DE102014018069A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine - Google Patents

Turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine (28) für einen Abgasturbolader (22), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine (10), mit zumindest einem einen Aufnahmeraum (36) für ein Turbinenrad (38) aufweisenden Turbinengehäuse (30), welches wenigstens zwei von Abgas durchströmbare und zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennte Fluten (32, 34) aufweist, und mit einer Verstelleinrichtung (64), welche wenigstens einen um eine Drehachse (40) drehbaren ersten Versperrkörper (66) zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitts einer ersten der Fluten (32, 34), wenigstens einen um die Drehachse (40) drehbaren zweiten Versperrkörper (68) zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren zweiten Strömungsquerschnitts der zweiten Flut (34) sowie ein den Versperrkörpern (66, 68) gemeinsames und um die Drehachse (40) drehbares Betätigungselement (70( aufweist, über welches die Versperrkörper (66, 68) um die Drehachse (40) drehbar sind, wobei das Betätigungselement (70) wenigstens einen Verbindungskanal (W) aufweist und zwischen wenigstens einer Verbindungsstellung, in welcher die Fluten (32, 34) über den Verbindungskanal (W) an wenigstens einer jeweiligen Verbindungsstelle (V) fluidisch miteinander verbunden sind, und wenigstens einer Trennstellung, in welcher die Fluten (32, 34) an der jeweiligen Verbindungsstelle (V) mittels des Betätigungselements (70) fluidisch voneinander getrennt sind, um die Drehachse (40) drehbar ist.The invention relates to a turbine (28) for an exhaust gas turbocharger (22), in particular an internal combustion engine (10), with at least one turbine housing (30) having a receiving space (36) for a turbine wheel (38), which at least two exhaust gas flows through and at least partially fluidly separated from each other floods (32, 34), and with an adjusting device (64) which at least one about a rotation axis (40) rotatable first Verperrkörper (66) for adjusting at least one of exhaust gas-flowable first flow cross-section of a first of the floods (32 , 34), at least one about the rotation axis (40) rotatable second Versperrkörper (68) for adjusting at least one exhaust flow-through second flow cross section of the second flood (34) and the Versperrkörpern (66, 68) common and about the axis of rotation (40) rotatable actuating element (70 (over which the Versperrkörper (66, 68) rotatably about the axis of rotation (40) sin d, wherein the actuating element (70) has at least one connecting channel (W) and between at least one connecting position, in which the floods (32, 34) via the connecting channel (W) at least one respective connection point (V) are fluidly interconnected, and at least one separation position, in which the floods (32, 34) at the respective connection point (V) by means of the actuating element (70) are fluidly separated from each other, about the axis of rotation (40) is rotatable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, ist beispielsweise bereits der DE 10 2008 039 085 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Turbine umfasst zumindest ein Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum für ein Turbinenrad aufweist. Dies bedeutet, dass in dem Aufnahmeraum das Turbinenrad um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufnehmbar ist. Das Turbinengehäuse weist wenigstens zwei von Abgas durchströmbare und zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennte Fluten auf. Ferner umfasst die Turbine eine Verstelleinrichtung, welche wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren ersten Versperrkörper zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitts einer ersten der Fluten aufweist. Mit anderen Worten ist der von Abgas durchströmbare erste Strömungsquerschnitt der ersten Flut variabel einstellbar, indem der erste Versperrkörper um die Drehachse gedreht wird.Such a turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, for example, is already the DE 10 2008 039 085 A1 to be known as known. The turbine comprises at least one turbine housing, which has a receiving space for a turbine wheel. This means that in the receiving space, the turbine wheel about a rotational axis relative to the turbine housing is rotatably receivable. The turbine housing has at least two floods through which exhaust gas can flow and at least partially separated from one another by fluid. Furthermore, the turbine comprises an adjusting device, which has at least one rotatable about an axis of rotation first Verperrkörper for adjusting at least one of exhaust gas can flow through the first flow cross-section of a first of the floods. In other words, the first flow cross-section through which the exhaust gas can flow is variably adjustable by rotating the first locking body about the axis of rotation.

Die Verstelleinrichtung weist ferner wenigstens einen um die Drehachse drehbaren zweiten Versperrkörper zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren zweiten Strömungsquerschnitts der zweiten Flut auf. Mit anderen Worten ist der zweite Strömungsquerschnitt der zweiten Flut variabel einstellbar, indem der zweite Versperrkörper um die Drehachse gedreht wird. Darüber hinaus umfasst die Verstelleinrichtung ein den Versperrkörpern gemeinsames und um die Drehachse drehbares Betätigungselement, über welches die Versperrkörper um die Drehachse drehbar sind. Das Betätigungselement ist beispielsweise ein um die Drehachse drehbarer Ring.The adjusting device furthermore has at least one second locking body rotatable about the axis of rotation for adjusting at least one second flow cross section of the second flood through which exhaust gas can flow. In other words, the second flow cross-section of the second flood is variably adjustable by the second locking body is rotated about the axis of rotation. In addition, the adjusting device comprises a common to the Versperrkörpern and rotatable about the axis of rotation actuating element, via which the Versperrkörper are rotatable about the axis of rotation. The actuating element is, for example, a ring rotatable about the axis of rotation.

Wird der Ring um die Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse gedreht, so werden die Versperrkörper mitgedreht, da die Versperrkörper beispielsweise mit dem Betätigungselement verbunden beziehungsweise einstückig mit dem Betätigungselement ausgebildet sind. Durch die variable Einstellbarkeit der Strömungsquerschnitte kann die Turbine an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine bedarfsgereicht angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, die Turbine an unterschiedliche Massenströme des Abgases anzupassen.If the ring is rotated about the axis of rotation relative to the turbine housing, so the Versperrkörper be rotated, since the Versperrkörper example, connected to the actuating element or formed integrally with the actuating element. Due to the variable adjustability of the flow cross sections, the turbine can be adapted to different operating points of the internal combustion engine as needed. In particular, it is possible to adapt the turbine to different mass flows of the exhaust gas.

Die Versperrkörper können beispielsweise im Querschnitt nach Art von Zungen ausgebildet sein, so dass die Verstelleinrichtung üblicherweise auch als Zungenschieber bezeichnet wird. Es hat sich gezeigt, dass mit einer variablen Turbine nach dem Zungenschieberprinzip eine Vielzahl von Anforderungen an das Aufladesystem, wie beispielsweise hohe Agilität, günstiges Verbrauchsverhalten im Fahrbereich, Beeinflussungsmöglichkeiten zur Absenkung der Emissionen, zum Beispiel über die Abgasrückführung, bewirkt durch eine asymmetrische Segmentgestaltung, mechanische Zuverlässigkeit der einfachen Verstelleinrichtung in Form des Zungenschiebers, Einwirkung auf die Erhöhung der Motorbremsleistung, einfache Vorrichtung für das Thermomanagement der Verbrennungskraftmaschine, Verwendung im zweistufigen Aufladesystem als Hochdruckturbine ohne Bypassierung derselben, kostengünstige Produktionsvoraussetzungen usw. befriedigt werden können.The Versperrkörper can be formed, for example in cross section in the manner of tongues, so that the adjustment is commonly referred to as a tongue slider. It has been shown that with a variable turbine according to the tongue slide principle, a large number of requirements for the charging system, such as high agility, favorable consumption behavior in the driving range, influencing possibilities for reducing emissions, for example via the exhaust gas recirculation, caused by an asymmetric segment design, mechanical Reliability of the simple adjustment device in the form of the tongue slider, acting on the increase of the engine braking performance, simple device for the thermal management of the internal combustion engine, use in two-stage supercharging system as a high-pressure turbine without bypassing the same, cost-effective production conditions, etc. can be satisfied.

Ein grundlegendes Problem von Turbinen, insbesondere Segmentturbinen, im Stoßaufladesystem besteht in dem großen Flächenbedarf für die Abgasströmung im mittleren bis oberen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine in Verbindung mit der pulsierenden Beaufschlagung durch die Motoraustrittsströmung, was mit erhöhten Ventilationsverlusten im Turbinenrad einhergeht. Dieser Flächenbedarf kann wohl weitgehend durch die Variabilität des Zungenschiebers beziehungsweise durch die Durchsatzspreizung der variablen Einrichtung der Turbine erfüllt werden. Dennoch wünscht man sich aus Wirkungsgradgründen auch bei den variablen Stoßturbinen und insbesondere bei der einfachen Zungenschieberturbine eine einfache Vorrichtung, mit der der Stoßeffekt gedämpft werden kann und somit insbesondere ein größerer Ausnutzungsgrad der Radschaufelkanäle bei verminderter Ventilation durch den großen Abgasvolumenstrom erzielbar wird.A fundamental problem of turbines, in particular segmented turbines, in the turbocharger system is the large area requirement for the exhaust gas flow in the middle to upper rpm range of the internal combustion engine in conjunction with the pulsating application of the engine exhaust flow, which is accompanied by increased ventilation losses in the turbine wheel. This area requirement can probably be met largely by the variability of the tongue slider or by the throughput spread of the variable device of the turbine. Nevertheless, one wishes for efficiency reasons in the variable impact turbines and especially in the simple tongue slider turbine a simple device with which the shock effect can be damped and thus in particular a greater degree of utilization of Radschaufelkanäle at reduced ventilation by the large exhaust gas volume flow can be achieved.

Die Folge einer Stoß-Stau-Umschaltung zeigt sich insbesondere bei Ottomotoren für Personenkraftwagen in einer starken Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs im letzten Motor-Drehzahlviertel bis zum Motornennpunkt, was auch mit einer merklichen Zurücknahme der Anfettung auf Grund der abgesenkten Motordrücke und Temperaturen im Austrittstrakt ermöglicht wird.The consequence of a shock-congestion switching is particularly evident in gasoline engines for passenger cars in a strong reduction in fuel consumption in the last engine speed quarter to the engine nominal point, which is also possible with a significant withdrawal of enrichment due to the lowered engine pressures and temperatures in the exit tract.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Turbine der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich eine besonders einfache Umschaltmöglichkeit realisieren lässt, durch die auf besonders einfache Weise zwischen einer Stoßaufladung und einer Stauaufladung umgeschaltet werden kann.Object of the present invention is therefore to provide a turbine of the type mentioned, by means of which a particularly simple switchover can be realized, can be switched by a particularly simple way between a shock charging and a congestion charging.

Diese Aufgab wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a turbine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with appropriate Further developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Turbine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welcher sich eine besonders einfache Umschaltmöglichkeit realisieren lässt, durch die zwischen einer Stoßaufladung und einer Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine umgeschaltet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Betätigungselement wenigstens einen Verbindungskanal aufweist und zwischen wenigstens einer Verbindungsstellung und wenigstens einer Trennstellung um die Drehachse drehbar ist. In der Verbindungsstellung sind die Fluten über den Verbindungskanal an wenigstens einer jeweiligen Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden, in der Trennstellung sind die Fluten an der jeweiligen Verbindungsstelle mittels des Betätigungselements fluidisch voneinander getrennt. Befindet sich die Verstelleinrichtung beziehungsweise das Betätigungselement in der Trennstellung, so ist dadurch beispielsweise eine Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. In der Verbindungsstellung jedoch ist eine Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, so dass durch die Verstelleinrichtung eine besonders einfache Umschaltmöglichkeit geschaffen ist, mittels welcher zwischen der Stoßaufladung und der Stauaufladung umgeschaltet werden kann. Dadurch kann die erfindungsgemäße Turbine auf besonders einfach Weise an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden, so dass sich ein besonders effizienter, das heißt kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit nur geringen Emissionen realisieren lässt.In order to create a turbine of the type specified in the preamble of claim 1, by means of which a particularly simple switching possibility can be realized, can be switched by the between a supercharging and a static charge of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that the actuating element has at least one connecting channel and is rotatable between at least one connection position and at least one separation position about the rotation axis. In the connection position, the floods are fluidically connected to one another via the connection channel at at least one respective connection point; in the separation position, the flows are fluidically separated from one another at the respective connection point by means of the actuation element. If the adjusting device or the actuating element is in the disconnected position, this, for example, sets a supercharging of the internal combustion engine. In the connection position, however, a congestion charging of the internal combustion engine is set, so that a particularly simple switchover is created by the adjustment, by means of which can be switched between the supercharging and the accumulation charge. As a result, the turbine according to the invention can be adapted in a particularly simple manner to different operating points of the internal combustion engine, so that a particularly efficient, that is fuel-efficient operation of the internal combustion engine with only low emissions can be realized.

Gleichzeitig weist die erfindungsgemäße Turbine eine hohe Robustheit auf, da die Verstelleinrichtung eine einfache mechanische Verstelleinrichtung beispielsweise in Form eines Zungenschiebers ist. Hierbei ist eine besonders weiche Verstellfunktion ohne Unstetigkeiten für eine zunehmende Verstärkung des Staubetriebs beziehungsweise Dämpfung der Stoßbetriebsweise realisierbar, wodurch eine besonders vorteilhafte Einstellbarkeit, insbesondere Steuerbarkeit oder Regelbarkeit, der Turbine darstellbar ist. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Stoß-Stau-Umschaltung mit zumindest im Wesentlichen stetigem Verhalten zu realisieren.At the same time, the turbine according to the invention has a high degree of robustness, since the adjusting device is a simple mechanical adjusting device, for example in the form of a tongue slide. Here, a particularly soft adjustment without discontinuities for an increasing gain of the dust operation or damping of the surge mode can be realized, whereby a particularly advantageous adjustability, in particular controllability or controllability, the turbine is displayed. In other words, it is possible to realize a shock-congestion switching with at least substantially steady behavior.

Die Fluten sind Zuführkanäle, mittels welchen das die Fluten durchströmende Abgas zu dem Aufnahmeraum geführt wird. In dem Aufnahmeraum ist ein Turbinenrad aufnehmbar, welches um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar ist. Das aus den Fluten ausströmende und in den Aufnahmeraum einströmende Abgas strömt das Turbinenrad an, wobei das Turbinenrad mittels des Abgases angetrieben wird. In der Verbindungsstellung sind die Zuführkanäle an der jeweiligen Verbindungsstelle über den Verbindungskanal des Betätigungselements fluidisch miteinander verbunden. In der Trennstellung jedoch sind die Zuführkanäle mittels des Betätigungselements an den jeweiligen Verbindungsstellen fluidisch voneinander getrennt.The floods are feed channels, by means of which the exhaust gas flowing through the floods is led to the receiving space. In the receiving space, a turbine wheel is receivable, which is rotatable about an axis of rotation relative to the turbine housing. The effluent from the floods and flowing into the receiving space exhaust gas flows to the turbine wheel, wherein the turbine wheel is driven by means of the exhaust gas. In the connection position, the supply channels are fluidically connected to each other at the respective connection point via the connecting channel of the actuating element. In the disconnected position, however, the supply channels are fluidly separated from each other by means of the actuating element at the respective connection points.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in der Verbindungsstellung ein geringster Strömungsquerschnitt, über welchen die Fluten fluidisch miteinander verbunden sind, zumindest teilweise durch das Betätigungselement begrenzt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement in eine Mehrzahl von Verbindungsstellungen um die Drehachse drehbar ist, wobei durch Bewegen des Betätigungselements in die jeweiligen Verbindungsstellungen der engste Strömungsquerschnitt, über welchen die Fluten fluidisch miteinander verbunden sind, einstellbar ist. Mit anderen Worten korrespondieren die jeweiligen Verbindungsstellungen mit jeweiligen Werten des engsten Strömungsquerschnitts, über welchen die Fluten fluidisch miteinander verbunden sind. In der Trennstellung beträgt der Wert des Strömungsquerschnitts Null, so dass die Fluten an den jeweiligen Verbindungsstellungen mittels des Betätigungselements fluidisch voneinander getrennt sind. Die Einstellung, das heißt die Steuerung oder Regelung des engsten Strömungsquerschnitts, über welchen die Fluten in der Verbindungsstellungen fluidisch miteinander verbunden sind, erfolgt über den Verbindungskanal, welcher beispielsweise als Umblasewanne ausgebildet ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Kanal durch eine in radialer Richtung nach innen hin offene und beispielsweise zumindest im Wesentlichen wannenförmige Ausnehmung des Betätigungselements gebildet ist.Preferably, it is provided that, in the connection position, a smallest flow cross-section, via which the flows are fluidically connected to one another, is limited at least partially by the actuating element. It can be provided that the actuating element is rotatable about the axis of rotation in a plurality of connecting positions, wherein by moving the actuating element into the respective connecting positions of the narrowest flow cross section, via which the floods are fluidly connected to each other, is adjustable. In other words, the respective connection positions correspond to respective values of the narrowest flow cross section, via which the flows are fluidically connected to one another. In the disconnected position, the value of the flow cross-section is zero, so that the floods are fluidically separated from one another at the respective connecting positions by means of the actuating element. The setting, that is, the control or regulation of the narrowest flow cross section, through which the floods are fluidly connected to each other in the connecting positions, via the connecting channel, which is formed for example as a Umblasewanne. This means, for example, that the channel is formed by a radially inwardly open and, for example, at least substantially trough-shaped recess of the actuating element.

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 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 Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.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 and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Abgasturbolader mit einer Turbine, wobei ein Betätigungselement wenigstens einen Verbindungskanal aufweist und zwischen wenigstens einen Verbindungskanal aufweist und zwischen wenigstens einer Verbindungsstellung, in welcher Fluten der Turbine über den Verbindungskanal an wenigstens einer jeweiligen Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden sind, und wenigstens einer Trennstellung, in welcher die Fluten an der jeweiligen Verbindungsstelle mittels des Betätigungselements fluidisch voneinander getrennt sind, um eine Drehachse drehbar ist; 1 a schematic representation of an internal combustion engine, with an exhaust gas turbocharger with a turbine, wherein an actuating element has at least one connecting channel and between at least one connecting channel and between at least one connecting position, in which floods of the turbine via the connecting channel at least one respective connection point are fluidly connected to each other, and at least one separation position in which the floods are fluidically separated from each other at the respective connection point by means of the actuating element, about a rotation axis is rotatable;

2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Turbine; 2 a fragmentary schematic longitudinal sectional view of the turbine;

3 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht der Turbine; 3 a detail of a schematic plan view of the turbine;

4 eine schematische Schnittansicht der Turbine; 4 a schematic sectional view of the turbine;

5 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Funktion der Turbine; 5 a diagram illustrating the function of the turbine;

6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine. 6 Partially a schematic sectional view of the turbine.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist vorliegend als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst ein Zylindergehäuse 12 mit sechs Brennräumen in Form von Zylindern 14 und 16. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst einen Abgastrakt 18, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmbar ist. Aus 1 ist erkennbar, dass der Abgastrakt 18 zwei Fluten 20 und 22 umfasst, welche zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt sind. Mittels eines im Abgastrakt 18 angeordneten Abgaskrümmers 24 sind die Zylinder 14 zur ersten Flut 20 und die Zylinder 16 zur zweiten Flut 22 zusammengefasst beziehungsweise zusammengeführt. 1 shows in a schematic representation of a whole 10 designated internal combustion engine for driving a motor vehicle. The internal combustion engine 10 is presently designed as a reciprocating internal combustion engine and includes a cylinder housing 12 with six combustion chambers in the form of cylinders 14 and 16 , The internal combustion engine 10 includes an exhaust tract 18 , which of exhaust gas of the internal combustion engine 10 can be flowed through. Out 1 is recognizable that the exhaust tract 18 two floods 20 and 22 includes, which are at least partially separated from each other fluidly. By means of one in the exhaust tract 18 arranged exhaust manifold 24 are the cylinders 14 to the first flood 20 and the cylinders 16 to the second flood 22 summarized or merged.

Darüber hinaus umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 einen Abgasturbolader 26 mit einer im Abgastrakt 18 angeordneten Turbine 28, welche beispielsweise als Mehrsegmentturbine oder Zwillingsstromturbine ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Turbine 28 ein Turbinengehäuse 30 mit zwei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennten Fluten 32 und 34 aufweist.In addition, the internal combustion engine includes 10 an exhaust gas turbocharger 26 with one in the exhaust tract 18 arranged turbine 28 , which is designed for example as a multi-segment turbine or twin-flow turbine. This means that the turbine 28 a turbine housing 30 with two at least partially fluidly separated floods 32 and 34 having.

In Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass das Turbinengehäuse 30 einen Aufnahmeraum 36 aufweist, in welchem ein Turbinenrad 38 um eine Drehachse 40 relativ zu dem Turbinengehäuse 30 drehbar aufgenommen ist. Die Flut 32 ist fluidisch mit der Flut 20 verbunden, wobei die Flut 34 fluidisch mit der Flut 22 verbunden ist. Das die Fluten 20 und 22 durchströmende Abgas wird mittels der Fluten 20 und 22 zu den Fluten 32 und 34 geleitet, so dass das Abgas aus den Fluten 20 und 22 ausströmen und in die Fluten 32 und 34 einströmen kann. Mittels der Fluten 32 und 34 wird das Abgas zu dem Aufnahmeraum 36 geführt, so dass das Abgas aus den Fluten 32 und 34 ausströmen und in den Aufnahmeraum 36 einströmen kann. Dadurch wird das Turbinenrad 38 mittels des Abgases angetrieben. Aus 4 ist erkennbar, dass sich die Zuführkanäle beziehungsweise Fluten 32 und 34 zumindest im Wesentlichen spiralförmig in Umgangsrichtung des Turbinenrads 38 über dessen Umfang erstrecken, so dass die Fluten 32 und 34 des Turbinengehäuses 30 auch als Spiralkanäle oder Spiralsegmente bezeichnet werden.In synopsis with 4 it can be seen that the turbine housing 30 a recording room 36 in which a turbine wheel 38 around a rotation axis 40 relative to the turbine housing 30 is received rotatably. The flood 32 is fluid with the tide 20 connected, the tide 34 fluidly with the tide 22 connected is. That the floods 20 and 22 flowing exhaust gas is by means of the floods 20 and 22 to the floods 32 and 34 directed, so that the exhaust gas from the floods 20 and 22 emanate and into the floods 32 and 34 can flow in. By means of the floods 32 and 34 the exhaust gas becomes the receiving space 36 led, so that the exhaust gas from the floods 32 and 34 pour out and into the recording room 36 can flow in. This turns the turbine wheel 38 driven by the exhaust gas. Out 4 it can be seen that the feed channels or floods 32 and 34 at least substantially helically in the direction of contact of the turbine wheel 38 extend over its circumference, leaving the floods 32 and 34 of the turbine housing 30 also referred to as spiral channels or spiral segments.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst darüber hinaus einen Ansaugtrakt 42, über welchen die Verbrennungskraftmaschine 10 Luft während ihres Betriebs ansaugt. Im Ansaugtrakt 42 ist ein Luftfilter 44 zum Filtern der Luft angeordnet. Darüber hinaus ist im Ansaugtrakt 42 ein Verdichter 46 des Abgasturboladers 26 angeordnet. Der Verdichter 46 umfasst ein in dem Ansaugtrakt angeordnetes Verdichterrad 48, welches mit einer Welle 50 des Abgasturboladers 26 drehfest gekoppelt ist. Auch das Turbinenrad 38 ist mit der Welle 50 drehfest gekoppelt, so dass das Verdichterrad 48 über die Welle 50 von dem Turbinenrad 38 angetrieben werden kann. Mittels des Verdichterrads 48 wird die den Ansaugtrakt 42 durchströmende Luft verdichtet, indem das Verdichterrad 48 über die Welle 50 vom Turbinenrad 38 angetrieben wird. Dadurch kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden, so dass sich ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren lässt.The internal combustion engine 10 also includes an intake system 42 over which the internal combustion engine 10 Air sucks during their operation. In the intake tract 42 is an air filter 44 arranged to filter the air. In addition, in the intake tract 42 a compressor 46 the exhaust gas turbocharger 26 arranged. The compressor 46 includes a compressor wheel disposed in the intake tract 48 which with a wave 50 the exhaust gas turbocharger 26 rotatably coupled. Also the turbine wheel 38 is with the wave 50 rotatably coupled, so that the compressor wheel 48 over the wave 50 from the turbine wheel 38 can be driven. By means of the compressor wheel 48 becomes the intake tract 42 compressed air is compressed by the compressor wheel 48 over the wave 50 from the turbine wheel 38 is driven. As a result, energy contained in the exhaust gas can be used to compress the air, so that a particularly efficient operation of the internal combustion engine 10 can be realized.

Durch das durch den Verdichter 46 bewirkte Verdichten der Luft wird diese erwärmt. Um eine besonders hohen Aufladegrad darzustellen, ist im Ansaugtrakt 42 stromab des Verdichters 46 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 52 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Stromab des Ladeluftkühlers 52 ist im Ansaugtrakt 42 ein Ladeluftverteiler 54 angeordnet, mittels welchem die verdichtet Luft auf die Zylinder 14 und 16 verteilt wird.Through the through the compressor 46 caused compression of the air is heated. To represent a particularly high degree of supercharging, is in the intake 42 downstream of the compressor 46 a cooling device in the form of a charge air cooler 52 arranged, by means of which the compressed and thus heated air is cooled. Downstream of the intercooler 52 is in the intake tract 42 a charge air distributor 54 arranged, by means of which the compressed air to the cylinder 14 and 16 is distributed.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst darüber hinaus eine Abgasrückführeinrichtung 56 mit wenigstens einer Abgasrückführleitung 58, welche einerseits fluidisch mit der Flut 20 und andererseits mit dem Ansaugtrakt 42 verbunden ist. An einer Abzweigstelle A, an welcher die Abgasrückführleitung 58 fluidisch mit der Flut 20 verbunden ist, kann zumindest ein Teil des die Flut 20 durchströmenden Abgases abgezweigt und in die Abgasrückführleitung 58 eingeleitet werden. Die Abgasrückführleitung 58 ist an einer Zuführstelle Z fluidisch mit dem Ansaugtrakt 42 verbunden, so dass das die Abgasrückführleitung 58 durchströmendes Abgas an der Zuführstelle Z in den Ansaugtrakt 42 eingeleitet wird. Die Zuführstelle Z wird auch als Mischstelle bezeichnet, da sich an der Zuführstelle Z das Abgas mit der den Ansaugtrakt 42 durchströmenden Luft mischt.The internal combustion engine 10 also includes an exhaust gas recirculation device 56 with at least one exhaust gas recirculation line 58 , which on the one hand fluidly with the flood 20 and on the other hand with the intake tract 42 connected is. At a branch point A, at which the exhaust gas recirculation line 58 fluidly with the tide 20 connected, at least part of the tide 20 branched off exhaust gas and diverted into the exhaust gas recirculation line 58 be initiated. The exhaust gas recirculation line 58 is at a feed Z fluidly with the intake 42 connected, so that the exhaust gas recirculation line 58 flowing exhaust gas at the feed Z in the intake tract 42 is initiated. The feed Z is also referred to as a mixing point, since at the feed Z, the exhaust gas with the intake 42 flowing air mixes.

Die Abgasrückführeinrichtung 56 umfasst ein in der Abgasrückführleitung 58 angeordnetes Abgasrückführventil 60, mittels welchem die Menge des die Abgasrückführleitung 58 durchströmenden Abgases einstellbar ist. In Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 58 ist stromab des Abgasrückführventils 60 und stromauf der Zuführstelle Z ein Abgasrückführkühler 62 angeordnet, mittels welchem das rückzuführende Abgas gekühlt wird.The exhaust gas recirculation device 56 includes a in the exhaust gas recirculation line 58 arranged exhaust gas recirculation valve 60 , By means of which the amount of the exhaust gas recirculation line 58 flowing exhaust gas is adjustable. In the flow direction of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation line 58 is downstream of the exhaust gas recirculation valve 60 and upstream of the feed point Z, an exhaust gas recirculation cooler 62 arranged, by means of which the recirculated exhaust gas is cooled.

Die Fluten 32 und 34 sind symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Fluten 32 und 34 jeweilige, von dem Abgas durchströmbare symmetrische Querschnitte oder aber asymmetrische Querschnitte aufweisen. Die Flut 20, welche den Zylindern 14 zugeordnet ist, hat auslegungsbedingt die Aufgabe, den Abgasrückführbedarf der Verbrennungskraftmaschine 10 zufriedenzustellen, um dadurch Roh-Stickstoff-Emissionen (Roh-NOx-Emissionen) gering zu halten. Mittels der Abgasrückführeinrichtung 56 ist eine sogenannte Abgasrückführung (AGR) darstellbar, in deren Rahmen Abgas vom Abgastrakt 18 zum Ansaugtrakt 42 rückgeführt und in den Ansaugtrakt 42 eingeleitet wird. Die Flut 20 wird daher auch als AGR-Flut bezeichnet. Die Flut 22 der Turbine 28 soll für hohe Wirkungsgrade sorgen, um die Luftversorgung der Verbrennungskraftmaschine 10, das heißt der Zylinder 14 und 16 im gesamten Betriebsbereich zu sichern. Mit anderen Worten hat die Flut 22 insbesondere die Aufgabe, das auch als λ bezeichnete Kraftstoff-Luft-Verhältnis in den jeweiligen Zylindern 14 und 16 einzustellen, so dass die Flut 22 auch als λ-Flut bezeichnet wird.The floods 32 and 34 are symmetrical or asymmetrical. This means that the floods 32 and 34 have respective symmetrical cross sections through which the exhaust gas can flow, or asymmetrical cross sections. The flood 20 which the cylinders 14 is assigned, by design has the task of the exhaust gas recirculation demand of the internal combustion engine 10 in order to minimize raw nitrogen emissions (raw NO x emissions). By means of the exhaust gas recirculation device 56 is a so-called exhaust gas recirculation (EGR) can be displayed, in whose frame exhaust gas from the exhaust system 18 to the intake tract 42 returned and in the intake 42 is initiated. The flood 20 is therefore also referred to as AGR flood. The flood 22 the turbine 28 should provide high levels of efficiency to the air supply of the internal combustion engine 10 that is the cylinder 14 and 16 throughout the operating area. In other words, the tide has 22 in particular the task, also referred to as λ fuel-air ratio in the respective cylinders 14 and 16 adjust, so that the tide 22 Also referred to as λ-flood.

Aus 4 ist erkennbar, dass sich die Flut 32 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 38 über dessen Umfang über einen Umschlingungswinkel φAges erstreckt. Der Umschlingungswinkel φAges der ersten Flut 32 ergibt sich dabei aus φAE–φA0. Dabei ist φA0 ein Anfangswinkel, bei welchem ein Spiraleneintrittsquerschnitt AsA0 der ersten Flut 32 angeordnet ist. Ferner ist φAE ein Endwinkel, bei welchem ein Ende der ersten Flut 32 angeordnet ist. Dabei beträgt der Umschlingungswinkel φAges der ersten Flut 32 vorliegend im Wesentlichen 216°. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Flut 32 beispielsweise ausgehend von einem Winkel φ = φA0 = 0° bis zu einem Winkel φ = φAE = 216°.Out 4 is recognizable that the tide 32 in the circumferential direction of the turbine wheel 38 extends over its circumference over a wrap angle φ Ages . The wrap angle φ Ages of the first tide 32 results from φ AEA0 . Here, φ A0 is an initial angle at which a spiral inlet cross-section A sA0 of the first tide 32 is arranged. Further, φ AE is an end angle at which an end of the first tide 32 is arranged. In this case, the wrap angle φ Ages of the first flood 32 in the present case substantially 216 °. In other words, the first tide extends 32 for example, starting from an angle φ = φ A0 = 0 ° to an angle φ = φ AE = 216 °.

Entsprechend erstreckt sich die zweite Flut 34 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 38 über dessen Umfang über einen Umschlingungswinkel φBges, welcher sich aus φBE–φB0 ergibt. Dabei ist φB0 ein Anfangswinkel, bei welchem ein Spiraleneintrittsquerschnitt AsB0 der zweiten Flut 34 angeordnet ist. Ferner ist φBE ein Endwinkel, bei welchem ein Ende der zweiten Flut 34 angeordnet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die zweite Flut 34 ausgehend von einem Winkel φ = φB0 = 216° bis zu einem Winkel φ = φBE = 360°. Der Umschlingungswinkel φBges beträgt somit 144°.Accordingly, the second flood extends 34 in the circumferential direction of the turbine wheel 38 over its circumference over a wrap angle φ B ges , which results from φ BEB0 . In this case, φ B0 is an initial angle at which a spiral inlet cross-section A sB0 of the second tide 34 is arranged. Further, φ BE is an end angle at which one end of the second tide 34 is arranged. In other words, the second tide extends 34 starting from an angle φ = φ B0 = 216 ° up to an angle φ = φ BE = 360 °. The wrap angle φ Bges is thus 144 °.

Die Fluten 32 und 34 sind dabei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt sowie in Umgangsrichtung hintereinander angeordnet, das heißt hintereinander geschaltet. Die Turbine 28 ist somit als Segmentturbine oder Mehrsegmentturbine ausgebildet.The floods 32 and 34 are at least partially fluidly separated from each other and arranged in the direction of contact one behind the other, that is, connected in series. The turbine 28 is thus designed as a segment turbine or multi-segment turbine.

Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Turbine 28 als Zwillingsstromturbine ausgebildet ist. Hierbei münden die Fluten 32 und 34 nicht wie bei der Segmentturbine in Umfangsrichtung des Turbinenrads 38 hintereinander in den Aufnahmeraum 36, sondern in axialer Richtung der Turbine 28 nebeneinander. Auch hierbei können die Fluten 32 und 34 sich zumindest im Wesentlichen spiralförmig in Umfangsrichtung des Turbinenrads 38 über dessen Umfang erstrecken. Ferner umfasst die Turbine 28 eine Verstelleinrichtung 64 in Form eines sogenannten Zungenschiebers, welcher zwei Versperrkörper in Form von Zungen 66 und 68 umfasst. Die Zunge 66 ist dabei der ersten Flut 32 zugeordnet, wobei die Zunge 68 der zweiten Flut 34 zugeordnet ist. Die erste Zunge 66 dient zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitts der ersten Flut 32, wobei die zweite Zunge 68 zum Einstellen eines von Abgas durchströmbaren zweiten Strömungsquerschnitts der zweiten Flut 34 dient. Beispielsweise münden die Fluten 32 und 34 über jeweilige Strömungsquerschnitte in den Aufnahmeraum 36, wobei diese Strömungsquerschnitte mittels der Zungen 66 und 68 einstellbar sind. Mit anderen Worten ist beispielsweise der Strömungsquerschnitt, über welchen die Hut 32 in den Aufnahmeraum 38 mündet, mittels der Zunge 66 einstellbar, wobei der Strömungsquerschnitt, über welchen die Flut 34 in den Aufnahmeraum 38 mündet, mittels der Zunge 68 einstellbar ist.Alternatively, it is conceivable that the turbine 28 is designed as a twin-flow turbine. Here the floods open 32 and 34 not as in the segment turbine in the circumferential direction of the turbine wheel 38 one behind the other in the reception room 36 but in the axial direction of the turbine 28 side by side. Again, the floods 32 and 34 at least substantially spiral in the circumferential direction of the turbine wheel 38 extend over its circumference. Furthermore, the turbine includes 28 an adjusting device 64 in the form of a so-called tongue slider, which two Versperrkörper in the form of tongues 66 and 68 includes. The tongue 66 is the first flood 32 associated with the tongue 68 the second flood 34 assigned. The first tongue 66 serves for adjusting at least one first flow cross-section through which the exhaust gas can flow through 32 , where the second tongue 68 for adjusting a second flow cross-section of the second flow which can be flowed through by exhaust gas 34 serves. For example, the floods open 32 and 34 via respective flow cross sections in the receiving space 36 , These flow cross sections by means of the tongues 66 and 68 are adjustable. In other words, for example, the flow cross section, over which the hat 32 in the recording room 38 flows through the tongue 66 adjustable, wherein the flow cross section, over which the flood 34 in the recording room 38 flows through the tongue 68 is adjustable.

Darüber hinaus umfasst die Verstelleinrichtung 64 ein den Zungen 66 und 68 gemeinsames Betätigungselement in Form eines Rings 70, mit welchem die Zungen 66 und 68 verbunden sind. Der Ring 70 ist zumindest im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse 40 angeordnet und um die Drehachse 40 relativ zum Turbinengehäuse 30 drehbar. Da die Zungen 66 und 68 mit dem Ring 70 verbunden sind, werden die Zungen 66 und 68 beim Drehen des Rings 70 um die Drehachse 40 mitgedreht, so dass die jeweiligen Strömungsquerschnitte der Fluten 32 und 34 durch Drehen des Rings 70 und damit einhergehendem Drehen der Zungen 66 und 68 eingestellt werden.In addition, the adjustment comprises 64 a tongue 66 and 68 common actuator in the form of a ring 70 with which the tongues 66 and 68 are connected. The ring 70 is at least substantially concentric with the axis of rotation 40 arranged and around the axis of rotation 40 relative to the turbine housing 30 rotatable. Because the tongues 66 and 68 with the ring 70 connected, the tongues become 66 and 68 when turning the ring 70 around the axis of rotation 40 rotated, so that the respective flow cross sections of the floods 32 and 34 by turning the ring 70 and concomitant turning of the tongues 66 and 68 be set.

Stromab der Turbine 28 ist eine aus 1 erkennbare Abgasnachbehandlungseinrichtung 72 im Abgastrakt 18 angeordnet. Ferner ist aus 1 eine Recheneinrichtung 74 erkennbar, mittels welcher der Zungenschieber (Verstelleinrichtung 64) eingestellt, das heißt gesteuert oder vorzugsweise geregelt wird. Downstream of the turbine 28 is one out 1 recognizable exhaust aftertreatment device 72 in the exhaust tract 18 arranged. Furthermore, it is off 1 a computing device 74 recognizable, by means of which the tongue slide (adjusting 64 ), that is controlled or preferably regulated.

Um nun auf besonders einfache Weise eine Umschaltmöglichkeit zu Realisieren, mittels welcher zwischen einer durch den Abgasturbolader 26 bewirkten Stoßaufladung und Stauaufladung umgeschaltet werden kann, weist der Ring 70 wenigstens einen Verbindungskanal W auf, welcher – besonders gut aus 2 erkennbar ist – durch eine in radialer Richtung nach innen offene und zumindest im Wesentlichen wannenförmige Ausnehmung des Rings 70 gebildet und in einem Ringschieberbereich ZS_UM angeordnet ist.In order to realize a switching possibility in a particularly simple way, by means of which between a through the exhaust gas turbocharger 26 caused bumping and congestion charge can be switched, the ring points 70 at least one connection channel W on, which - particularly good 2 can be seen - by a radially inwardly open and at least substantially trough-shaped recess of the ring 70 is formed and arranged in a ring slide area ZS_UM.

Der Ring 70 ist dabei zwischen wenigstens eine in 1 bis 3 gezeigten Verbindungsstellung und wenigstens einer Trennstellung um die Drehachse 40 drehbar.The ring 70 is between at least one in 1 to 3 shown connection position and at least one separation position about the axis of rotation 40 rotatable.

In der Verbindungsstellung sind die Fluten 32 und 34 der Turbine 28 über den Verbindungskanal W an wenigstens einer jeweiligen Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden, so dass beispielsweise Abgas aus einer der Fluten 32 und 34 in die entsprechend andere Flut 34 beziehungsweise 32 überströmen kann. Dieses Überströmen wird auch als Umblasen bezeichnet, so dass durch den Zungenschieber eine Umblasevorrichtung geschaffen ist. Mit anderen Worten umfasst der Zungenschieber nicht nur die simultan zueinander verschiebbaren Zungen 66 und 68 zur Durchsatz- und Leistungsregelung der Turbine 28, sondern auch eine Umblasevorrichtung, mittels welcher die Möglichkeit geschaffen ist, zwischen einer Stoßaufladung beziehungsweise einem Stoßaufladebetrieb und einer Stauaufladung beziehungsweise einem Stauaufladebetrieb umzuschalten.In the connecting position are the floods 32 and 34 the turbine 28 connected fluidically to each other via the connecting channel W at at least one respective connection point, so that, for example, exhaust gas from one of the floods 32 and 34 in the corresponding other flood 34 respectively 32 can overflow. This overflow is also referred to as blow-over, so that a Umblasevorrichtung is created by the tongue slider. In other words, the tongue slider not only includes the simultaneously displaceable tongues 66 and 68 for throughput and capacity control of the turbine 28 but also a Umblasevorrichtung, by means of which the possibility is created to switch between a shock charging or a Stoßaufladebetrieb and a congestion charging or a Stauaufladebetrieb.

In der Trennstellung des Zungenschiebers sind die Fluten 32 und 34 an der jeweiligen Verbindungsstelle mittels des Rings 70 fluidisch voneinander getrennt, so dass beispielsweise in der Trennstellung die Stoßaufladung eingestellt ist. In der Verbindungsstellung ist demgegenüber die Stauaufladung eingestellt.In the release position of the tongue slider are the floods 32 and 34 at the respective connection point by means of the ring 70 fluidly separated from each other, so that, for example, in the disconnected position, the bump charge is set. In contrast, the congestion charge is set in the connection position.

Insgesamt ist erkennbar, dass eine Einstellung, das heißt Steuerung oder Regelung, des engsten Strömungsquerschnitts, über welchen die Fluten 32 und 34 an der jeweiligen Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden sind, über den als Umblasewanne ausgebildeten Verbindungskanal W erfolgt, die sich auf dem Ringschieberbereich ZS_UM befindet und durch die Drehbewegung des Rings 70 das Öffnen und Schließen des genannten engsten Strömungsquerschnitts bestimmt. Je nach Bedarf an Strömungsflächen und Empfindlichkeit beziehungsweise Umblaseverstellbereich ergibt sich die Gestaltung der Umblasewanne in Verbindung mit der Dimensionierung und Orientierung von aus 1 und besonders gut aus 3 erkennbaren Umblasekanäle 76 und 78, welche sich im Turbinengehäuse 30 erstrecken. In der Verbindungsstellung sind die Umblasekanäle 76 und 78 über den Verbindungskanal W fluidisch miteinander verbunden. Der Umblasekanal 76 mündet in die Flut 32, wobei der Umblasekanal 78 in die Flut 34 mündet. In der Verbindungsstellung münden beide Umblasekanäle 76 und 78 in die genannte Ausnehmung und somit den Verbindungskanal W. In der Trennstellung sind die Umblasekanäle 76 und 78 mittels des Rings 70 fluidisch versperrt und voneinander getrennt, so dass die Fluten 32 und 34 an den jeweiligen, in 3 mit V bezeichneten Verbindungsstellen fluidisch voneinander getrennt sind. In der Verbindungsstellung jedoch sind die Fluten 32 und 34 an den jeweiligen Verbindungsstellungen V fluidisch miteinander verbunden und dadurch kurzgeschlossen. Es ist denkbar, dass auf Grund eines großen Flächenbedarfs des engsten Strömungsquerschnitts, über welchen die Fluten 32 und 34 in der Verbindungsstellung miteinander verbunden sind und welcher auch als Umblasequerschnitt bezeichnet wird, eine Parallelschaltung mehrer Kanäle beziehungsweise Umblasewannen auf den Umfang des Rings 70 anordenbar sein können. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Ring 70 wenigstens einen weiteren Verbindungskanal aufweist, wobei die Fluten 32 und 34 in der Verbindungsstellung auch über den weiteren Verbindungskanal an wenigstens einer jeweiligen weiteren Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden und in der Trennstellung an der jeweiligen weiteren Verbindungsstelle mittels des Rings 70 fluidisch voneinander getrennt sind.Overall, it can be seen that a setting, that is, control or regulation of the narrowest flow cross-section, over which the floods 32 and 34 are fluidically connected to each other at the respective connection point, takes place via the formed as a Umblasewanne connection channel W, which is located on the annular valve area ZS_UM and by the rotational movement of the ring 70 determines the opening and closing of said narrowest flow cross-section. Depending on the need for flow surfaces and sensitivity or Umblaseverstellbereich results in the design of the Umblasewanne in conjunction with the dimensioning and orientation of 1 and very good 3 recognizable Umblasekanäle 76 and 78 located in the turbine housing 30 extend. In the connection position are the Umblasekanäle 76 and 78 fluidly connected to each other via the connecting channel W. The Umblasekanal 76 flows into the flood 32 , wherein the Umblasekanal 78 into the flood 34 empties. In the connecting position open both Umblasekanäle 76 and 78 in said recess and thus the connecting channel W. In the disconnected position are the Umblasekanäle 76 and 78 by means of the ring 70 fluidly obstructed and separated, so that the floods 32 and 34 to the respective, in 3 V connection points are fluidly separated from each other. In the connecting position, however, are the floods 32 and 34 at the respective connection positions V fluidly connected to each other and thereby short-circuited. It is conceivable that due to a large area requirement of the narrowest flow cross section, over which the floods 32 and 34 are interconnected in the connecting position and which is also referred to as Umblasequerschnitt, a parallel connection of several channels or Umblasewannen on the circumference of the ring 70 can be arranged. In other words, it is preferably provided that the ring 70 has at least one further connecting channel, wherein the floods 32 and 34 in the connection position also fluidly connected to each other via the further connection channel at at least one respective further connection point and in the disconnected position at the respective further connection point by means of the ring 70 are fluidly separated from each other.

Aus 3 ist das Prinzip der genannten Umblasung und Einstellung der Umblasewanne (Verbindungskanal W) zu den Umblasekanälen 76 und 78 erkennbar. Anhand von 3 ist erkennbar, dass die Umblasewanne in den herkömmlichen Ring 70, welcher auch als Ringschieber bezeichnet wird, integriert ist und die Trennung und Verbindung der Umblasekanäle 76 und 78 zum Turbineneintrittsbereich vor den jeweiligen Zuführkanälen bewerkstelligt.Out 3 is the principle of said Umblasung and adjustment of the Umblasewanne (connecting channel W) to the Umblasekanälen 76 and 78 recognizable. Based on 3 It can be seen that the Umblasewanne in the conventional ring 70 , which is also referred to as an annular slide, is integrated and the separation and connection of the Umblasekanäle 76 and 78 accomplished to the turbine inlet area in front of the respective feed channels.

4 zeigt die Turbine 28 in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse 40. Aus 4 ist die Lage der Umblasekanäle 76 und 78 erkennbar. 4 shows the turbine 28 in a section perpendicular to the axis of rotation 40 , Out 4 is the location of the Umblasekanäle 76 and 78 recognizable.

Aus 4 ist auch ein der Flut 32 zugeordneter Verbindungsflansch 80 erkennbar, über welchen die Flut 32 mit der Flut 20 fluidisch verbunden werden kann. Auch der Flut 34 ist ein Verbindungsflansch zugeordnet, über welchen die Flut 34 fluidisch mit der Flut 22 verbunden werden kann. Der der Flut 34 zugeordnete Verbindungsflansch ist in 4 nicht erkennbar, da der der Flut 34 zugeordnete Verbindungsflansch bezogen auf die Bildebene von 4 hinter dem Verbindungsflansch 80 angeordnet ist. Mit anderen Worten liegen die Verbindungsflansche bezogen auf die Bildebene von 4 übereinander.Out 4 is also one of the tides 32 assigned connection flange 80 recognizable over which the tide 32 with the tide 20 can be fluidly connected. Also the flood 34 is assigned a connecting flange, over which the flood 34 fluidly with the tide 22 can be connected. The flood 34 assigned connection flange is in 4 not recognizable because of the tide 34 associated connection flange with respect to the image plane of 4 behind the connecting flange 80 is arranged. In other words, the connection flanges are related to the image plane of 4 one above the other.

5 zeigt ein Schaubild, anhand dessen die Funktion der Turbine 28 erkennbar ist. Anhand von 5 ist der kritische Turbinendurchsatzparameter Φkrit veranschaulicht, welcher auf der Ordinate 82 aufgetragen ist. Der Zungenschieber ist in einem Verstellbereich verstellbar, das heißt verdrehbar, so dass durch Verdrehen des Zungenschiebers um jeweilige Verstellwinkel jeweilige Drehstellungen des Zungenschiebers eingestellt werden können. Der Verstellwinkel des Zungeschiebers wird auch mit ε bezeichnet und ist in 5 auf der Abszisse in der Einheit Grad aufgetragen. Aus 5 geht hervor, dass sich der Verstellbereich des Zungenschiebers von einem Verstellwinkel ε = 0° bis zu einem Verstellwinkel ε = 60° erstreckt, so dass der Verstellbereich 60° beträgt. Von ε = 0° bis ε = 40° erstreckt sich ein sogenannter Umblasebereich U, in welchem die Fluten 32 und 34 über den Verbindungskanal W des Rings 70 fluidisch miteinander verbunden sind. Von ε = 0° bis ε = 20° erstreckt sich ein sogenannter Abblasebereich A, in welchem eine Abblasung von Abgas erfolgt. Aus 5 geht das Turbinenschluckverhalten bei kritischem und überkritischem Turbinendruckverhältnis hervor. Wird die Turbine stationär, das heißt zum Beispiel an einem Komponenten-Abgasturbolader-Prüfstand beaufschlagt, ergibt sich ein durchgezogener Verlauf 86, welcher auch als Maximal-Linie bezeichnet wird. Bei pulsierender Teilbeaufschlagung der Turbine 38 im Motorbetrieb ist die Schluckfähigkeit der als verstellbare Zungenschieber-Segmentturbine ausgebildeten Turbine 28 ohne Umblasung nur circa 50 bis circa 75% der Vollbeaufschlagung, was im Wesentlichen in Verbindung zur konkreten Gestaltung der Zungen 66 und 68 und deren Abstand und etwaigen Leckageströmen und dem Radaustrittsquerschnitt mit dem Rad-Gehäusespalt steht. Ein Verlauf 88 veranschaulicht die Teilbeaufschlagung der vorliegend symmetrischen Segmente (Fluten 32 und 34) im Motorbetrieb. Mit Amax ist die maximale Zunahme durch Abblasung veranschaulicht. Wird die Umblasevorrichtung betätigt, vorliegend zwischen ε = 40° und ε = 0°, so ergibt sich bis zum maximalen Öffnungsfall des Verstellwinkels bei entsprechender Auslegung der Umblasevorrichtung eine Annäherung der beiden Verläufe 86 und 88 der Durchsatzfähigkeit, bis sich eine Überdeckung der Teilbeaufschlagung mit der Vollbeaufschlagung im Öffnungsfall ε = 0° einstellt. Beispielsweise können am Ring 70 auch Abblaseöffnungen in einem Verstellbereich von ε = 20° bis ε = 0° zur Radbypassierung aktiviert beziehungsweise vorgesehen werden. Über eine solche Abblaseöffnung kann zumindest ein Teil des Abgases das Turbinenrad 38 umgehen. Darunter ist zu verstehen, dass das die Abblaseöffnung durchströmende Abgas das Turbinenrad umgeht und nicht etwa antreibt, was auch als Bypassierung bezeichnet wird. 5 shows a graph showing the function of the turbine 28 is recognizable. Based on 5 the critical turbine flow rate parameter Φ crit is shown, which is on the ordinate 82 is applied. The tongue slider is adjustable in an adjustment, that is rotatable, so that respective rotational positions of the tongue slider can be adjusted by turning the tongue slider to respective adjustment. The displacement angle of the tongue slider is also denoted by ε and is in 5 plotted on the abscissa in the unit degrees. Out 5 shows that the adjustment of the tongue slider from an adjustment angle ε = 0 ° up to an adjustment angle ε = 60 °, so that the adjustment range is 60 °. From ε = 0 ° to ε = 40 ° extends a so-called Umblasebereich U, in which the floods 32 and 34 via the connecting channel W of the ring 70 fluidly connected to each other. From ε = 0 ° to ε = 20 ° extends a so-called blow-off area A, in which a blow-off of exhaust gas takes place. Out 5 the turbine-slump behavior is evident in critical and supercritical turbine pressure ratio. If the turbine stationary, that is, for example, applied to a component exhaust gas turbocharger test stand, results in a solid curve 86 , which is also called maximum line. With pulsating partial admission of the turbine 38 In engine operation, the ability to swallow is the turbine designed as an adjustable tongue-and-groove segment turbine 28 only about 50% to about 75% of the full application without being blown, which is essentially related to the specific design of the tongues 66 and 68 and their distance and any leakage currents and the Radaustrittsquerschnitt with the wheel-housing gap is. A course 88 illustrates the Teilbeaufschlagung the present symmetric segments (floods 32 and 34 ) in engine operation. With Amax the maximum increase through blowdown is illustrated. If the Umblasevorrichtung actuated, in the present case between ε = 40 ° and ε = 0 °, then results in an approximation of the two courses to the maximum opening case of the adjustment angle with appropriate design of the Umblasevorrichtung 86 and 88 the throughput capability until an overlap of the partial application with the full application in the opening case ε = 0 ° sets. For example, on the ring 70 also blow-off openings are activated or provided in an adjustment range of ε = 20 ° to ε = 0 ° for Radbypassierung. About such a blow-off, at least a portion of the exhaust gas, the turbine wheel 38 bypass. This is understood to mean that the exhaust gas flowing through the blow-off opening bypasses the turbine wheel and does not drive it, which is also referred to as bypassing.

6 zeigt markante Positionen des Zungenschiebers beziehungsweise der Zungen 66 und 68, vorliegende am Beispiel der Zunge 66, zwischen dem maximalen Öffnungszustand bei ε = 0° bis zur minimalen Turbinenschluckfähigkeit bei ε = 60°. Bei ε = 0° ergibt sich ein maximaler Abgriffsquerschnitt aus AS,0 + AAbblasung,max + AUmblasung,max. Dies bedeutet, dass bei ε = 0° nicht nur die Fluten 32 und 34 über den Verbindungskanal W fluidisch miteinander verbunden sind, sondern auch eine Bypassierung des Turbinenrads erfolgt. Bei ε = 20° ist die Abblasung beziehungsweise Bypassierung geschlossen, das heißt beendet, wobei die Fluten 32 und 34 noch über den Verbindungskanal W fluidisch miteinander verbunden sind. Ab ε = 40° bis ε = 60° liegt eine Überdeckung vor, so dass die Umblasekanäle 76 und 78 mittels des Rings 70 fluidisch versperrt und voneinander getrennt sind, so dass die Fluten 32 und 34 an den jeweiligen Verbindungsstellen V mittels des Rings 70 vollständig voneinander getrennt sind. Bei ε = 60° ergibt sich somit ein minimaler Abgriffsquerschnitt AS,min, da sowohl die Umblasung als auch das Abblasen deaktiviert sind. In einem Verstellbarenbereich von 40°, vorliegend von ε = 0° bis ε = 40° erfolgt die Umblasung zischen den Fluten 32 und 34, da diese über den Verbindungskanal W fluidisch miteinander verbunden sind. 6 shows prominent positions of the tongue slider or the tongues 66 and 68 , present on the example of the tongue 66 , between the maximum opening state at ε = 0 ° to the minimum turbine absorption capability at ε = 60 °. At ε = 0 °, a maximum tap cross-section results from A S, 0 + A blow-off, max + A blow-by, max . This means that at ε = 0 ° not only the floods 32 and 34 are fluidly connected to each other via the connecting channel W, but also a bypassing of the turbine wheel takes place. At ε = 20 °, the blow-off or bypassing is closed, that is ended, the floods 32 and 34 are still fluidly connected to each other via the connecting channel W. From ε = 40 ° to ε = 60 ° is an overlap, so that the Umblasekanäle 76 and 78 by means of the ring 70 are fluidly obstructed and separated from each other, so that the floods 32 and 34 at the respective connection points V by means of the ring 70 are completely separated from each other. At ε = 60 °, this results in a minimum tap cross-section A S, min , since both the blowing and the blowing off are deactivated. In an adjustable range of 40 °, in this case from ε = 0 ° to ε = 40 °, the Umblasung hiss the floods 32 and 34 because these are fluidly connected to each other via the connecting channel W.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212
Zylindergehäusecylinder housing
1414
Zylindercylinder
1616
Zylindercylinder
1818
Abgastraktexhaust tract
2020
Flutflood
2222
Flutflood
2424
Abgaskrümmerexhaust manifold
2626
Abgasturboladerturbocharger
2828
Turbineturbine
3030
Turbinengehäuseturbine housing
3232
erste Flutfirst tide
3434
zweite Flutsecond tide
3636
Aufnahmeraumaccommodation space
3838
Turbinenradturbine
4040
Drehachseaxis of rotation
4242
Ansaugtraktintake system
4444
Luftfilterair filter
4646
Verdichtercompressor
4848
Verdichterradcompressor
5050
Wellewave
5252
LadeluftkühlerIntercooler
5454
LadeluftverteilerCharge-air distributor
5656
AbgasrückführeinrichtungExhaust gas recirculation device
5858
AbgasrückführleitungExhaust gas recirculation line
6060
AbgasrückführventilExhaust gas recirculation valve
62 62
AbgasrückführkühlerExhaust gas recirculation cooler
6464
Verstelleinrichtungadjustment
6666
Zungetongue
6868
Zungetongue
7070
Ringring
7272
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust treatment device
7474
Recheneinrichtungcomputing device
7676
UmblasekanalUmblasekanal
7878
UmblasekanalUmblasekanal
8080
Verbindungsflanschconnecting flange
8282
Ordinateordinate
8484
Abszisseabscissa
8686
Verlaufcourse
8888
Verlaufcourse
AA
AbblasebereichBlow off
AmaxAmax
maximale Zunahme durch Abblasungmaximum increase due to blow-off
UU
UmblasebereichUmblasebereich
WW
Verbindungskanalconnecting channel
ZS_UMZS_UM
RingschieberbereichAnnular slide area
εε
Verstellwinkeldisplacement
φAges A Ages
UmschlingungswinkelWrap angle
φA0 φ A0
AnfangswinkelStarting angle
φB0 φ B0
AnfangswinkelStarting angle
φAE φ AE
Endwinkelend angle
φBE φ BE
Endwinkelend angle
ASA0 A SA0
SpiraleneintrittsquerschnittSpiral inlet cross-section
ASB0 A SB0
SpiraleneintrittsquerschnittSpiral inlet cross-section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008039085 A1 [0002] DE 102008039085 A1 [0002]

Claims (4)

Turbine (28) für einen Abgasturbolader (22), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine (10), mit zumindest einem einen Aufnahmeraum (36) für ein Turbinenrad (38) aufweisenden Turbinengehäuse (30), welches wenigstens zwei von Abgas durchströmbare und zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennte Fluten (32, 34) aufweist, und mit einer Verstelleinrichtung (64), welche wenigstens einen um eine Drehachse (40) drehbaren ersten Versperrkörper (66) zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitts einer ersten der Fluten (32, 34), wenigstens einen um die Drehachse (40) drehbaren zweiten Versperrkörper (68) zum Einstellen wenigstens eines von Abgas durchströmbaren zweiten Strömungsquerschnitts der zweiten Flut (34) sowie ein den Versperrkörpern (66, 68) gemeinsames und um die Drehachse (40) drehbares Betätigungselement (70) aufweist, über welches die Versperrkörper (66, 68) um die Drehachse (40) drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (70) wenigstens einen Verbindungskanal (W) aufweist und zwischen wenigstens einer Verbindungsstellung, in welcher die Fluten (32, 34) über den Verbindungskanal (W) an wenigstens einer jeweiligen Verbindungsstelle (V) fluidisch miteinander verbunden sind, und wenigstens einer Trennstellung, in welcher die Fluten (32, 34) an der jeweiligen Verbindungsstelle (V) mittels des Betätigungselements (70) fluidisch voneinander getrennt sind, um die Drehachse (40) drehbar ist.Turbine ( 28 ) for an exhaust gas turbocharger ( 22 ), in particular an internal combustion engine ( 10 ), with at least one a receiving space ( 36 ) for a turbine wheel ( 38 ) turbine housing ( 30 ), which comprises at least two floods through which exhaust gas can flow and at least partially separated from one another by fluid ( 32 . 34 ), and with an adjusting device ( 64 ), which at least one about a rotation axis ( 40 ) rotatable first locking body ( 66 ) for adjusting at least one exhaust flow-through first flow cross-section of a first of the floods ( 32 . 34 ), at least one about the axis of rotation ( 40 ) rotatable second locking body ( 68 ) for adjusting at least one second flow cross-section through which the exhaust gas can flow ( 34 ) as well as the locking bodies ( 66 . 68 ) and around the axis of rotation ( 40 ) rotatable actuator ( 70 ), over which the Versperrkörper ( 66 . 68 ) about the axis of rotation ( 40 ) are rotatable, characterized in that the actuating element ( 70 ) has at least one connecting channel (W) and between at least one connecting position, in which the floods ( 32 . 34 ) are fluidically connected to one another via the connecting channel (W) at at least one respective connecting point (V), and at least one separating position in which the floods ( 32 . 34 ) at the respective connection point (V) by means of the actuating element ( 70 ) are fluidly separated from each other about the axis of rotation ( 40 ) is rotatable. Turbine (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (W) durch eine in radialer Richtung nach innen offene Ausnehmung des Betätigungselements (70) gebildet ist.Turbine ( 28 ) according to claim 1, characterized in that the connecting channel (W) by a radially inwardly open recess of the actuating element ( 70 ) is formed. Turbine (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (28) als Mehrsegmentturbine oder Zwillingsstromturbine ausgebildet ist.Turbine ( 28 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the turbine ( 28 ) is designed as a multi-segment turbine or twin-flow turbine. Turbine (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (70) wenigstens einen weiteren Verbindungskanal aufweist, wobei die Fluten (32, 34) in der Verbindungsstellung über den weiteren Verbindungskanal an wenigstens einer jeweiligen weiteren Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden und in der Trennstellung an der jeweiligen weiteren Verbindungsstelle mittels des Betätigungselements (70) fluidisch voneinander getrennt sind.Turbine ( 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating element ( 70 ) has at least one further connecting channel, the floods ( 32 . 34 ) in the connecting position via the further connecting channel to at least one respective further connection point fluidly connected to each other and in the disconnected position at the respective further connection point by means of the actuating element ( 70 ) are fluidly separated from each other.
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