WO2013127664A1 - Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren leitgitterringen - Google Patents

Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren leitgitterringen Download PDF

Info

Publication number
WO2013127664A1
WO2013127664A1 PCT/EP2013/053316 EP2013053316W WO2013127664A1 WO 2013127664 A1 WO2013127664 A1 WO 2013127664A1 EP 2013053316 W EP2013053316 W EP 2013053316W WO 2013127664 A1 WO2013127664 A1 WO 2013127664A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
turbine wheel
gas turbocharger
vanes
leitgitterringes
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/053316
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Fäth
Ralf Böning
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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 Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US14/381,271 priority Critical patent/US9771942B2/en
Priority to CN201380011144.0A priority patent/CN104126056B/zh
Publication of WO2013127664A1 publication Critical patent/WO2013127664A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/002—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
    • 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
    • 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
    • F01D17/148—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • 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
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger with relatively rotatable Leitgitterringen.
  • Exhaust gas turbochargers which have a variable turbine geometry (VTG) are already known. With such a VTG, the response of an exhaust gas turbocharger over a conventional Wastegateturbolader can be improved.
  • VTG variable turbine geometry
  • a known embodiment of a VTG is the so-called
  • the guide grid has guide vanes which are each rotatably mounted via a guide blade axis in a bore of a blade bearing ring.
  • the vanes are usually fixedly connected to levers which engage in an adjusting ring coaxial with the vane ring. If the adjusting ring is rotated about the axis of the exhaust gas turbocharger, then the guide vanes are adjusted via the lever with respect to the angle of attack to the turbine wheel.
  • an axial slide is used. This is arranged coaxially to the axis of the exhaust gas turbocharger and movable relative to the turbine housing. By this movement of the slide, the inlet width of the exhaust gas flow in front of the turbine wheel is varied in the first place.
  • an axial slide for example, a combination of an axial slide with a twin-bladed turbine housing, an additional
  • a turbine device for a VTG having exhaust gas turbocharger is known.
  • This VTG has two coaxially arranged, circumferentially interrupted rings which can be rotated relative to each other to vary the inlet cross section for the exhaust gas flow in front of the turbine wheel. By this rotation of the exhaust gas flow is further changed by a wastegate channel.
  • the design of the rings is such that there is a kind of pinhole between adjacent elements, which is disadvantageous in thermodynamic terms.
  • the obstruction of the flow cross section in front of the turbine wheel is very high, which, on the one hand, limits the exhaust gas throughput through the turbine wheel and, on the other hand, results in an uneven, abrupt admission of the turbine wheel. This has a negative effect on the thermodynamics and on the strength and durability of the turbine wheel.
  • the object of the invention is to provide an exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry, which has a comparatively low number of parts and a high thermal resistance. This object is achieved by an exhaust gas turbocharger with the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • An inventive exhaust gas turbocharger has a turbine housing, in which a turbine wheel and an exhaust gas flow to the turbine wheel conductive nozzle are arranged.
  • the distributor has guide-ring rings which are rotatable relative to one another and have respective guide vanes, between which conically extending flow channels tapering in the direction of the turbine wheel are formed. This ensures that the exhaust gas flow through a flow guide through nozzle-shaped flow channels, which are formed by blade profiles and tapering in the direction of the turbine wheel, the turbine wheel are supplied.
  • the exhaust gas is accelerated in the direction of the turbine wheel. This acceleration effect can not be achieved in the case of a design of the flow channels as pinhole diaphragms.
  • the angle of attack fixed equipped with guide vanes Leitgitterring coaxial with the axis of rotation of the turbine wheel rotationally and translationally fixed relative to the turbine wheel.
  • the second, also equipped with guide vanes Leitgitterring is arranged coaxially with the first Leitgitterring and rotatably mounted in the exhaust gas turbocharger. This allows a rotational adjustment of the second Leitgitterringes done relative to the first Leitgitterring.
  • the vanes of a Leitgitterringes protrude into the spaces between the vanes of the second Leitgitterringes and vice versa.
  • a respective vane of the first Leitgitterringes forms with the adjacent blade of the second Leitgitterringes a flow channel in which the exhaust gas flow through the nozzle to the turbine wheel is guided in an angle defined by the curvature of the vanes.
  • the end portions of the vanes in the direction of the turbine wheel can be positioned very close to the turbine wheel be, whereby the efficiency of the inflow of the exhaust gas is increased in the turbine wheel
  • one of the two Leitgitterringe is equipped with guide vanes, which extend in the radial direction outward than the guide vanes of the second Leitgitterringes and the guide vanes of the second Leitgitterringes overlap in the rotational or circumferential direction. If now the first guide blade ring is adjusted clockwise in the direction of rotation, then the flow channel is enlarged. When adjusting the first vane ring in the other direction, the flow channel is reduced. The end positions of the adjustment are each limited by the stop of the vanes on each other.
  • An advantageous embodiment of the invention is to provide control slots in one of the Leitgitterringe, which are released from a predetermined exhaust gas flow through the turbine housing by further rotation of the rotatable Leitgitterringes. These control slots are connected to the space after the turbine wheel such that a similar
  • Wastegatekanal a part of the exhaust gas is guided past the turbine wheel.
  • An alternative embodiment is to control a wastegate valve or a wastegate flap separately, for example, p2-regulated, d. H. the wastegate valve is activated with the boost pressure p2 (pressure after the compressor).
  • this can be rotatably mounted in the turbine housing and / or in the bearing housing of the exhaust gas turbocharger.
  • a roller bearing is preferably used, which additionally reduces the friction that occurs.
  • the rotation of the rotatable Leitgitterringes preferably takes place by means of a lever kinematics and a control by an electric or pneumatic actuator.
  • the inflow of the exhaust gas to the turbine wheel can take place in the radial direction as in a conventional VTG, but alternatively can also be done semi-axially.
  • Figure 2 is a sketch illustrating the flow of the
  • FIG. 3 shows a sketch for illustrating the flow channels in known guide-grid rings
  • FIG. 4 shows a sketch to illustrate a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a representation to illustrate a uniform admission of the turbine wheel to the exhaust gas
  • FIG. 6 is a sectional view and a perspective view for illustrating a nozzle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sketch for illustrating a guide ring ring that can be rotated relative to one another Diffuser, which is arranged in a turbine housing between the turbine housing and a turbine wheel rotatable about the turbocharger axis.
  • the first Leitgitterring has guide vanes 1
  • the second Leitgitterring contains guide vanes 2.
  • Both Leitgitterringe are arranged coaxially to the axis of rotation 4 of the turbine wheel 3.
  • the axis of rotation 4 of the turbine wheel is the turbocharger axis.
  • the two Leitgitterringe are rotatable relative to each other in the circumferential direction, as illustrated in Figure 1 by double arrows.
  • the guide vanes 2 of the second guide-grid ring extend further outward in the radial direction than the guide vanes 1 of the first guide-grid ring.
  • FIG. 1 illustrates different relative positions of the two Leitgitterringe, which may be present at a rotation of one of the two Leitgitterringe.
  • a relative position is illustrated, in which the flow channels are fully open.
  • the radially outer region of the guide vanes 2 of the second Leitgitterringes completely covers the radially outer region of the guide vanes 1 of the first Leitgitterringes.
  • the flow channels allow a high exhaust gas mass flow rate.
  • the amount of passing through the nozzle to the turbine exhaust gas can be adjusted in any necessary manner.
  • one of the two Leitgitterringe is arranged coaxially to the rotational axis of the turbine wheel rotationally and translationally fixed relative to the turbine wheel and the second Leitgitterring is also arranged coaxially to the axis of rotation of the turbine wheel, but rotatably mounted relative to the first Leitgitterring.
  • the vanes of the first Leitgitterringes protrude into the spaces between the vanes of the second Leitgitterringes.
  • the flow channels are each formed between two adjacent vanes of the first and second Leitgitterringes.
  • a rotation of one of the two Leitgitterringe clockwise increases the cross-section of the flow channels and in a rotation of this Leitgitterringes counterclockwise a reduction in the cross section of the flow channels.
  • the end positions of the rotation of the two Leitgitterringe relative to each other are limited by the stop of the vanes of the two Leitgitterringe each other.
  • 2 shows a sketch to illustrate the flow of the Leitgitterringe through the turbine housing. In this sketch, only three vanes 1 of the first Leitgitterringes and three vanes 2 of the second Leitgitterringes are shown for simplicity.
  • the exhaust gas flow A enters the helically configured turbine housing 5 and is directed through the largely open flow channels of the guide vanes consisting of the two Leitgitter rings in the direction of the turbine wheel 3 and drives it.
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate the flow channels in known Leitgitterringen. It can be seen from FIG. 3 that, irrespective of whether the flow channels are completely or only partially opened, the opening cross section of the respective flow channel in the radially outer end region of the diffuser coincides with the opening cross section of the same flow channel in the radially inner end region of the diffuser.
  • g1 g2
  • g1 is the opening cross section of the respective flow channel in the radially outer end region of the diffuser
  • g2 is the opening cross section of the respective flow channel in the radially inner end region of the diffuser
  • g3 g4
  • g3 is the opening cross-section of the respective flow channel in the radially outer end region of the diffuser
  • g4 the Opening cross-section of the respective flow channel in the radially inner end region of the distributor is.
  • the guide rail rings are formed such that between them conically extending, tapered in the direction of the turbine wheel flow channels are formed.
  • FIG. 4 shows a sketch to illustrate a first exemplary embodiment of the invention.
  • this sketch is a
  • This exhaust gas turbocharger has a turbine housing 5, which is connected to the bearing housing 6 of the exhaust gas turbocharger.
  • water core 8 is included in the bearing housing 6 provided for cooling purposes.
  • a turbine wheel 3 provided with turbine blades 3a is non-rotatably connected to a turbocharger shaft 7.
  • the axis of rotation 4 of the turbine wheel corresponds to the turbocharger axis.
  • a heat shield 12 is positioned between the bearing housing 6 and a first guide grid ring of the guide apparatus, this heat shield 12 being inserted into a groove of the guide blade 1 of the first guide grid ring shown in FIG.
  • the distributor includes a second guide ring, of which in the figure 4 a Guide vane 2 is shown. Between the guide vanes 1 and 2 shown in Figure 4, a bearing 9 is provided.
  • the guide vanes 1 and 2 are configured according to the present invention such that between them and thus between the two Leitgitterringen each conically extending, tapered in the direction of the turbine wheel 3 flow channels 13 are formed. It is thus achieved that the exhaust gas flow via a flow guide through nozzle-shaped flow channels, which are formed by blade profiles and tapering in the direction of the turbine wheel, fed to the turbine wheel and accelerated in the direction of the turbine wheel.
  • FIG. 5 shows schematic representations for illustrating the open position of the flow channels.
  • a schematic side view is shown in the middle illustration, on the left side a sectional view in the direction of the section line B-B and on the right side a sectional view in the direction of the section line A-A.
  • Figure 6a shows a sectional view
  • Figure 6b is a perspective view illustrating a nozzle according to the invention. From these illustrations, the inflow through the conical channels can be seen.
  • FIG. 7 shows sketches for illustrating further exemplary embodiments of the invention.
  • twin-scroll double VTG differs from the mono-scroll double VTG shown in FIG. 7b in that the turbine housing 5 is provided with a dividing wall 14.
  • FIG. 7d The variant shown in FIG. 7d is a twin-scroll double VTG with an RAAX turbine wheel, in which a diagonal flow through the turbine wheel with the exhaust gas takes place.
  • the partition wall of the diffuser can also run in an angle different from 90 ° to the turbocharger axis.
  • FIG. 8 shows sketches for illustrating an advantageous embodiment of the invention, in which one of the guide-grid rings has control slots 15, which are released from a given exhaust-gas flow rate through the turbine housing by further rotation of the rotatable guide-grid ring.
  • the control slots 15 are connected to the space after the turbine wheel such that a portion of the exhaust gas is guided past the turbine wheel.
  • 8a shows a twisting position VP1 in which a control slot 15 provided on the second guide-grid ring is completely covered by a guide blade 1 of the first guide-grid ring, so that the control slot is closed and no exhaust gas is present on the turbine wheel. is led. 8a right in the middle, a Vercardposition VP2 is illustrated, in which a provided on the second Leitgitterring control slot 15 is opened, so that exhaust gas is passed through this control slot in the space after the turbine wheel without impinging the turbine wheel.
  • FIG. 8b illustrates that the second guide-grid ring, which has guide vanes 2, furthermore contains the control slots 15 already shown in FIG. 8a.
  • FIG. 8c shows a cross-sectional view in which an opened control slot 15 is illustrated. It is indicated by the arrows shown in FIG. 8c that exhaust gas fed to the turbine housing is guided through the open control slot 15 past the turbine wheel into the space behind the turbine wheel.
  • the inlet width of the exhaust gas flow is not changed in the operation of the exhaust gas turbocharger, in contrast to an exhaust gas turbocharger whose nozzle has an axial slide. This has an improved flow of the turbine wheel and thus a better thermodynamics result.
  • the nozzle may have two mutually rotated in the direction of rotation and preferably narrower in the axial direction of guide devices, which are arranged on both sides on the middle blade ring blades, d. H. in the direction of the turbine housing and in the direction of the bearing housings, which interact with two guide vanes which are each bladed on one side.
  • the blades can be connected to the Leitgitterringen vertically or obliquely. In the case of an oblique connection to achieve a more uniform loading of the turbine wheel with exhaust gas.
  • control of the turbine can be used to control the

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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse, in welchem ein Turbinenrad und ein einen Abgasstrom zum Turbinenrad leitender Leitapparat angeordnet sind. Der Leitapparat weist zwei relativ zueinander verdrehbare, jeweils Leitschaufeln aufweisende Leitgitterringe auf. Zwischen den Leitgitterringen sind konisch verlaufende, sich in Richtung zum Turbinenrad verjüngende Strömungskanäle ausgebildet.

Description

Beschreibung
Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren Leitgitterringen
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren Leitgitterringen. Abgasturbolader, die eine variable Turbinengeometrie (VTG) aufweisen, sind bereits bekannt. Mit einer derartigen VTG kann das Ansprechverhalten eines Abgasturboladers gegenüber einem konventionellen Wastegateturbolader verbessert werden. Eine bekannte Ausführungsform einer VTG ist der sogenannte
Drehschaufler. Bei diesem befindet sich vor dem Turbinenrad ein verstellbares Leitgitter, mittels dessen der Eintrittsguer- schnitt und der Eintrittswinkel der dem Turbinenrad des Abgasturboladers zugeleiteten Abgasströmung stufenlos variiert werden kann. Das Leitgitter weist Leitschaufeln auf, die jeweils über eine Leitschaufelachse in einer Bohrung eines Schaufellagerringes drehbar gelagert sind. Die Leitschaufeln sind üblicherweise mit Hebeln fest verbunden, die in einen dem Schaufellagerring koaxialen Verstellring eingreifen. Wird der Verstellring um die Achse des Abgasturboladers verdreht, dann werden die Leitschaufeln über die Hebel bezüglich des Anströmwinkels zum Turbinenrad verstellt. Zusätzlich ändert sich bei einer Verdrehung des Verstellringes auch der Strömungs- guerschnitt der dem Abgasturbolader zugeleiteten Abgasströmung. Somit kann das Abgas im Turbinengehäuse beschleunigt und mit höherer kinetischer Energie dem Turbinenrad zugeführt werden. Diese Bauart einer VTG findet man insbesondere bei Dieselmotoren. Bei Ottomotoren wird diese Bauart einer VTG nur selten verwendet, da sie mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden ist, die durch eine hohe Teileanzahl und die Notwendigkeit eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffs bedingt sind. Ein weiterer Nachteil einer Drehschaufler-VTG besteht darin, dass zum einen der Abstand der Schaufelhinterkanten (Abströmkanten) zum Turbinenrad und zum anderen der Anströmwinkel zum Turbinenrad variieren. Dadurch werden die Turbinenradschaufein nur in maximal einem Betriebspunkt optimal angeströmt. Der Wirkungsgrad vor und nach diesem Betriebspunkt fällt ab. Dies verschlechtert den ther- modynamischen Wirkungsgrad des Abgasturboladers.
Bei einer weiteren Ausführungsform einer VTG kommt ein axialer Schieber zum Einsatz. Dieser ist koaxial zur Achse des Abgasturboladers angeordnet und relativ zum Turbinengehäuse bewegbar . Durch diese Bewegung des Schiebers wird in erster Linie die Eintrittsbreite des Abgasstromes vor dem Turbinenrad variiert. Es gibt zahlreiche Varianten eines axialen Schiebers, beispielsweise eine Kombination eines axialen Schiebers mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse, eine zusätzliche
Beschaufelung des Schiebers und einen Schieber, bei dessen Verschieben zusätzlich ein Wastegatekanal geöffnet wird.
Aus der US 2010/0196145 AI ist eine Turbinenvorrichtung für einen eine VTG aufweisenden Abgasturbolader bekannt. Diese VTG weist zwei koaxial zueinander angeordnete, in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildete Ringe auf, die relativ zueinander verdreht werden können, um den Eintrittsquerschnitt für den Abgasstrom vor dem Turbinenrad zu variieren. Durch diese Verdrehung wird des Weiteren der Abgasdurchsatz durch einen Wastegatekanal verändert. Die Gestaltung der Ringe ist derart, dass zwischen benachbarten Elementen eine Art Lochblende vorliegt, was in thermodynamischer Hinsicht nachteilig ist. Des Weiteren ist die Versperrung des Strömungsquerschnitts vor dem Turbinenrad sehr hoch, was zum einen den Abgasdurchsatz durch das Turbinenrad begrenzt und zum anderen eine ungleichmäßige, schlagartige Beaufschlagung des Turbinenrades zur Folge hat. Dies wirkt sich negativ auf die Thermodynamik und auf die Festigkeit bzw. die Dauerhaltbarkeit des Turbinenrades aus.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie anzugeben, die eine vergleichsweise geringe Teileanzahl und eine hohe thermische Beständigkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader weist ein Turbinengehäuse auf, in welchem ein Turbinenrad und ein einen Abgasstrom zum Turbinenrad leitender Leitapparat angeordnet sind. Der Leitapparat weist relativ zueinander verdrehbare, jeweils Leit- schaufeln aufweisende Leitgitterringe auf, zwischen welchen konisch verlaufende, sich in Richtung zum Turbinenrad verjüngende Strömungskanäle ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, dass der Abgasstrom über eine Strömungsführung durch düsenförmige Strömungskanäle, die durch Schaufelprofile ge- bildet sind und sich in Richtung zum Turbinenrad verjüngen, dem Turbinenrad zugeführt werden. Durch diese in Richtung zum Turbinenrad konische Gestaltung der Strömungskanäle wird das Abgas in Richtung zum Turbinenrad beschleunigt. Dieser Beschleunigungseffekt ist im Falle einer Ausbildung der Strö- mungskanäle als Lochblenden nicht erreichbar.
Vorzugsweise ist ein bezüglich des Anströmwinkels fester, mit Leitschaufeln ausgestatteter Leitgitterring koaxial zur Drehachse des Turbinenrades rotations- und translationsfest relativ zum Turbinenrad angeordnet. Der zweite, ebenfalls mit Leitschaufeln ausgestattete Leitgitterring ist koaxial zum ersten Leitgitterring angeordnet und drehbar im Abgasturbolader gelagert. Dadurch kann eine rotatorische Verstellung des zweiten Leitgitterringes relativ zum ersten Leitgitterring erfolgen. Dabei ragen die Leitschaufeln des einen Leitgitterringes in die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln des zweiten Leitgitterringes und umgekehrt. Dadurch bildet jeweils eine Leitschaufel des ersten Leitgitterringes mit der benachbarten Schaufel des zweiten Leitgitterringes einen Strömungskanal, in welchem die Abgasströmung durch den Leitapparat zum Turbinenrad in einem durch die Krümmung der Leitschaufeln festgelegten Winkel geführt wird. Die Endabschnitte der Leitschaufeln in Richtung des Turbinenrades können sehr dicht am Turbinenrad positioniert sein, wodurch die Effizienz der Einströmung des Abgases in das Turbinenrad erhöht ist
Vorzugsweise ist einer der beiden Leitgitterringe mit Leit- schaufeln ausgestattet, die sich in radialer Richtung nach außen weiter erstrecken als die Leitschaufeln des zweiten Leitgitterringes und die Leitschaufeln des zweiten Leitgitterringes in Rotations- bzw. Umfangsrichtung überdecken. Wird nun der erste Leitschaufelring in Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn verstellt, dann wird der Strömungskanal vergrößert. Bei einer Verstellung des ersten Leitschaufelringes in die andere Richtung wird der Strömungskanal verkleinert. Die Endpositionen der Verstellung werden jeweils durch den Anschlag der Leitschaufeln aufeinander begrenzt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, in einem der Leitgitterringe Steuerschlitze vorzusehen, die ab einem vorgegebenen Abgasdurchsatz durch das Turbinengehäuse durch weiteres Verdrehen des verdrehbaren Leitgitterringes freigegeben werden. Diese Steuerschlitze sind mit dem Raum nach dem Turbinenrad derart verbunden, dass ähnlich einem
Wastegatekanal ein Teil des Abgases am Turbinenrad vorbeigeleitet wird.
Eine alternative Ausführung besteht darin, ein Wastegateventil bzw. eine Wastegateklappe separat anzusteuern, beispielsweise p2-geregelt, d. h. das Wastegateventil wird mit dem Ladedruck p2 (Druck nach dem Verdichter) angesteuert.
Um die Verdrehung des verdrehbaren Leitgitterringes zu ermöglichen, kann dieser im Turbinengehäuse und/oder im Lagergehäuse des Abgasturboladers drehbar gelagert sein. Zur Ab- stützung der im Betrieb auftretenden Kräfte wird vorzugsweise ein Wälzlager verwendet, welches zusätzlich auch die auftretende Reibung reduziert. Die Verdrehung des verdrehbaren Leitgitterringes erfolgt vorzugsweise mittels einer Hebelkinematik und einer Ansteuerung durch einen elektrischen oder pneumatischen Steller .
Die Zuströmung des Abgases zum Turbinenrad kann wie bei einer konventionellen VTG in radialer Richtung erfolgen, kann aber alternativ dazu auch halbaxial erfolgen.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
Figur 1 eine Skizze zur Veranschaulichung zweier relativ zueinander verdrehbarer Leitgitterringe,
Figur 2 eine Skizze zur Veranschaulichung der Anströmung der
Leitgitterringe durch das Turbinengehäuse,
Figur 3 eine Skizze zur Veranschaulichung der Strömungskanäle bei bekannten Leitgitterringen,
Figur 4 eine Skizze zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung,
Figur 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer gleichmäßigen Beaufschlagung des Turbinenrades mit dem Abgas,
Figur 6 eine Schnittdarstellung und eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Leitapparates gemäß der Erfindung,
Figur 7 Skizzen zur Veranschaulichung weiterer Ausführungsbeispiele für die Erfindung und
Figur 8 Skizzen zur Veranschaulichung einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines zwei relativ zueinander verdrehbare Leitgitterringe aufweisenden Leitapparates, welcher in einem Turbinengehäuse zwischen dem Turbinengehäuse und einem um die Turboladerachse drehbaren Turbinenrad angeordnet ist. Der erste Leitgitterring weist Leitschaufeln 1 auf, der zweite Leitgitterring enthält Leitschaufeln 2. Beide Leitgitterringe sind koaxial zur Drehachse 4 des Turbinenrades 3 angeordnet. Bei der Drehachse 4 des Turbinenrades handelt es sich um die Turboladerachse. Die beiden Leitgitterringe sind relativ zu- einander in Umfangsrichtung verdrehbar, wie es in der Figur 1 durch Doppelpfeile veranschaulicht ist. Des Weiteren ist aus der Figur 1 ersichtlich, dass die Leitschaufeln 2 des zweiten Leitgitterringes sich in radialer Richtung nach außen weiter erstrecken als die Leitschaufeln 1 des ersten Leitgitterringes.
In der Figur 1 sind unterschiedliche Relativpositionen der beiden Leitgitterringe veranschaulicht, die bei einer Verdrehung eines der beiden Leitgitterringe vorliegen können. Im Bereich Bl der Figur 1 ist eine Relativposition veranschaulicht, bei welcher die Strömungskanäle vollständig geöffnet sind. In dieser Relativposition überdeckt der radial äußere Bereich der Leitschaufeln 2 des zweiten Leitgitterringes den radial äußeren Bereich der Leitschaufeln 1 des ersten Leit- gitterringes vollständig. Die Strömungskanäle erlauben einen hohen Abgasmassendurchsatz.
Im Bereich B2 der Figur 1 ist eine andere Relativposition veranschaulicht, bei welcher die Strömungskanäle einen redu- zierten Öffnungsguerschnitt haben. In dieser anderen Relativposition überdeckt der radial äußere Bereich der Leitschaufeln 2 des zweiten Leitgitterringes den radial äußeren Bereich der Leitschaufeln 1 des ersten Leitgitterringes teilweise .
Im Bereich B3 der Figur 1 ist eine weitere Relativposition veranschaulicht, bei welcher die Strömungskanäle geschlossen sind. In dieser weiteren Relativposition ist der Weg des Abgasstromes zum Turbinenrad blockiert.
Durch eine Steuerung der Relativposition der beiden Leitgit- terringe zueinander kann folglich die Menge des durch den Leitapparat zum Turbinenrad gelangenden Abgases in jeweils notwendiger Weise eingestellt werden.
Vorzugsweise ist einer der beiden Leitgitterringe koaxial zur Drehachse des Turbinenrades rotations- und translationsfest relativ zum Turbinenrad angeordnet und der zweite Leitgitterring ist ebenfalls koaxial zur Drehachse des Turbinenrades angeordnet, aber relativ zum ersten Leitgitterring drehbar gelagert. Die Leitschaufeln des ersten Leitgitterringes ragen in die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln des zweiten Leitgitterringes hinein. Die Strömungskanäle sind jeweils zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln des ersten und zweiten Leitgitterringes gebildet.
Gemäß einer Realisierung erfolgt bei einer Verdrehung einer der beiden Leitgitterringe im Uhrzeigersinn eine Vergrößerung des Querschnitts der Strömungskanäle und bei einer Verdrehung dieses Leitgitterringes gegen den Uhrzeigersinn eine Verkleinerung des Querschnitts der Strömungskanäle.
Gemäß einer alternativen Realisierung erfolgt bei einer Verdrehung eines der beiden Leitgitterringe im Uhrzeigersinn eine Verkleinerung des Querschnitts der Strömungskanäle und bei einer Verdrehung dieses Leitgitterringes gegen den Uhrzeigersinn eine Vergrößerung des Querschnitts der Strömungskanäle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Endpositionen der Verdrehung der beiden Leitgitterringe relativ zueinander durch den Anschlag der Leitschaufeln der beiden Leitgitterringe aufeinander begrenzt . Die Figur 2 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Anströmung der Leitgitterringe durch das Turbinengehäuse. In dieser Skizze sind zur Vereinfachung lediglich drei Leitschaufeln 1 des ersten Leitgitterringes und drei Leitschaufeln 2 des zweiten Leitgitterringes dargestellt. Wie aus der Figur 2 hervorgeht, tritt der Abgasstrom A in das schneckenförmig ausgestaltete Turbinengehäuse 5 ein und wird durch die weitgehend geöffneten Strömungskanäle des aus den beiden Leitgitterringen bestehenden Leitapparates hindurch in Richtung zum Turbinenrad 3 geleitet und treibt dieses an.
Die Figur 3 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Strömungskanäle bei bekannten Leitgitterringen. Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass unabhängig davon, ob die Strömungskanäle vollständig oder nur teilweise geöffnet sind, der Öffnungs- guerschnitt des jeweiligen Strömungskanals im radial außenliegenden Endbereich des Leitapparates mit dem Öffnungsguer- schnitt desselben Strömungskanals im radial innenliegenden Endbereich des Leitapparates jeweils übereinstimmt.
So gilt bei vollständig geöffneten Strömungskanälen die folgende Beziehung : gl = g2, wobei gl der Öffnungsguerschnitt des jeweiligen Strömungskanales im radial außenliegenden Endbereich des Leitapparates und g2 der Öffnungsguerschnitt des jeweiligen Strömungskanales im radial innenliegenden Endbereich des Leitapparates ist.
Bei teilweise geöffneten Strömungskanälen gilt die folgende Beziehung : g3 = g4, wobei g3 der Öffnungsguerschnitt des jeweiligen Strömungskanals im radial außenliegenden Endbereich des Leitapparates und g4 der Öffnungsquerschnitt des jeweiligen Strömungskanals im radial innenliegenden Endbereich des Leitapparates ist.
Des Weiteren gilt die folgende Beziehung: ql > q3.
Aufgrund des jeweils konstanten Öffnungsquerschnittes der Strömungskanäle, d. h. des jeweils übereinstimmenden Abstandes zwischen den den Öffnungsquerschnitt bildenden benachbarten Leitschaufeln liegt lediglich eine Spaltströmung vor. Eine Beschleunigung des Abgasstromes in Richtung zum Turbinenrad tritt im Leitapparat nicht auf. Um eine derartige Beschleunigung des Abgasstromes in Richtung zum Turbinenrad zu erreichen werden bei einem Abgasturbolader gemäß der Erfindung die Leitgitterringe derart ausgebildet, dass zwischen ihnen konisch verlaufende, sich in Richtung zum Turbinenrad verjüngende Strömungskanäle ausgebildet sind.
Dies wird nachfolgend anhand der Figur 4 näher erläutert, die eine Skizze zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung zeigt. In dieser Skizze ist eine
QuerSchnittsdarstellung eines Teilbereichs eines Abgasturbo- laders dargestellt. Dieser Abgasturbolader weist ein Turbinengehäuse 5 auf, welches mit dem Lagergehäuse 6 des Abgasturboladers verbunden ist. Im Lagergehäuse 6 ist ein zu Kühlungszwecken vorgesehener Wasserkern 8 enthalten. Im Turbinengehäuse 5 ist ein mit Turbinenschaufeln 3a versehenes Turbinenrad 3 mit einer Turboladerwelle 7 drehfest verbunden. Die Drehachse 4 des Turbinenrades entspricht der Turboladerachse. Zwischen dem Lagergehäuse 6 und dem Turbinenrad 3 sind Dichtungen 10 und 11 vorgesehen. Des Weiteren ist ein Hitzeschild 12 zwischen dem Lagergehäuse 6 und einem ersten Leitgitterring des Leit- apparates positioniert, wobei dieses Hitzeschild 12 in eine Nut der in der Figur 4 gezeigten Leitschaufel 1 des ersten Leitgitterringes eingesetzt ist. Ferner enthält der Leitapparat einen zweiten Leitgitterring, von welchem in der Figur 4 eine Leitschaufel 2 dargestellt ist. Zwischen den in der Figur 4 gezeigten Leitschaufeln 1 und 2 ist eine Lagerung 9 vorgesehen.
Die Leitschaufeln 1 und 2 sind gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgestaltet, dass zwischen ihnen und damit zwischen den beiden Leitgitterringen jeweils konisch verlaufende, sich in Richtung zum Turbinenrad 3 verjüngende Strömungskanäle 13 ausgebildet sind . Dadurch wird erreicht, dass der Abgasstrom über eine Strömungsführung durch düsenförmige Strömungskanäle, die durch Schaufelprofile gebildet sind und sich in Richtung zum Turbinenrad verjüngen, dem Turbinenrad zugeführt und in Richtung des Turbinenrades beschleunigt wird.
Die Figur 5 zeigt schematische Darstellungen zur Veranschau- lichung der offenen Position der Strömungskanäle. Dabei ist in der mittleren Darstellung eine schematische Seitenansicht, auf der linken Seite eine Schnittdarstellung in Richtung der Schnittlinie B-B und auf der rechten Seite eine Schnittdarstellung in Richtung der Schnittlinie A-A gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass eine wechselseitige Anordnung zwischen einem versperrenden Anteil des Umfangs und einem durchströmten Anteil des Umfangs des Leitgitterringes vorliegt. Die Strömung aus dem Turbinengehäuse teilt sich hälftig auf und strömt hälftig durch Kanal A und in Umfangsrichtung versetzt hälftig durch Kanal B. Dadurch wird das Turbinenrad gleichmäßig durch das Abgas auf Kanal A und Kanal B beaufschlagt.
Die Figur 6a zeigt eine Schnittdarstellung und die Figur 6b eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Leitapparates gemäß der Erfindung. Aus diesen Darstellungen ist die Zuströmung durch die konischen Kanäle ersichtlich.
Die Figur 7 zeigt Skizzen zur Veranschaulichung weiterer Ausführungsbeispiele für die Erfindung.
Aus der Figur 7a ist ersichtlich, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch bei einem mit einer Trennwand 14 versehenen Turbinengehäuse 5 eingesetzt werden kann. Bei dieser Ausführung handelt es sich um eine sogenannte Twin-Scroll Single VTG . Aus der Figur 7b ist ersichtlich, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch bei einer sogenannten Mono-Scroll double VTG verwendet werden kann. Eine derartige Mono-Scroll double VTG zeichnet sich dadurch aus, dass der Leitapparat eine gleichmäßigere Anstromung des Turbinenrades in Umfangsrichtung bewirkt (vgl. auch Figur 5) .
Aus der Figur 7c ist ersichtlich, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch bei einer Twin-Scroll double VTG eingesetzt werden kann. Eine derartige Twin-Scroll double VTG unterscheidet sich von der in der Figur 7b gezeigten Mono-Scroll double VTG dadurch, dass das Turbinengehäuse 5 mit einer Trennwand 14 versehen ist.
Bei der m der Figur 7d gezeigten Variante handelt es sich um eine Twin-Scroll double VTG mit einem RAAX-Turbinenrad, bei welchem eine diagonale Durchströmung des Turbinenrades mit dem Abgas erfolgt. Dabei kann die Trennwand des Leitapparates auch in einem von 90° verschiedenen Winkel zur Turboladerachse verlaufen. Die Figur 8 zeigt Skizzen zur Veranschaulichung einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher einer der Leitgitterringe Steuerschlitze 15 aufweist, die ab einem vorgegebenen Abgasdurchsatz durch das Turbinengehäuse durch weiteres Verdrehen des verdrehbaren Leitgitterringes freige- geben werden. Die Steuerschlitze 15 sind mit dem Raum nach dem Turbinenrad derart verbunden, dass ein Teil des Abgases am Turbinenrad vorbeigeführt wird.
Dabei ist in der Figur 8a rechts oben eine Verdrehposition VPl veranschaulicht, bei welcher ein auf dem zweiten Leitgitterring vorgesehener Steuerschlitz 15 von einer Leitschaufel 1 des ersten Leitgitterringes vollständig verdeckt ist, so dass der Steuerschlitz geschlossen ist und kein Abgas am Turbinenrad vor- beigeleitet wird. In der Figur 8a rechts in der Mitte ist eine Verdrehposition VP2 veranschaulicht, bei welcher ein auf dem zweiten Leitgitterring vorgesehener Steuerschlitz 15 geöffnet ist, so dass Abgas durch diesen Steuerschlitz in den Raum nach dem Turbinenrad geleitet wird, ohne das Turbinenrad zu beaufschlagen .
In der Figur 8b ist veranschaulicht, dass der zweite Leitgitterring, welcher Leitschaufeln 2 aufweist, des Weiteren die bereits in der Figur 8a gezeigten Steuerschlitze 15 enthält.
In der Figur 8c ist eine QuerSchnittsdarstellung gezeigt, in welcher ein geöffneter Steuerschlitz 15 veranschaulicht ist. Durch die in der Figur 8c dargestellten Pfeile wird angedeutet, dass dem Turbinengehäuse zugeführtes Abgas durch den geöffneten Steuerschlitz 15 am Turbinenrad vorbei in den Raum hinter dem Turbinenrad geleitet wird.
Bei einem Leitapparat mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wird im Betrieb des Abgasturboladers im Unterschied zu einem Abgasturbolader, dessen Leitapparat einen Axialschieber aufweist, die Eintrittsbreite des Abgasstromes nicht verändert. Dies hat eine verbesserte Anströmung des Turbinenrades und somit eine bessere Thermodynamik zur Folge.
Im Unterschied zu einer Drehschaufler-VTG wird der Abstand der Leitschaufelhinterkanten und der Anströmwinkel zum Turbinenrad im Betrieb nicht verändert. Dies hat den Vorteil einer längeren gerichteten Strömungsführung bis hin zum Turbinenrad und einer verbesserten Thermodynamik, da auch bei geschlossenem Drehschieber die Schaufelhinterkanten sehr dicht vor dem Turbinenrad enden .
Im Unterschied zu der oben genannten Drehschieber-VTG wird die Versperrung des StrömungsguerSchnittes in offener Position und somit die Verschattung von einzelnen Strömungsräumen zwischen zwei benachbarten Turbinenradschaufein durch die schaufeiförmige Gestaltung der Leitgitterringe reduziert. Dies führt zu einer deutlichen Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades des Abgasturboladers und zu einer gleichmäßigeren Beaufschlagung des Turbinenrades mit Abgas und somit zu einer geringeren Schwingungsanregung der Turbinenradschaufein .
Zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Beaufschlagung des Turbinenrades in offener oder teilweise geöffneter Position kann der Leitapparat zwei zueinander in Rotationsrichtung verdrehte und vorzugsweise in axialer Richtung schmalere Leitvorrichtungen aufweisen, bei denen auf dem mittleren Schaufelring beidseitig Schaufeln angeordnet sind, d. h. in Richtung Turbinengehäuse und in Richtung Lagergehäuse, die in Wechselwirkung mit zwei jeweils einseitig beschaufelten Leitgitterringen stehen. Die Schaufeln können zu den Leitgitterringen senkrecht oder schräg angebunden sein. Im Falle einer schrägen Anbindung erzielt man eine gleichmäßigere Beaufschlagung des Turbinenrades mit Abgas.
Des Weiteren kann eine zweiflutige VTG mit Ausnutzung der Pulsation des Abgases relativ einfach umgesetzt werden, indem man diese Leitgitteranordnung einfach spiegelt, d. h. das Abgas jeder Flut des Turbinengehäuses durch eine Hälfte des Leitgitters bis dicht an das Turbinenrad führt. Der Durchsatz durch jede Flut kann durch eine Veränderung der Leitgittergeometrie unterschiedlich gestaltet werden. Durch die Verwendung eines Drehschiebers kann eine VTG für ein Turbinenrad mit diagonaler Anströmung (RAAX) sehr einfach realisiert werden.
Bei Verwendung einer Drehschieber-VTG in einer Dieselanwendung kann die Regelung der Turbine dazu benutzt werden, die
Abgasrückführrate bei einem Motor mit AbgasrückführSystem zu regeln. Ein weiterer Vorteil besteht darin, den Motorbremsbetrieb ohne Verwendung einer zusätzlichen Abgasklappe darzustellen (in der Position „Drehschieber geschlossen").
Durch eine Gestaltung mit Steuerschlitzen in Wastegatefunktion kann ein kleineres Turbinenrad mit geringerem Massenträgheitsmoment und besserem Ansprechverhalten verwendet werden. Im Falle einer Verwendung eines Drehschiebers lässt sich die Teileanzahl der VTG deutlich reduzieren, was vor allem bei einer Anwendung in Ottomotoren zu einer Kostenersparnis als auch zu einer robusteren Konstruktion führt.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse (5), in welchem ein Turbinenrad (3) und ein einen Abgasstrom zum Turbinenrad leitender Leitapparat angeordnet sind, wobei der Leitapparat zwei relativ zueinander verdrehbare, jeweils Leitschaufeln (1,2) aufweisende Leitgitterringe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leitgitterringen konisch verlaufende, sich in Richtung zum Turbinenrad (3) verjüngende Strömungskanäle (13) ausgebildet sind.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitgitterring koaxial zur Drehachse (4) des Turbinenrades (3) rotations- und translationsfest relativ zum Turbinenrad angeordnet ist, der zweite Leitgitterring ebenfalls koaxial zur Drehachse (4) des Turbinenrades (3) angeordnet ist und der zweite Leitgitterring relativ zum ersten Leitgitterring drehbar gelagert ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (1) des ersten Leitgitterringes in die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln (2) des zweiten Leitgitterringes hineinragen und die sich in Richtung des Turbinenrades (3) verjüngenden Strömungskanäle (13) zwischen jeweils benachbarten Leitschaufeln des ersten und des zweiten Leitgitterringes gebildet sind.
4. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Leitgitterringe Leitschaufeln aufweist, die sich in radialer Richtung nach außen weiter erstrecken als die Leitschaufeln des anderen Leitgitterringes und die Leitschaufeln des anderen Leitgitterringes in Radialrichtung nach außen bei teilweise geöffneten Strömungskanälen teilweise überdecken und bei vollständig geöffneten Strömungskanälen vollständig überdecken.
5. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verdrehung eines der beiden Leitgitterringe im Uhrzeigersinn der Querschnitt der Strömungskanäle vergrößert und bei einer Verdrehung dieses Leitgitterringes gegen den Uhrzeigesinn der Querschnitt der Strömungskanäle verkleinert wird oder umgekehrt.
6. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpositionen der Verdrehung der beiden Leitgitterringe relativ zueinander durch den Anschlag der Leitschaufeln der beiden Leitgitterringe aufeinander be- grenzt sind.
7. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Leitgitterringe Steuerschlitze aufweist, durch welche ein Teil des Abgasstromes am Turbinenrad vorbeiführbar ist.
8. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitter zweiflutig ausgebildet ist und das Abgas aus dem Turbinengehäuse jeweils durch einen Teil eines Leitgitterringes zum Turbinenrad geführt wird.
9. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitapparat zwei zueinander in Rotationsrichtung verdrehte Leitvorrichtungen aufweist, bei denen auf dem mittleren Schaufelring beidseitig Schaufeln angeordnet sind, die in Wechselwirkung mit zwei jeweils einseitig beschaufelten Leitgitterringen stehen.
10. Abgasturbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln zu den Leitgitterringen senkrecht oder schräg angebunden sind.
11. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitapparat derart ausgebildet ist, dass das Turbinenrad diagonal oder mit einem axialen Anteil angeströmt wird.
PCT/EP2013/053316 2012-02-27 2013-02-20 Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren leitgitterringen WO2013127664A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/381,271 US9771942B2 (en) 2012-02-27 2013-02-20 Exhaust gas turbocharger having guiding screen rings that are rotatable relative to each other
CN201380011144.0A CN104126056B (zh) 2012-02-27 2013-02-20 具有能够相对于彼此扭转的导向格栅环的废气涡轮增压器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202907.9 2012-02-27
DE102012202907.9A DE102012202907B4 (de) 2012-02-27 2012-02-27 Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren Leitgitterringen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013127664A1 true WO2013127664A1 (de) 2013-09-06

Family

ID=47757578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/053316 WO2013127664A1 (de) 2012-02-27 2013-02-20 Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren leitgitterringen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9771942B2 (de)
CN (1) CN104126056B (de)
DE (1) DE102012202907B4 (de)
WO (1) WO2013127664A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105637195A (zh) * 2013-10-30 2016-06-01 博格华纳公司 具有能够改变的入口横截面面积的涡轮机

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006370A1 (de) * 2013-04-12 2014-10-16 Daimler Ag Turbine für einen Abgasturbolader sowie Baukastensystem für eine solche Turbine
EP2937521A1 (de) * 2014-04-24 2015-10-28 Bosch Mahle Turbo Systems GmbH & Co. KG Turbine mit variabler Geometrie und Bypasskanal für einen Abgasturbolader
DE102015014810B4 (de) * 2015-11-14 2022-08-11 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung
DE202018101699U1 (de) * 2018-03-27 2019-07-02 Borgwarner Inc. Turbine mit Verstellring
DE102018209078A1 (de) 2018-06-07 2019-06-13 Audi Ag Turbine für einen Abgasturbolader, Abgasturbolader für eine Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
EP3705688A1 (de) * 2019-03-07 2020-09-09 BorgWarner Inc. Turbinenanordnung mit variabler geometrie
US11248488B2 (en) * 2019-03-12 2022-02-15 Garrett Transportation I Inc. Method for making a twin-vaned nozzle ring assembly for a turbocharger with twin-scroll turbine housing for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion
US11085311B2 (en) * 2019-03-12 2021-08-10 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger with twin-scroll turbine housing and twin vaned nozzle ring for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion
EP3741960B1 (de) * 2019-05-24 2023-11-01 Garrett Transportation I Inc. Verfahren zur herstellung einer zweiflügeligen düsenringanordnung für einen turbolader
US11686210B2 (en) * 2021-03-24 2023-06-27 General Electric Company Component assembly for variable airfoil systems
CN113739143B (zh) * 2021-08-19 2024-04-09 江苏大学 一种自适应性旋流预混燃烧器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE91931C (de) *
DE4238550A1 (de) * 1992-11-14 1994-05-19 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE4330487C1 (de) * 1993-09-09 1995-01-26 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US20070209361A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Pedersen Melvin H Multiple nozzle rings and a valve for a turbocharger
EP2103793A2 (de) * 2008-03-19 2009-09-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Durchflusssteuerung für Turbolader
JP2009281337A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toyota Motor Corp ターボチャージャ
US20100196145A1 (en) 2009-02-03 2010-08-05 Alain Lombard Turbine assembly for an exhaust gas-driven turbocharger having a variable nozzle
US20120023936A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Caterpillar Inc. Nozzled turbocharger turbine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2843202A1 (de) 1978-10-04 1980-04-17 Barmag Barmer Maschf Abgasturbolader fuer brennkraftmaschinen
EP1433937A1 (de) 2002-12-23 2004-06-30 BorgWarner Inc. Abgasturbolader mit einer in das Gehäuse integrierten Bypasseinrichtung und Herstellungsverfahren für diese Bypasseinrichtung
CN101718227A (zh) 2009-11-01 2010-06-02 韩凤琳 热流涡轮机
CN101956606A (zh) 2010-09-05 2011-01-26 张显荣 辐流式涡轮发动机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE91931C (de) *
DE4238550A1 (de) * 1992-11-14 1994-05-19 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE4330487C1 (de) * 1993-09-09 1995-01-26 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US20070209361A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Pedersen Melvin H Multiple nozzle rings and a valve for a turbocharger
EP2103793A2 (de) * 2008-03-19 2009-09-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Durchflusssteuerung für Turbolader
JP2009281337A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toyota Motor Corp ターボチャージャ
US20100196145A1 (en) 2009-02-03 2010-08-05 Alain Lombard Turbine assembly for an exhaust gas-driven turbocharger having a variable nozzle
US20120023936A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Caterpillar Inc. Nozzled turbocharger turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105637195A (zh) * 2013-10-30 2016-06-01 博格华纳公司 具有能够改变的入口横截面面积的涡轮机
US10240478B2 (en) 2013-10-30 2019-03-26 Borgwarner Inc. Turbine with variable inlet cross-sectional area

Also Published As

Publication number Publication date
US9771942B2 (en) 2017-09-26
US20150093236A1 (en) 2015-04-02
DE102012202907B4 (de) 2018-09-20
CN104126056A (zh) 2014-10-29
DE102012202907A1 (de) 2013-08-29
CN104126056B (zh) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012202907B4 (de) Abgasturbolader mit relativ zueinander verdrehbaren Leitgitterringen
EP1939427B1 (de) Abgasturbolader
DE112015005540B4 (de) Abgasturbolader mit kombinierter Einstelleinrichtung für Bypassventil und Flutenverbindung
DE4242494C1 (en) Adjustable flow-guide for engine exhaust turbocharger - has axially-adjustable annular insert in sectors forming different kinds of guide grilles supplied simultaneously by spiral passages
EP2989298B1 (de) Abgasturbolader
DE19924228C2 (de) Mehrflutiger, regelbarer Abgasturbolader
EP1984601A1 (de) Turbolader mit verstellbaren leitschaufeln, schaufelhebel und verstellring dafür
WO2011101005A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader
DE3833906C2 (de)
WO2014095003A1 (de) Abgasf?hrungsabschnitt für eine turbine und verfahren zur regelung einer turbine
DE112014005008T5 (de) Turbine mit variabler Eintrittsquerschnittsfläche
EP3269941B1 (de) Verstellbares schaufelgitter für eine turbomaschine
EP1530671A1 (de) Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
DE102012206302A1 (de) Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie
DE102011120880A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
DE102007058962B4 (de) Variable Turbinengeometrie
EP1433937A1 (de) Abgasturbolader mit einer in das Gehäuse integrierten Bypasseinrichtung und Herstellungsverfahren für diese Bypasseinrichtung
EP2071134A2 (de) Variable Turbinengeometrie
WO2014012725A1 (de) Paralleldiffusor für eine fluidmaschine
DE102012102186A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
DE102010054914A1 (de) Leiteinrichtung für eine Fluidenergiemaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader
DE102018212756B3 (de) Radialverdichter, Aufladevorrichtung und Brennkraftmaschine mit Abgasrückführeinrichtung
DE102009012130A1 (de) Verstelleinrichtung
DE102011008525B4 (de) Leitvorrichtung für eine Turbine sowie derartige Turbine eines Turboladers
DE10127916A1 (de) Abgasturbolader

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: 13706952

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14381271

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13706952

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1