkante durch Überdecken oder Freigeben fluidisch versperrt oder demgegenüber freigegeben wird. Does the first adjusting device comprise a first adjusting element which is rotationally fixed relative to the turbine housing, in particular a first adjusting ring, and at least one second adjusting element which can rotate about the axis of rotation relative to the first adjusting element, In particular, a second adjusting ring, this is a particularly uncomplex, cost-effective and reliable way created to adjust the flow conditions in the turbine wheel outlet, for example, the trailing edge is fluidly blocked by covering or releasing or released in contrast.
Die erste Versteileinrichtung weist beispielsweise einen Verstellbereich, insbesondere einen Verstellwinkelbereich, mit einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung auf. Mit anderen Worten ist die erste Versteileinrichtung in dem Verstellbereich zwischen den Endstellungen bewegbar, insbesondere um die Drehachse drehbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste VerStelleinrichtung in die Endstellungen sowie in zumindest eine Zwischenstellung in dem Verstellbereich zwischen den Endstellungen bewegbar ist. Bevorzugt ist die erste Versteileinrichtung in dem Verstellbereich kontinuierlich verstellbar, wodurch eine Vielzahl von unterschiedlichen Stellungen der ersten VerStelleinrichtung darstellbar sind, um die Turbine besonders günstig an unterschiedliche Betriebspunkte anpassen zu können. Ebenso möglich ist es, die erste Versteileinrichtung in dem Verstellbereich gestuft zu verstellen, was mit besonders geringen Kosten für die Turbine einhergeht. The first adjustment device has, for example, an adjustment range, in particular an adjustment angle range, with a first end position and a second end position. In other words, the first adjusting device is movable in the adjustment range between the end positions, in particular rotatable about the axis of rotation. It can be provided that the first adjusting device is movable in the end positions and in at least one intermediate position in the adjustment between the end positions. Preferably, the first adjusting device in the adjustment is continuously adjustable, whereby a plurality of different positions of the first adjusting device can be displayed in order to adapt the turbine particularly favorable to different operating points can. It is also possible to adjust the first adjusting device stepped in the adjustment, which is associated with particularly low cost of the turbine.
Ist die erste Versteileinrichtung in einem Verstellbereich von 20 0 um die Drehachse verstellbar, das heißt weist die erste Versteileinrichtung einen Verstellwinkel von 20 ° auf, so ist dies insofern vorteilhaft, als die Turbine besonders einfach und kostengünstig an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden kann, während gleichzeitig der Bauraumbedarf der Turbine sowie ihre Kosten gering gehalten werden können. If the first adjusting device in an adjustment range of 20 0 adjustable about the rotational axis, that is, the first adjusting device an adjustment angle of 20 °, so this is advantageous in that the turbine can be more easily and inexpensively adapted to different operating points, while simultaneously The space requirement of the turbine and their costs can be kept low.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features mentioned above in the description and
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Feature combinations as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Combinations or alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Fig. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine with a
Abgasturbolader, welcher eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Turbine umfasst, die eine um eine Drehachse eines Turbinenrads der Turbine drehbare und zumindest teilweise stromab des Turbinenrads in einem Turbinenradaustrittsbereich angeordnete Exhaust gas turbocharger, which one of exhaust gas of the internal combustion engine flow-through turbine comprising a rotatable about an axis of rotation of a turbine wheel of the turbine and at least partially disposed downstream of the turbine wheel in a turbine wheel outlet region
VerStelleinrichtung aufweist, mittels welcher Strömungsbedingungen insbesondere in dem Turbinenradaustrittsbereich variabel einstellbar sind;  Has adjustment means, by means of which flow conditions, in particular in the Turbinenradaustrittsbereich are variably adjustable;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Turbine 2 shows a detail of a schematic longitudinal sectional view of the turbine
gemäß Fig. 1 ; und  as shown in FIG. 1; and
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine gemäß 3 shows a detail of a schematic sectional view of the turbine according to FIG
Fig. 2 entlang einer in der Fig. 2 dargestellten Schnittlinie A-B.  Fig. 2 along a section line A-B shown in FIG. 2.
Die Fig. 1 zeigt eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Fig. 1 shows a trained as a reciprocating engine
Verbrennungskraftmaschine 10, welche beispielsweise als Dieselmotor, Ottomotor, Diesottomotor oder anderweitige Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 dient beispielsweise dazu, einen Kraftwagen, Internal combustion engine 10, which is designed for example as a diesel engine, gasoline engine, diesel engine or other internal combustion engine. The internal combustion engine 10 is used, for example, a motor vehicle,
insbesondere einen Personenkraftwagen, anzutreiben. Dazu ist die in particular a passenger car to drive. This is the
Verbrennungskraftmaschine 10 mit Kraftstoff versorgbar, welcher zumindest einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführt wird. Dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 10 wird auch Luft zugeführt, welche die Verbrennungskraftmaschine 10 aus der Umgebung ansaugt, was durch einen Richtungspfeil 12 angedeutet ist. Internal combustion engine 10 can be supplied with fuel, which at least one combustion chamber, in particular a cylinder, the internal combustion engine 10 is supplied. The combustion chamber of the internal combustion engine 10 is also supplied with air, which sucks the internal combustion engine 10 from the environment, which is indicated by a directional arrow 12.
Die Luft durchströmt zunächst einen in einem Ansaugtrakt 14 der The air flows through a first in an intake 14 of the
Verbrennungskraftmaschine 10 angeordneten Luftfilter 16, wodurch die Luft gereinigt wird. Im Anschluss an den Luftfilter 16 wird die Luft mittels entsprechender Internal combustion engine 10 arranged air filter 16, whereby the air is purified. Following the air filter 16, the air by means of appropriate
Ansaugverrohrungen zu einem in dem Ansaugtrakt 14 angeordneten Verdichter 20 eines Abgasturboladers 22 geleitet, was durch einen Richtungspfeil 18 in der Fig. 1 angedeutet ist. Intake piping passed to a arranged in the intake manifold 14 compressor 20 of an exhaust gas turbocharger 22, which is indicated by a directional arrow 18 in FIG. 1.
Die Luft wird mittels eines Verdichterrads des Verdichters 20 verdichtet, wodurch sie erwärmt wird. Um den Verdichtungsgrad der Luft zu erhöhen, ist in dem Ansaugtrakt 14 stromab des Verdichters 20 ein Ladeluftkühler 24 angeordnet, welcher von der verdichteten Luft durchströmt wird und welcher die Verdichtete Luft abkühlt, bevor sie schließlich dem zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 10 mittels der Ansaugverrohrung zugeführt wird. Dies ist durch einen Richtungspfeil 26 dargestellt. Durch die Zuführung der verdichteten Luft und des Kraftstoffs in den zumindest einen Brennraum entsteht ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches beispielsweise durch The air is compressed by means of a compressor wheel of the compressor 20, whereby it is heated. In order to increase the degree of compression of the air, a charge air cooler 24 is arranged in the intake tract 14 downstream of the compressor 20, which is flowed through by the compressed air and which cools the compressed air, before finally fed to the at least one combustion chamber of the internal combustion engine 10 by means of Ansaugverrohrung becomes. This is represented by a directional arrow 26. By supplying the compressed air and the fuel in the at least one combustion chamber creates a fuel-air mixture, which, for example, by
Selbstzündung zündet oder mittels einer Zündeinrichtung gezündet wird und dadurch verbrennt. Aus der Verbrennung resultiert ein Abgas, welches aus dem Brennraum aus- und in Abgasverrohrungen eines Abgastrakts 28 der Verbrennungskraftmaschine 10 einströmt, was durch einen Richtungspfeil 30 angedeutet ist. Auto-ignition ignites or is ignited by means of an ignition device and thereby burns. The combustion results in an exhaust gas, which flows out of the combustion chamber and flows into exhaust gas piping of an exhaust tract 28 of the internal combustion engine 10, which is indicated by a directional arrow 30.
Mittels der Abgasverrohrungen im Abgastrakt 28 wird das Abgas zu einer Turbine 32 des Abgasturboladers 22 geleitet, welche von dem Abgas antreibbar ist. Die Turbine 32 umfasst dabei ein Turbinengehäuse 76 (Fig. 2), in welchem ein Turbinenrad 74 um eine Drehachse drehbar aufgenommen ist. Das Turbinenrad 74 ist mit einer Welle 34 des Abgasturboladers 22 drehfest verbunden und von dem Abgas beaufschlagbar und dadurch antreibbar. By means of the exhaust gas piping in the exhaust tract 28, the exhaust gas is passed to a turbine 32 of the exhaust gas turbocharger 22, which is drivable by the exhaust gas. The turbine 32 in this case comprises a turbine housing 76 (FIG. 2), in which a turbine wheel 74 is rotatably received about an axis of rotation. The turbine wheel 74 is rotatably connected to a shaft 34 of the exhaust gas turbocharger 22 and acted upon by the exhaust gas and thereby driven.
Mit der Welle 34 ist ebenso das Verdichterrad des Verdichters 20 drehfest verbunden, sodass das Verdichterrad und damit der Verdichter 20 von dem Turbinenrad 74 beziehungsweise der Turbine 32 angetrieben werden können. With the shaft 34, the compressor wheel of the compressor 20 is also rotatably connected, so that the compressor wheel and thus the compressor 20 can be driven by the turbine wheel 74 and the turbine 32.
In Strömungsrichtung des Abgases durch den Abgastrakt 28 stromauf der Turbine 32 ist eine Abzweigstelle 36 im Abgastrakt 28 angeordnet, welche einer In the flow direction of the exhaust gas through the exhaust tract 28 upstream of the turbine 32, a branch point 36 is arranged in the exhaust tract 28, which a
Abgasrückführeinrichtung 38 zugeordnet ist. An der Abzweigstelle 36 ist eine Exhaust gas recirculation device 38 is assigned. At the branch point 36 is a
Abgasrückführleitung 40 der Abgasrückführeinrichtung 38 fluidisch mit den Exhaust gas recirculation line 40 of the exhaust gas recirculation device 38 fluidly with the
Abgasverrohrungen des Abgastrakts 28 verbunden. Die Abgasrückführleitung 40 ist andererseits mit den Ansaugverrohrungen des Ansaugtrakts 14 an einer Einleitstelle 42 fluidisch verbunden. Dadurch ist mittels der Abgasrückführeinrichtung 38 Abgas vom Abgastrakt 28 zum Ansaugtrakt 14 rückführbar und in den Ansaugtrakt 14 einleitbar. Dadurch ist die den Ansaugtrakt 14 durchströmende Luft mit Abgas der Exhaust piping of the exhaust tract 28 connected. On the other hand, the exhaust gas recirculation line 40 is fluidly connected to the intake passages of the intake tract 14 at an introduction point 42. As a result, by means of the exhaust gas recirculation device 38 exhaust gas from the exhaust tract 28 to the intake tract 14 can be traced and introduced into the intake tract 14. As a result, the air flowing through the intake tract 14 with the exhaust gas of the
Verbrennungskraftmaschine 10 beaufschlagbar, sodass Stickoxid- und Combustion engine 10 acted upon, so that nitric oxide and
Partikelemissionen der Verbrennungskraftmaschine 10 gering gehalten werden können. Particle emissions of the internal combustion engine 10 can be kept low.
Zur bedarfsgerechten Einstellung einer Menge an rückzuführendem Abgas umfasst die Abgasrückführeinrichtung 38 ein Abgasrückführventil 44, welches in der In order to adjust the amount of exhaust gas to be recirculated according to need, the exhaust gas recirculation device 38 comprises an exhaust gas recirculation valve 44 which is located in the exhaust gas recirculation valve 44
Abgasrückführleitung 40 angeordnet ist und mittels welchem ein Strömungsquerschnitt, welcher von dem rückzuführenden Abgas durchströmt wird, variabel einstellbar ist. In Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 40 ist zwischen der Einleitstelle 42 und der Abzweigstelle 36 stromab des Abgasrückführventils 44 ein Abgasrückführkühler 46 in der Abgasrückführleitung 40 angeordnet, mittels welchem das rückzuführende Abgas zu kühlen ist. Da sich die Abzweigstelle 36 stromauf der Turbine 32 befindet, ist eine Hochdruck-Abgasrückführung dargestellt, mittels welcher besonders große Mengen an Abgas rückführbar sind. Exhaust gas recirculation line 40 is arranged and by means of which a flow cross-section, which is traversed by the recirculated exhaust gas, is variably adjustable. In the flow direction of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation line 40, an exhaust gas recirculation cooler 46 is disposed in the exhaust gas recirculation line 40 between the inlet 42 and the branch point 36 downstream of the exhaust gas recirculation valve 44, by means of which to be recirculated exhaust gas to cool. Since the branch point 36 is located upstream of the turbine 32, a high-pressure exhaust gas recirculation is shown, by means of which particularly large amounts of exhaust gas are traceable.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst eine Regelungseinrichtung 48, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine 10 sowie das Abgasrückführventil 44 regelbar ist, was durch Pfeile 50 und 52 in der Fig. 1 angedeutet ist. The internal combustion engine 10 includes a control device 48, by means of which the internal combustion engine 10 and the exhaust gas recirculation valve 44 can be regulated, which is indicated by arrows 50 and 52 in FIG. 1.
Die Turbine 32 weist eine VerStelleinrichtung 54 auf, welche in Strömungsrichtung des Abgases durch die Turbine 32 zumindest teilweise stromauf des Turbinenrads 74 angeordnet ist. Ferner umfasst die Turbine 32 eine Versteileinrichtung 56, welche in Strömungsrichtung des Abgases durch die Turbine 32 zumindest teilweise stromab des Turbinenrads 74 angeordnet ist. Mittels den VerStelleinrichtungen 54 und 56 sind Strömungsbedingungen stromauf und stromab des Turbinenrads 74 variabel einstellbar, sodass die Turbine 32 an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine 10 angepasst werden kann. Auf diese Art und Weise ist die Turbine 32 besonders effizient und wirkungsgradgünstig betreibbar, was mit einem effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 einhergeht. Daraus resultiert ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch und damit geringe C02-Emissionen der The turbine 32 has an adjusting device 54, which is arranged in the flow direction of the exhaust gas through the turbine 32 at least partially upstream of the turbine wheel 74. Furthermore, the turbine 32 comprises an adjusting device 56, which is arranged in the flow direction of the exhaust gas through the turbine 32 at least partially downstream of the turbine wheel 74. By means of the adjusting devices 54 and 56, flow conditions upstream and downstream of the turbine wheel 74 are variably adjustable, so that the turbine 32 can be adapted to a plurality of different operating points of the internal combustion engine 10. In this way, the turbine 32 is particularly efficient and efficient operation operable, which is associated with efficient operation of the internal combustion engine 10. This results in a particularly low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of
Verbrennungskraftmaschine 10. Internal combustion engine 10.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die Versteileinrichtungen 54 und 56 mittels einer Koppeleinrichtung 58 miteinander gekoppelt, sodass die Versteileinrichtungen 54 und 56 lediglich mittels eines den Versteileinrichtungen 54 und 56 gemeinsamen Stellglieds betätigbar sind. Dazu umfasst die Koppeleinrichtung 58 ein Betätigungsteil 60, welches mit dem Stellglied, beispielsweise einem Elektromotor, zusammenwirken kann. Das Betätigungsteil 60 ist beispielsweise mittels des Stellglieds drehbar, was durch einen Richtungspfeil 62 angedeutet ist, und/oder mittels des Stellglieds translatorisch bewegbar, was durch einen Richtungspfeil 64 angedeutet ist. Ein Pfeil 66 deutet an, dass das Stellglied mittels der Regelungseinrichtung 48 regelbar ist, um so die Turbine 32 bedarfsgerecht an einen vorliegenden Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 10 anpassen zu können. As can be seen from FIG. 1, the adjusting devices 54 and 56 are coupled to one another by means of a coupling device 58, so that the adjusting devices 54 and 56 can be actuated only by means of an actuator which is common to the adjusting devices 54 and 56. For this purpose, the coupling device 58 comprises an actuating part 60, which can interact with the actuator, for example an electric motor. The actuating part 60 is for example rotatable by means of the actuator, which is indicated by a directional arrow 62, and / or by means of the actuator translationally movable, which is indicated by a directional arrow 64. An arrow 66 indicates that the actuator can be regulated by means of the control device 48 so as to be able to adapt the turbine 32 as needed to a present operating point of the internal combustion engine 10.
Nachdem das Abgas die Turbine 32 durchströmt hat und von der Turbine expandiert wurde, wird sie mittels der Abgasverrohrungen weiter zu einer in dem Abgastrakt 28 angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung 68 geleitet, was durch einen After the exhaust gas has flowed through the turbine 32 and has been expanded by the turbine, it is guided by means of the exhaust gas piping on to an exhaust gas aftertreatment 28 arranged in the exhaust gas after-treatment device 68, which by a
Richtungspfeil 70 angedeutet ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 68 umfasst beispielsweise einen Katalysator, insbesondere einen Oxidationskatalysator, sowie einen Partikelfilter, mittels welchen das Abgas gereinigt wird, bevor es an die Umwelt entlassen wird, was durch einen Richtungspfeil 72 dargestellt ist. Directional arrow 70 is indicated. The exhaust aftertreatment device 68 comprises For example, a catalyst, in particular an oxidation catalyst, and a particulate filter, by means of which the exhaust gas is purified before it is discharged to the environment, which is represented by a directional arrow 72.
Bei der Versteileinrichtung 54 der Turbine 32 handelt es sich beispielsweise um einen so genannten Zungenschieber, welcher einen Verstellring aufweist, der um eine DrehachseThe adjusting device 54 of the turbine 32 is, for example, a so-called tongue slide, which has an adjusting ring which is arranged around an axis of rotation
73 drehbar ist. Die Drehachse 73 ist dabei auch dem Verdichterrad und dem Turbinenrad73 is rotatable. The axis of rotation 73 is also the compressor wheel and the turbine wheel
74 zugeordnet. Mit anderen Worten drehen sich das Verdichterrad, das Turbinenrad 74 und die Welle 34 um die Drehachse 73 beim Betrieb des Abgasturboladers 22. 74 assigned. In other words, the compressor wheel, the turbine wheel 74 and the shaft 34 rotate about the rotation axis 73 during operation of the exhaust gas turbocharger 22.
Mit dem Verstellring ist zumindest eine so genannte Zunge verbunden, welche über den Verstellring um die Drehachse 73 drehbar ist und mittels welcher ein effektiver At least one so-called tongue is connected to the adjusting ring, which is rotatable about the adjusting ring about the axis of rotation 73 and by means of which an effective
Strömungsquerschnitt stromauf des Turbinenrads 74 variabel einstellbar ist. Flow cross-section upstream of the turbine wheel 74 is variably adjustable.
Die Versteileinrichtung 56 ist beispielsweise als so genannter Drehschieber ausgebildet, welcher in Zusammenschau mit den Fig. 2 und Fig. 3 erläutert wird. Mittels der The adjusting device 56 is designed for example as a so-called rotary valve, which is explained in conjunction with FIGS. 2 and 3. By means of
Versteileinrichtung 56 ist ein Radaustrittsquerschnitt des Turbinenrads 74 variabel einstellbar. Adjusting device 56 is a Radaustrittsquerschnitt the turbine wheel 74 variably adjustable.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, umfasst die als Drehschieber ausgebildete As can be seen from FIG. 2, it comprises a rotary slide valve
Versteileinrichtung 56 einen ersten Verstellring 78, welcher relativ zu dem Versteileinrichtung 56 a first adjusting ring 78, which relative to the
Turbinengehäuse 76 und zu dem Turbinenrad 74 um die Drehachse 73 drehbar ist. Ferner umfasst die Versteileinrichtung 56 einen Verstellring 80, welcher relativ zu dem Gehäuse 76 fest ist. Turbine housing 76 and to the turbine wheel 74 about the rotation axis 73 is rotatable. Furthermore, the adjusting device 56 comprises an adjusting ring 80 which is fixed relative to the housing 76.
Das Turbinenrad 74 weist eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 82 auf, welche in The turbine wheel 74 has a plurality of impeller vanes 82, which in
Umfangsrichtung des Turbinenrads 74, die durch einen Richtungspfeil 84 angedeutet ist, über dem Umfang des Turbinenrads 74 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Laufradschaufeln 82 weisen eine Außenkontur 86 auf, welche einen ersten zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 73 verlaufenden Längenbereich 88 aufweist. Durch den Längenbereich 88 ist eine Anströmkante 90 der Laufradschaufel 82 gebildet, über welche die Leitschaufel 32 zum Antreiben des Turbinenrads 74 von dem Abgas anströmbar ist. Dazu wird das Abgas über eine Ringdüse 92 Turbinenrad 74 zugeführt. Circumferential direction of the turbine wheel 74, which is indicated by a directional arrow 84, are arranged distributed uniformly over the circumference of the turbine wheel 74. The impeller vanes 82 have an outer contour 86 which has a first longitudinal region 88 extending at least substantially parallel to the axis of rotation 73. Through the length region 88, a leading edge 90 of the impeller blade 82 is formed, via which the guide vane 32 for driving the turbine wheel 74 can be flowed by the exhaust gas. For this purpose, the exhaust gas is supplied via an annular nozzle 92 turbine wheel 74.
Ferner weist die Außenkontur 86 einen Längenbereich 94 auf, durch welchen eine Abströmkante 96 der Laufradschaufel 82 gebildet ist. Über die Abströmkante 96 ist die Laufradschaufel 82 beziehungsweise sind die Laufradschaufeln 82 von dem Abgas abströmbar. Der Längenbereich 94 und damit die Abströmkante 96 verlaufen zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung des Turbinenrads, die durch einen Richtungspfeil 98 angedeutet ist. Der zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Furthermore, the outer contour 86 has a length region 94, through which an outflow edge 96 of the impeller blade 82 is formed. About the trailing edge 96 is the impeller blade 82 and the impeller blades 82 of the exhaust gas abströmbar. The length region 94 and thus the trailing edge 96 extend at least substantially in the radial direction of the turbine wheel, which is indicated by a directional arrow 98. The at least substantially extending in the radial direction
Längenbereich 94 kann beispielsweise mit der Drehachse 73 einen Winkel einschließen, welcher in einem Bereich von einschließlich 80 Grad bis einschließlich 00 Grad liegt. Length range 94 may, for example, include an angle with the axis of rotation 73 that is within a range of 80 degrees to and including 00 degrees.
In axialer Richtung des Turbinenrads 74, welche durch einen Richtungspfeil 99 In the axial direction of the turbine wheel 74, which by a directional arrow 99
angedeutet ist, ist zwischen den Längenbereichen 88 und 94 ein Längenbereich 100 vorgesehen, welcher sich an den Längenbereich 88 anschließt und an welchen sich der Längenbereich 94 der Laufradschaufel 82 anschließt. Durch den Längenbereich 100 ist eine weitere Abströmkante 102 der Laufradschaufel 82 gebildet, über welche das is indicated, a length range 100 is provided between the length regions 88 and 94, which adjoins the length region 88 and to which the length region 94 of the impeller blade 82 connects. By the length region 100, a further outflow edge 102 of the impeller blade 82 is formed, via which the
Turbinenrad 74 beziehungsweise die Laufradschaufel 82 von dem Abgas abströmbar ist. Turbine 74 and the impeller blade 82 can be flowed from the exhaust gas.
Der Längenbereich 100 und damit die Abströmkante 102 schließen beispielsweise mit der Drehachse 73 einen Winkel a« ein, welcher beispielsweise größer als 20 Grad und kleiner als oder zu mindest im Wesentlichen gleich 90 Grad beträgt. Dadurch sind günstige Durchströmbedingungen des Turbinenrads 74 für das Abgas dargestellt. The length region 100 and thus the trailing edge 102 include, for example with the rotation axis 73 at an angle a ", which is for example greater than 20 degrees and less than or at least substantially equal to 90 degrees. As a result, favorable Durchströmbedingungen the turbine wheel 74 are shown for the exhaust.
Der Verstellring 78 umfasst Abdeckelemente 104, mittels welchen die jeweils The adjusting ring 78 comprises cover elements 104, by means of which the respective
korrespondierenden Abströmkanten 102 fluidisch insbesondere vollständig überdeckbar und insbesondere vollständig freigebbar sind. Dazu kann der Verstellring 78 in eine jeweilige Endstellung um die Drehachse 73 gemäß einem Richtungspfeil 106 gedreht werden. Zudem ist es möglich, den Verstellring 78 in eine Mehrzahl von corresponding outflow edges 102 fluidly in particular completely überdeckbar and in particular completely releasable. For this purpose, the adjusting ring 78 can be rotated in a respective end position about the axis of rotation 73 according to a directional arrow 106. In addition, it is possible, the adjusting ring 78 in a plurality of
Zwischenstellungen zwischen den Endstellungen einzustellen, um somit die To set intermediate positions between the end positions, thus the
Abströmkanten 102 der Laufradschaufeln 82 zumindest bereichsweise freizugeben beziehungsweise bereichsweise zu überdecken beziehungsweise abzudecken. Durch die unterschiedlichen Stellungen des Verstellrings 78 ist es möglich, unterschiedliche Abströmkanten 102 of the impeller blades 82 at least partially release or partially cover or cover. Due to the different positions of the adjusting ring 78, it is possible different
Überström-Gasmengen des Abgases einzustellen, welche über die Abströmkante 102 das Turbinenrad 74 beziehungsweise die Laufradschaufeln 82 abströmen. Dadurch ist eine Variabilität in einem Turbinenradaustrittsbereich 108 dargestellt, welche mit einer Variabilität in einem Turbinenradeintrittsbereich 1 10 kombiniert ist, die durch die To adjust overflow gas quantities of the exhaust gas, which flow off via the trailing edge 102, the turbine 74 and the impeller blades 82. As a result, a variability in a turbine wheel outlet region 108 is shown, which is combined with a variability in a turbine wheel inlet region 1 10, which is characterized by the
Versteileinrichtung 54 gegeben ist. Adjustment device 54 is given.
Dadurch ist die Turbine 32 als vollvariable Turbine 32 ausgebildet, welche besonders flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine 10 As a result, the turbine 32 is designed as a fully variable turbine 32, which is particularly flexible at different operating points of the internal combustion engine 10
anzupassen ist. Insbesondere die durch die Versteileinrichtung 56 in dem to adapt. In particular, by the adjusting device 56 in the
Turbinenradaustrittsbereich 108 dargestellte Variabilität zeichnet sich durch einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aus, wodurch die gesamte Turbine 32 und damit der gesamte Abgasturbolader 22 einen nur sehr geringen Bauraum bedarf aufweisen, insbesondere in axialer Richtung. Ferner ist durch die als Drehschieber ausgebildete VerStelleinrichtung 56 die Komplexität dieser sowie Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten gering gehalten, was zu einer hohen Funktionserfüllungssicherheit der Turbine 32 beiträgt. Turbine wheel exit area 108 illustrated by a variability only very small space requirement, whereby the entire turbine 32 and thus the entire exhaust gas turbocharger 22 have only a very small space requirement, in particular in the axial direction. Furthermore, the complexity of this and number of parts, the weight and the costs are kept low by the trained as a rotary valve adjusting device 56, which contributes to a high functional performance security of the turbine 32.
In der Fig. 3 ist eine der Endstellungen des Verstellrings 78 dargestellt, in welcher die Abströmkanten 102 der Laufradschaufeln 82 komplett fluidisch freigegeben sind. In dieser als Offenstellung ausgebildeten Endstellung weist die Turbine 32 einen maximalen Durchsatzparameter auf. FIG. 3 shows one of the end positions of the adjusting ring 78, in which the outflow edges 102 of the impeller blades 82 are completely fluidically released. In this end position designed as an open position, the turbine 32 has a maximum throughput parameter.
Wird der Verstellring 78 in die andere der Endstellungen verstellt, in welcher die If the adjusting ring 78 is moved into the other of the end positions, in which the
Abströmkanten 102 zumindest im Wesentlichen vollständig abgedeckt beziehungsweise überdeckt und somit zumindest im Wesentlichen vollständig fluidisch versperrt sind, so ist ein minimaler Durchsatzparameter der Turbine 32 dargestellt. Die Turbine 32 weist dann eine besonders hohe Aufstauwirkung auf, was einem effizienten Betrieb insbesondere bei niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereichen der Verbrennungskraftmaschine 10 zuträglich ist. Die Darstellung des hohen Durchsatzparameters ist einem effizienten Betrieb der Turbine 32 bei hohen Lasten- und/oder Drehzahlbereichen zuträglich. Outflow edges 102 at least substantially completely covered or covered and thus at least substantially completely fluidly blocked, so a minimum flow rate parameter of the turbine 32 is shown. The turbine 32 then has a particularly high Aufstauwirkung, which is an efficient operation especially at low load and / or speed ranges of the internal combustion engine 10 beneficial. The representation of the high throughput parameter is conducive to efficient operation of the turbine 32 at high load and / or speed ranges.
Wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Abdeckelemente 104 in As can be seen in particular from FIG. 3, the cover elements 104 are in FIG
Umfangsrichtung (Richtungspfeil 84) voneinander beabstandet und über den Umfang des Turbinenrads 74 zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet. Dadurch ist in Umfangsrichtung zwischen den Abdeckelementen 102 ein jeweiliger Durchströmkanal 1 12 gebildet, welcher in Stellungen des Verstellrings 78, in welchen ein Abströmen des Abgases von den Laufradschaufeln 82 über die Abströmkanten 102 zumindest bereichsweise ermöglicht ist, von dem Abgas durchströmbar ist. Circumferential direction (directional arrow 84) spaced from each other and arranged distributed over the circumference of the turbine wheel 74 at least substantially evenly. As a result, in the circumferential direction between the cover 102, a respective flow channel 1 12 is formed, which is at least partially possible in positions of the adjusting ring 78, in which an outflow of the exhaust gas from the impeller blades 82 via the trailing edges 102, is flowed through by the exhaust gas.
Die Durchströmkanäle 102 sind beispielsweise diffusorartig ausgebildet, sodass sie Diffusorkanäle darstellen. Die beispielsweise als Diffusorkanäle ausgebildeten The flow-through channels 102 are, for example, of diffuser-like design, so that they represent diffuser channels. For example, designed as a diffuser channels
Durchströmkanäle 1 12 weisen eine jeweilige Abströmkante 1 14 auf, welche sehr dünn ausgebildet ist. Flow channels 1 12 have a respective outflow edge 1 14, which is very thin.
Durch das Abdecken beziehungsweise Überdecken und Freigeben der Abströmkanten 102 werden sozusagen Strömungsöffnungen freigegeben beziehungsweise fluidisch zumindest bereichsweise verschlossen, wodurch der Durchsatzparameter der Turbine 32 beeinflusst und die Turbine 32 besonders effizient an Betriebspunkte der By covering or covering and releasing the outflow edges 102, so to speak flow openings are released or fluidically closed at least in regions, whereby the flow rate parameter of the turbine 32nd influenced and the turbine 32 particularly efficient at operating points of the
Verbrennungskraftmaschine 10 angepasst werden kann. Mit anderen Worten wird durch das Verdrehen des Verstellrings 78 eine Kontur des Turbinenrads 74 variabel eingestellt, und es werden Abströmkanten 102 hinzugefügt oder entfernt, sodass Abströmflächen vergrößert oder verkleinert werden. Dadurch weist die Turbine eine besonders hohe Durchsatzspreizung auf, wodurch sie sowohl in niedrigen Drehzahl und/oder Internal combustion engine 10 can be adjusted. In other words, by rotating the adjusting ring 78, a contour of the turbine wheel 74 is set variably, and trailing edges 102 are added or removed, so that outflow areas are increased or decreased. As a result, the turbine has a particularly high throughput spread, whereby they both in low speed and / or
Lastbereichen sowie in hohen Drehzahl- und/oder Lastbereichen und auch in dazwischen liegenden Drehzahl- und/oder Lastbereichen effizient betrieben werden kann. Load ranges and in high speed and / or load ranges and also in between speed and / or load ranges can be operated efficiently.
Die VerStelleinrichtung 56 weist neun so genannte Versperrsektoren auf, welche durch die Abdeckelemente 102 gebildet sind. Der Verstellring 78 ist dabei in einem The adjusting device 56 has nine so-called Versperrsektoren, which are formed by the cover 102. The adjusting ring 78 is in one
Verstellwinkelbereich von 20 Grad verstellbar. Dies bedeutet, dass er dem Richtungspfeil 84 entsprechend um 20 Grad insgesamt relativ zum Verstellring 80 verdreht werden kann. Dies ermöglicht eine vollständige Überdeckung sowie eine vollständige Freigabe der Abströmkanten 102. In der Stellung der vollständigen Freigabe ist eine maximale Querschnittsöffnung von 50 % der projizierten Ringfläche erreicht, wobei dies anhand der Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Stellung weist die Turbine 32 einen maximal möglichen Strömungsquerschnitt über den Strömkanten 102 auf. Adjusting angle range of 20 degrees adjustable. This means that it can be rotated relative to the directional arrow 84 by 20 degrees in total relative to the adjusting ring 80. This allows complete coverage and complete release of the trailing edges 102. In the full release position, a maximum cross-sectional aperture of 50% of the projected annular area is achieved, as shown in FIG. In this position, the turbine 32 has a maximum possible flow cross section over the flow edges 102.
Wie in der Fig. 2 angedeutet ist, wird der feststehende Verstellring 80 mit einer relativ geringen Dicke ausgebildet, damit Sektorentaschen 1 16 über den Abströmkanten 102 keine allzu großen Verlustquellen für die Strömung des Abgases ausmachen. As indicated in Fig. 2, the fixed adjusting ring 80 is formed with a relatively small thickness, so sector pockets 1 16 over the trailing edge 102 do not make too large loss sources for the flow of the exhaust gas.
Hierbei sind in den Fig. 2 und Fig. 3 nicht dargestellte Verfeinerungen möglich, bei welchen die Abdeckelemente 104 beziehungsweise entsprechende Versperrflächen des Verstellrings 78 durch eine insbesondere geringe axiale Bewegung beim Drehen des Verstellrings 78 zunehmend in die freien Sektorentaschen 1 16 eintauchen, wodurch in der Stellung, in welcher die Abströmkanten 102 vollständig überdeckt sind, Störkanten für Spaltströmungen der Abströmkanten 102 beziehungsweise der Außenkontur 86 zumindest im Wesentlichen vermieden sind. Refinements, not shown, are possible in FIGS. 2 and 3, in which the cover elements 104 or corresponding locking surfaces of the adjusting ring 78 are increasingly immersed in the free sector pockets 16 by a particularly small axial movement when the adjusting ring 78 is rotated Position in which the outflow edges 102 are completely covered, interference edges for slit flows of the outflow edges 102 and the outer contour 86 are at least substantially avoided.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, umfasst die Turbine 32 gemäß Fig. 2 keine zumindest teilweise stromauf des Turbinenrads 74 angeordnete VerStelleinrichtung wie die As can be seen from FIG. 2, the turbine 32 according to FIG. 2 does not comprise an adjusting device arranged at least partially upstream of the turbine wheel 74, such as FIG
Versteileinrichtung 54 zum variablen Einstellen der Strömungsbedingungen stromauf des Turbinenrads 74. Es versteht sich, dass jedoch eine solche VerStelleinrichtung wie die Versteileinrichtung 54 vorgesehen sein kann, um die Strömungsbedingungen zumindest im Wesentlichen stromauf des Turbinenrads 74 variabel einstellen zu können. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die Turbine 32 der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeordnet. Es versteht sich, dass die Turbine 32 jedoch auch beispielsweise einer Brennstoffzelle zugeordnet sein kann, wobei die Turbine 32 beziehungsweise das Turbinenrad 74 dann von Abgas der Brennstoffzelle antreibbar ist und die Turbine 32 dann an unterschiedliche Betriebspunkte der Brennstoffzelle besonders effizient und flexibel anpassbar ist. Ferner kann die Turbine 32 anderweitigen Abgas emittierenden Aggregaten zugeordnet sein und von dem Abgas dieser Aggregate antreibbar sein. Adjusting means 54 for variably setting the flow conditions upstream of the turbine wheel 74. It is understood, however, that such adjusting means as the adjusting means 54 may be provided to variably adjust the flow conditions at least substantially upstream of the turbine wheel 74. As can be seen from FIG. 1, the turbine 32 is assigned to the internal combustion engine 10. It is understood, however, that the turbine 32 can also be associated, for example, with a fuel cell, wherein the turbine 32 or the turbine wheel 74 can then be driven by the exhaust gas of the fuel cell and the turbine 32 can then be adapted to different operating points of the fuel cell in a particularly efficient and flexible manner. Furthermore, the turbine 32 can be assigned to other exhaust-emitting units and can be driven by the exhaust gas of these units.

Claims

Patentansprüche claims
1. Turbine (32) für einen Abgasturbolader (22), mit einem Turbinengehäuse (76) und mit einem Turbinenrad (74), welches zumindest bereichsweise in dem 1. Turbine (32) for an exhaust gas turbocharger (22), with a turbine housing (76) and with a turbine wheel (74) which at least partially in the
Turbinengehäuse (76) aufgenommen und um eine Drehachse (73) drehbar ist, und welches zumindest eine wenigstens eine Anströmkante (90) und wenigstens eine Abströmkante (96, 102) aufweisende Laufradschaufel (82) aufweist, die zum  Turbine housing (76) is received and about an axis of rotation (73) is rotatable, and which has at least one at least one leading edge (90) and at least one trailing edge (96, 102) having impeller blade (82), the
Antreiben des Turbinerads (74) von das Turbinengehäuse (76) durchströmendem Abgas über die Anströmkante (90) anströmbar und über die Abströmkante (96, 102) abströmbar ist,  Driving the turbine wheel (74) of the turbine housing (76) through flowing exhaust gas over the leading edge (90) can be flowed against and via the outflow edge (96, 102) can be flowed off,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Versteileinrichtung (56) vorgesehen ist, mittels welcher die Abströmkante (96, 102) der Laufradschaufel (82) des Turbinenrads (74) in einer ersten Stellung zumindest bereichsweise fluidisch freigebbar und demgegenüber in zumindest einer zweiten Stellung der VerStelleinrichtung (56) wenigstens bereichsweise fluidisch zumindest im Wesentlichen versperrbar ist.  an adjusting device (56) is provided, by means of which the outflow edge (96, 102) of the impeller blade (82) of the turbine wheel (74) in a first position at least partially fluidly releasable and in at least a second position of the adjusting device (56) at least partially fluidly at least essentially lockable.
2. Turbine (32) nach Anspruch 1 , 2. Turbine (32) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die VerStelleinrichtung (56) zumindest teilweise in einem  the adjusting device (56) at least partially in one
Turbinenradaustrittsbereich (108) angeordnet und um die Drehachse (73) des Turbinenrads (74) drehbar ist.  Turbine wheel outlet region (108) is arranged and about the rotational axis (73) of the turbine wheel (74) is rotatable.
3. Turbine (32) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Turbine (32) according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine weitere, zumindest teilweise in einem Turbinenradeinstrittsbereich (1 10) angeordnete Versteileinrichtung (54) vorgesehen ist, mittels welcher another, at least partially in a Turbinenradeinstrittsbereich (1 10) arranged adjusting device (54) is provided, by means of which
Strömungsbedingungen in dem Turbinenradeintrittsbereich (1 10) stromauf des Turbinenrads (74) variabel einstellbar sind.  Flow conditions in the turbine wheel inlet region (1 10) upstream of the turbine wheel (74) are variably adjustable.
4. Turbine (32) nach Anspruch 3, 4. turbine (32) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste und die weitere VerStelleinrichtung (54, 56) miteinander gekoppelt und mittels eines den VerStelleinrichtungen (54, 56) gemeinsamen Stellglieds betätigbar, insbesondere bewegbar, sind.  the first and the further adjusting means (54, 56) coupled to each other and actuated by means of the adjusting means (54, 56) common actuator, in particular movable, are.
5. Turbine (32) nach Anspruch 4, 5. turbine (32) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die VerStelleinrichtungen (54, 56) elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder mechanisch miteinander gekoppelt sind.  the adjusting devices (54, 56) are electrically and / or pneumatically and / or hydraulically and / or mechanically coupled to one another.
6. Turbine (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Turbine (32) according to one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die weitere Versteileinrichtung (54) zum variablen Einstellen der  the further adjusting device (54) for variably setting the
Strömungsbedingungen in dem Turbinenradeintrittsbereich (110) um die Drehachse (73) des Turbinenrads (74) drehbar ist.  Flow conditions in the turbine wheel inlet region (110) about the rotational axis (73) of the turbine wheel (74) is rotatable.
7. Turbine (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. turbine (32) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Laufradschaufel (82) des Turbinenrads (74) eine Außenkontur (86) mit zumindest einem im Wesentlichen parallel zur Drehachse (73) verlaufenden Längenbereich (88) als die Anströmkante (90) und mit einem im Wesentlichen radial verlaufenden Längenbereich (94) als die Abströmkante (96) aufweist, wobei zwischen dem im Wesentlichen parallel zur Drehachse (73) verlaufenden  the impeller blade (82) of the turbine wheel (74) has an outer contour (86) with at least one longitudinal region (88) extending substantially parallel to the axis of rotation (73) as the leading edge (90) and with a substantially radially extending longitudinal region (94) as the first Abströmkante (96), wherein between the substantially parallel to the axis of rotation (73) extending
Längenbereich (88) und dem im Wesentlichen radial verlaufenden Längenbereich (94) wenigstens ein weiterer Längenbereich (100) als weitere Abströmkante (102) vorgesehen ist, welcher mit der Drehachse (73) einen Winkel ocK einschließt, der in einem Bereich 20° < ακ < 90° liegt. Length range (88) and the substantially radially extending length region (94) at least one further length range (100) is provided as a further trailing edge (102), which with the rotation axis (73) forms an angle oc K , in a range 20 ° < α κ <90 °.
8. Turbine (32) nach Anspruch 7, 8. turbine (32) according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Abströmkante (102) mittels der Versteileinrichtung (56) fluidisch freigebbar und demgegenüber fluidisch zumindest im Wesentlichen versperrbar ist. characterized in that the further outflow edge (102) can be fluidly released by means of the adjusting device (56) and, in contrast, can be fluidically blocked, at least substantially.
9. Turbine (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. turbine (32) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Versteileinrichtung (56) ein erstes relativ zum Turbinengehäuse (76) drehfestes Verstellelement (80) und wenigstens ein zweites relativ zu dem ersten  the adjusting device (56) comprises a first relative to the turbine housing (76) non-rotatable adjusting element (80) and at least a second relative to the first
Verstellelement (80) um die Drehachse (73) drehbares Verstellelement (78) umfasst.  Adjusting element (80) about the rotational axis (73) rotatable adjusting element (78).
10. Turbine (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. turbine (32) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Versteileinrichtung (56) in einem Verstellbereich von 20 Grad um die Drehachse (73) verstellbar ist.  the adjusting device (56) is adjustable in an adjustment range of 20 degrees about the axis of rotation (73).
PCT/EP2011/006095 2011-03-19 2011-12-06 Turbine for an exhaust gas turbocharger WO2012126493A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014500259A JP2014511962A (en) 2011-03-19 2011-12-06 Exhaust turbocharger turbine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011014458.7 2011-03-19
DE201110014458 DE102011014458A1 (en) 2011-03-19 2011-03-19 Turbine for an exhaust gas turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012126493A1 true WO2012126493A1 (en) 2012-09-27

Family

ID=45099022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/006095 WO2012126493A1 (en) 2011-03-19 2011-12-06 Turbine for an exhaust gas turbocharger

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2014511962A (en)
DE (1) DE102011014458A1 (en)
WO (1) WO2012126493A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012023408B4 (en) * 2012-11-30 2016-12-29 Siegfried Sumser Turbine for an exhaust gas turbocharger and internal combustion engine, in particular for motor vehicles

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355878A (en) * 1965-08-30 1967-12-05 Birmann Rudolph Turbocompressor system
EP1584796A2 (en) * 2004-04-08 2005-10-12 Holset Engineering Company Limited Variable geometry turbine
WO2006105804A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-12 Honeywell International Inc. Variable flow turbocharger
WO2006133838A1 (en) 2005-06-11 2006-12-21 Daimlerchrysler Ag Waste gas turbine in a waste gas turbocharger
DE102008049782A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 Daimler Ag Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE102009023488A1 (en) * 2009-05-30 2010-12-02 Daimler Ag Turbine for exhaust gas turbocharger, has guide blade held by turbine housing, and contour sleeve influencing flow parameters within turbine wheel inlet area, where guide blade and contour sleeve are formed as single piece

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240593A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Toyota Industries Corp Gas turbine
JP5018533B2 (en) * 2008-02-12 2012-09-05 株式会社豊田中央研究所 Variable capacity turbine and variable capacity turbocharger
US8573929B2 (en) * 2010-04-30 2013-11-05 Honeywell International Inc. Turbocharger with turbine nozzle vanes and an annular rotary bypass valve

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355878A (en) * 1965-08-30 1967-12-05 Birmann Rudolph Turbocompressor system
EP1584796A2 (en) * 2004-04-08 2005-10-12 Holset Engineering Company Limited Variable geometry turbine
WO2006105804A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-12 Honeywell International Inc. Variable flow turbocharger
WO2006133838A1 (en) 2005-06-11 2006-12-21 Daimlerchrysler Ag Waste gas turbine in a waste gas turbocharger
DE102008049782A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 Daimler Ag Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE102009023488A1 (en) * 2009-05-30 2010-12-02 Daimler Ag Turbine for exhaust gas turbocharger, has guide blade held by turbine housing, and contour sleeve influencing flow parameters within turbine wheel inlet area, where guide blade and contour sleeve are formed as single piece

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014511962A (en) 2014-05-19
DE102011014458A1 (en) 2012-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011108195B4 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
DE102007035966A1 (en) Radial compressor for a turbocharger
DE102008020406A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle and internal combustion engine
WO2012076095A1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
WO2013079137A1 (en) Fluid energy machine, in particular for an exhaust-gas turbocharger, with an obliquely arranged, rotatable guide element
WO2012062407A1 (en) Insert element for a turbine of an exhaust gas turbocharger, exhaust gas turbocharger, and turbine for an exhaust gas turbocharger
EP2576989B1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
WO2012065675A1 (en) Turbine for an exhaust-gas turbocharger of an internal combustion engine
DE102011120880A1 (en) Turbine for exhaust gas turbocharger of internal combustion engine e.g. lifting cylinder internal combustion engine, has movable adjustment device which adjusts amount of exhaust gas flowing through the bypass passage of bypass device
DE102012023408B4 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger and internal combustion engine, in particular for motor vehicles
DE102008060251B4 (en) Exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry
WO2012126493A1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
WO2013135348A1 (en) Turbine having an axially displaceable adjusting element for an exhaust-gas turbocharger
DE102016011838A1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine
DE102011120168A1 (en) Compressor for supercharger used in e.g. diesel engine, has two adjusters respectively arranged in compressor wheel upstream and compressor wheel outlet, to influence flow parameters at compressor impeller and compressor wheel outlet
DE102011111747A1 (en) Compressor for exhaust turbocharger of internal combustion engine, particularly gasoline engine of motor vehicle, particularly passenger car, comprises guide element arranged against air flow in axial direction of compressor wheel
DE102012022510A1 (en) Turbine i.e. full-variable turbine, for exhaust gas turbocharger of internal combustion engine of i.e. passenger car, has entry variability element adjusted to minimal position around specific percent of switching position
DE102013021402A1 (en) Turbine for supercharger of lifting cylinder internal combustion engine for driving passenger car, has flow cross-section adjustable by valve element and arranged in exit region, where exhaust gas flows through section by turbine wheel
DE102010055101A1 (en) Compressor for use in supercharger utilized for charging e.g. diesel engine of passenger car, has adjusting device variably adjusting flow cross-section of air-duct, where compressed-air is discharged from compressor wheel through air-duct
WO2012136234A1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger and internal combustion engine with such a turbine
DE102013017145A1 (en) Turbine for exhaust gas turbocharger in internal combustion engine of passenger car, has channel whose entry cross-section is covered by blocking body, where blocking body is prolonged along circumferential direction of turbine wheel
WO2013037437A2 (en) Turbine for an exhaust-gas turbocharger
WO2008125541A2 (en) Exhaust gas turbocharger and method for the operation thereof
DE102014102636A1 (en) Exhaust gas turbocharger with a Umblaseeinrichtung
DE102010047251A1 (en) Control device for controlling gas flowing through exhaust gas turbocharger turbine for turbo compound system for e.g. passenger car, has wall and tension ring relatively rotated against each other by adjusting guide vanes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11791452

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014500259

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11791452

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1