DE102015012726A1

DE102015012726A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102015012726A1
Application number: DE102015012726.8A
Authority: DE
Inventors: Viktor Buchmiller; Sunny Junge
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine (10) für einen Abgasturbolader, mit einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Turbinengehäuse (12), welches zumindest zwei zumindest bereichsweise fluidisch voneinander getrennte und von dem Abgas durchströmbare Fluten (14, 16) und zumindest eine die Fluten (14, 16) zumindest in einem Teilbereich fluidisch voneinander trennende Wandung (18) als erstes Element aufweist, durch welche wenigstens eine Überströmöffnung (20) zumindest teilweise begrenzt ist, über die die Fluten (14, 16) fluidisch miteinander verbindbar sind, mit einem in dem Turbinengehäuse (12) drehbar aufgenommenen und von dem Abgas antreibbaren Turbinenrad, mit wenigstens einem Umgehungskanal, über welchen das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist, und mit einem relativ zu dem Turbinengehäuse (12) bewegbaren Ventilelement (22), welches einen Ventilkörper (24) als zweites Element aufweist, mittels welchem eine den Umgehungskanal durchströmende erste Menge des Abgases und eine die Überströmöffnung (20) durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar sind, wobei eines der Elemente eine Ausnehmung (28) aufweist, in welcher ein Teilbereich (30) des anderen Elements in einer Schließstellung des Ventilkörpers (24) aufgenommen ist.The invention relates to a turbine (10) for an exhaust gas turbocharger, comprising a turbine housing (12) through which at least two fluidly separated fluid passages (14, 16) and at least one of the flows (14 , 16) at least in a partial region fluidly separating wall (18) as a first element, by which at least one overflow opening (20) is at least partially limited, via which the floods (14, 16) are fluidically interconnected, with a in the Turbine housing (12) rotatably received and driven by the exhaust gas turbine wheel, with at least one bypass passage through which the turbine wheel to bypass at least a portion of the exhaust gas, and with a relative to the turbine housing (12) movable valve element (22), which Valve body (24) as a second element, by means of which a bypass channel flowing through the first amount of the exhaust gas and the overflow opening (20) flowing through a second amount of the exhaust gas are adjustable, wherein one of the elements has a recess (28), in which a portion (30) of the other element in a closed position of the valve body (24) received is.

Description

Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, Verbrennungskraftmaschinen zum Antreiben von Kraftwagen mit Abgasturboladern auszustatten, um einen effizienten Betrieb der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine zu realisieren. Ein solcher Abgasturbolader umfasst eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine sowie einen von der Turbine antreibbaren Verdichter zum Verdichten von Luft. Die mittels des Verdichters verdichtete Luft kann der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden. Da der Verdichter von der Turbine und die Turbine von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden. Üblicherweise weist eine solche Turbine ein Turbinengehäuse und ein im Turbinengehäuse drehbar aufgenommenes Turbinenrad sowie einen Umgehungskanal auf, über welchen zumindest ein Teil des Abgases das Turbinenrad umgehen kann. Dies bedeutet, dass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt. Der Umgehungskanal wird auch als Wastegate oder Bypass bezeichnet und insbesondere dazu genutzt, den Ladedruck des Abgasturboladers einzustellen.From the general state of the art and in particular from mass-produced vehicles, it is known to equip internal combustion engines for driving motor vehicles with exhaust gas turbochargers in order to realize efficient operation of the respective internal combustion engine. Such an exhaust gas turbocharger comprises a turbine drivable by exhaust gas of the internal combustion engine and a compressor drivable by the turbine for compressing air. The compressed by means of the compressor air can be supplied to the internal combustion engine. Since the compressor of the turbine and the turbine of the exhaust gas of the internal combustion engine is drivable, energy contained in the exhaust gas can be used to compress the air. Typically, such a turbine has a turbine housing and a turbine wheel rotatably received in the turbine housing and a bypass passage, via which at least a portion of the exhaust gas can bypass the turbine wheel. This means that the exhaust gas flowing through the bypass channel does not flow against the turbine wheel and consequently does not drive. The bypass channel is also referred to as wastegate or bypass and used in particular to adjust the boost pressure of the exhaust gas turbocharger.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbine für einen Abgasturbolader zu schaffen, wobei sich ein besonders vorteilhafter Betrieb der Turbine realisieren lässt.Object of the present invention is to provide a turbine for an exhaust gas turbocharger, with a particularly advantageous operation of the turbine can be realized.

Diese Aufgabe 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 expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die erfindungsgemäße Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftwagens, weist ein von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbares Turbinengehäuse mit zumindest zwei zumindest bereichsweise fluidisch voneinander getrennten und von dem Abgas durchströmbaren Fluten auf. Ferner weist das Turbinengehäuse zumindest eine Wandung als erstes Element auf, wobei die Fluten zumindest in einem Teilbereich mittels der Wandung fluidisch voneinander getrennt sind. Ferner weist die Turbine, insbesondere das Turbinengehäuse, wenigstens eine Überströmöffnung auf, wobei die Überströmöffnung zumindest teilweise durch die Wandung begrenzt ist. Dabei sind die Fluten über die Überströmöffnung fluidisch miteinander verbindbar.The turbine according to the invention for an exhaust-gas turbocharger, in particular an internal combustion engine for driving a motor vehicle, has a turbine housing through which exhaust gas of the internal combustion engine can flow with at least two at least partially fluidly separated from each other and flowed through by the exhaust floods. Furthermore, the turbine housing has at least one wall as the first element, wherein the floods are fluidically separated from each other at least in a partial region by means of the wall. Furthermore, the turbine, in particular the turbine housing, has at least one overflow opening, wherein the overflow opening is at least partially bounded by the wall. In this case, the floods can be fluidly connected to one another via the overflow opening.

Die Turbine umfasst ferner ein in dem Turbinengehäuse drehbar aufgenommenes und von dem Abgas antreibbares Turbinenrad, wobei das Turbinenrad beispielsweise um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse drehbar ist. Ferner weist die Turbine wenigstens einen Umgehungskanal auf, über welchen das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Das den Umgehungskanal durchströmende Abgas umgeht das Turbinenrad und strömt das Turbinenrad nicht an, so dass demzufolge das Turbinenrad von dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas nicht angetrieben wird.The turbine further comprises a turbine wheel rotatably received in the turbine housing and driven by the exhaust turbine, wherein the turbine wheel, for example, is rotatable about an axis of rotation relative to the turbine housing. Furthermore, the turbine has at least one bypass channel over which the turbine wheel is to bypass at least part of the exhaust gas. The exhaust gas flowing through the bypass passage bypasses the turbine wheel and does not flow to the turbine wheel, so that consequently the turbine wheel is not driven by the exhaust gas flowing through the bypass passage.

Darüber hinaus umfasst die Turbine ein relativ zu dem Turbinengehäuse bewegbares, insbesondere um eine Schwenkachse relativ zu dem Turbinengehäuse schwenkbares, Ventilelement, welches einen Ventilkörper als zweites Element aufweist. Mittels des Ventilkörpers sind eine den Umgehungskanal durchströmende erste Menge des Abgases sowie eine die Überströmöffnung durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar. Beispielsweise sind der Umgehungskanal und/oder die Überströmöffnung mittels des Ventilkörpers fluidisch versperrbar, so dass kein Abgas den Umgehungskanal beziehungsweise die Überströmöffnung durchströmen kann.In addition, the turbine comprises a relative to the turbine housing movable, in particular pivotable about a pivot axis relative to the turbine housing, valve element having a valve body as a second element. By means of the valve body, a first quantity of the exhaust gas flowing through the bypass channel as well as a second quantity of the exhaust gas flowing through the overflow opening are adjustable. For example, the bypass channel and / or the overflow opening can be fluidly blocked by means of the valve body, so that no exhaust gas can flow through the bypass channel or the overflow opening.

Eines der Elemente weist eine Ausnehmung auf, in welcher ein Teilbereich des anderen Elements in einer Schließstellung des Ventilkörpers aufgenommen ist. Mit anderen Worten weist beispielsweise die Wandung die Ausnehmung auf, so dass in der Schließstellung des Ventilkörpers der Teilbereich des Ventilkörpers in der Ausnehmung aufgenommen ist. Alternativ ist es denkbar, dass der Ventilkörper die Ausnehmung aufweist, so dass der Teilbereich der Wandung in der Schließstellung des Ventilkörpers in der Ausnehmung aufgenommen ist.One of the elements has a recess in which a portion of the other element is received in a closed position of the valve body. In other words, for example, the wall has the recess, so that in the closed position of the valve body of the portion of the valve body is received in the recess. Alternatively, it is conceivable that the valve body has the recess, so that the partial region of the wall is received in the recess in the closed position of the valve body.

Der Vorgang, dass das Abgas durch den Umgehungskanal strömt, wird auch als Abblasen bezeichnet, da das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht antreibt. Somit wird in dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas enthaltene Energie nicht zum Antreiben des Turbinenrads genutzt. Da mittels des Ventilelements die den Umgehungskanal durchströmende erste Menge des Abgases einstellbar ist, kann das Abblasen, was auch als Abblasung bezeichnet wird, mittels des Ventilelements, insbesondere des Ventilkörpers, eingestellt werden. Ferner wird das Ventilelement, insbesondere der Ventilkörper, genutzt, um die zweite Menge und somit die Verbindung der Fluten einzustellen. Dem Ventilelement, insbesondere dem Ventilkörper, kommt somit eine Doppelfunktion zu, da der Ventilkörper einerseits zum Einstellen der ersten Menge sowie andererseits zum Einstellen der zweiten Menge genutzt wird. Aufgrund dieser Doppelfunktion können die Teileanzahl und somit das Gewicht und der Bauraumbedarf der Turbine gering gehalten werden, so dass ein besonders vorteilhafter und effizienter Betrieb der Turbine realisierbar ist.The process that the exhaust gas flows through the bypass passage is also referred to as exhaust because the exhaust gas flowing through the bypass passage does not drive the turbine wheel. Thus, energy contained in the exhaust gas flowing through the bypass passage is not used to drive the turbine wheel. Since the first quantity of the exhaust gas flowing through the bypass channel can be adjusted by means of the valve element, the blow-off, which is also referred to as blow-off, can be adjusted by means of the valve element, in particular of the valve body. Further, the valve element, in particular the valve body, used to adjust the second amount and thus the connection of the floods. The valve element, in particular the valve body, thus has a dual function, since the valve body is used, on the one hand, to set the first quantity and, on the other hand, to adjust the second quantity. Due to this dual function, the number of parts and thus the weight and the space requirement of the turbine can be low be held so that a particularly advantageous and efficient operation of the turbine can be realized.

Dadurch, dass in der Schließstellung des Ventilkörpers der Teilbereich in der Ausnehmung aufgenommen ist, kann beispielsweise in der Schließstellung des Ventilkörpers nicht nur der Umgehungskanal mittels des Ventilkörpers fluidisch versperrt werden, sondern auch die Überströmöffnung kann mittels des Ventilkörpers in der Schließstellung sicher fluidisch versperrt werden, so dass Abgas weder durch den Umgehungskanal noch durch die Überströmöffnung strömen kann.Characterized in that in the closed position of the valve body of the portion is received in the recess, not only the bypass channel can be fluidly blocked by means of the valve body, for example in the closed position of the valve body, but also the overflow can be safely fluidly blocked by means of the valve body in the closed position, so that exhaust gas can flow neither through the bypass channel nor through the overflow.

Mit anderen Worten ist es möglich, mittels des Ventilkörpers in der Schließstellung die Überströmöffnung zumindest im Wesentlichen vollständig fluidisch zu versperren, so dass die Fluten nicht nur im Bereich der Wandung, sondern auch im Bereich der Überströmöffnung fluidisch voneinander getrennt sind, wenn sich der Ventilkörper in der Schließstellung befindet. Ist die Überströmöffnung fluidisch versperrt, so sind die Fluten beispielsweise zumindest in einem überwiegenden Bereich ihrer Erstreckung, insbesondere über ihre vollständige Erstreckung, fluidisch voneinander getrennt. Durch das fluidische Trennen der Fluten, das heißt durch das fluidische Versperren der Überströmöffnung kann die Turbine in einem Stoßaufladebetrieb betrieben werden, da beispielsweise die Überströmöffnung bezogen auf eine Strömungsrichtung des Abgases durch die Turbine stromauf des Turbinenrads angeordnet ist.In other words, it is possible, by means of the valve body in the closed position, to block the overflow opening at least substantially completely fluidically so that the flows are fluidically separated from one another not only in the area of the wall but also in the region of the overflow opening when the valve body is in the closed position is located. If the overflow opening is blocked fluidically, the floods are, for example, fluidically separated from one another, at least over a predominant region of their extension, in particular over their entire extent. As a result of the fluidic separation of the floods, that is to say due to the fluidic blocking of the overflow opening, the turbine can be operated in a surge charging operation since, for example, the overflow opening is arranged upstream of the turbine wheel with respect to a flow direction of the exhaust gas through the turbine.

Gibt der Ventilkörper die Überströmöffnung frei, so dass die Fluten über die Überströmöffnung fluidisch miteinander verbunden sind, so kann die Turbine in einem Stauaufladebetrieb betrieben werden, da Abgas von einer der Fluten in die andere Flut überströmen kann beziehungsweise umgekehrt. Da nun in der Schließstellung der Teilbereich in der Ausnehmung aufgenommen ist und demzufolge die Überströmöffnung in der Schließstellung des Ventilkörpers mittels dieses zumindest im Wesentlichen vollständig fluidisch versperrt ist, kann ein Überströmen von Abgas aus einer der Fluten in die andere Flut beziehungsweise umgekehrt in der Schließstellung des Ventilkörpers vermieden oder zumindest gering gehalten werden, so dass ein besonders effizienter und effektiver Stoßaufladebetrieb darstellbar ist.If the valve body releases the overflow opening, so that the floods are fluidically connected to one another via the overflow opening, the turbine can be operated in a back-up charging mode since exhaust gas can flow over from one of the flows into the other, or vice versa. Since in the closed position of the portion is received in the recess and therefore the overflow in the closed position of the valve body by means of this at least substantially completely fluidly blocked, an overflow of exhaust gas from one of the floods in the other flood or vice versa in the closed position of Valve body avoided or at least kept low, so that a particularly efficient and effective shock charging operation can be displayed.

Durch das Freigeben der Überströmöffnung ist eine Flutenverbindung eingestellt, wobei durch das fluidische Versperren der Überströmöffnung eine Flutentrennung eingestellt ist. Der genau eine Ventilkörper wird somit sowohl zum Einstellen der Abblasung als auch zur Flutenverbindung beziehungsweise der Flutentrennung genutzt, so dass die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Turbine besonders gering gehalten werden können.By releasing the overflow a flood connection is set, wherein a fluid separation is set by the fluidic blocking of the overflow. The exactly one valve body is thus used both for adjusting the blow-off and the flood connection or the flood separation, so that the number of parts, the weight and the cost of the turbine can be kept particularly low.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 preferred embodiments 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 shown alone in the figures 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.

Dabei zeigen:Showing:

1 ausschnittweise eine schematische Schnittansicht einer Turbine gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einer Wandung als erstem Element und einem Ventilkörper als zweitem Element, wobei eines der Elemente eine Ausnehmung aufweist, in welcher ein Teilbereich eines anderen Elements in einer Schließstellung des Ventilkörpers aufgenommen ist; 1 a schematic sectional view of a turbine according to a first embodiment, with a wall as a first element and a valve body as a second element, wherein one of the elements has a recess in which a portion of another element is received in a closed position of the valve body;

2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich der Ventilkörper in seiner Schließstellung befindet; 2 a fragmentary sectional view of the turbine according to the first embodiment, wherein the valve body is in its closed position;

3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich der Ventilkörper in einer Offenstellung befindet; 3 a fragmentary sectional view of the turbine according to the first embodiment, wherein the valve body is in an open position;

4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei sich der Ventilkörper in einer Schließstellung befindet; und 4 a fragmentary sectional view of the turbine according to a second embodiment, wherein the valve body is in a closed position; and

5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich der Ventilkörper in der Offenstellung befindet. 5 a fragmentary sectional view of the turbine according to the second embodiment, wherein the valve body is in the open position.

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 ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zum Antreiben eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Der Abgasturbolader umfasst die Turbine 10 sowie einen in den Figuren nicht dargestellten Verdichter, welcher in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Während ihres Betriebs saugt die Verbrennungskraftmaschine Luft über den Ansaugtrakt an, wobei die Luft mittels des Ansaugtrakts in wenigstens einem Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine geleitet wird. Dem Zylinder werden die Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, so dass sich in dem Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. 1 shows a detail of a schematic sectional view of a whole with 10 designated turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, in particular for driving a motor vehicle such as a passenger car. The turbocharger includes the turbine 10 and a compressor, not shown in the figures, which is arranged in an intake tract of the internal combustion engine. During its operation, the internal combustion engine sucks in air via the intake tract, wherein the air is sucked in at least one by means of the intake tract Combustion chamber is passed in particular in the form of a cylinder of the internal combustion engine. The cylinder is the air and fuel, in particular liquid fuel supplied, so that forms a fuel-air mixture in the cylinder. This fuel-air mixture is burned, resulting in exhaust gas of the internal combustion engine.

Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei einen Abgastrakt auf, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder abgeführt wird. Demzufolge ist der Abgastrakt von dem Abgas durchströmbar, wobei die Turbine 10 in dem Abgastrakt angeordnet ist. Somit ist die Turbine 10 ebenfalls von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar.The internal combustion engine has an exhaust tract, by means of which the exhaust gas is discharged from the cylinder. Consequently, the exhaust gas can flow through the exhaust gas, wherein the turbine 10 is arranged in the exhaust tract. Thus, the turbine 10 can also be flowed through by the exhaust gas of the internal combustion engine.

Die den Ansaugtrakt durchströmende Luft wird mittels des Verdichters verdichtet, so dass ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist der Verdichter von der Turbine 10 und die Turbine 10 von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar, so dass im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.The air flowing through the intake tract is compressed by means of the compressor, so that a particularly efficient operation of the internal combustion engine can be realized. As will be explained in more detail below, the compressor is from the turbine 10 and the turbine 10 drivable by the exhaust gas of the internal combustion engine, so that energy contained in the exhaust gas can be used to compress the air.

Die Turbine 10 umfasst ein in 1 ausschnittsweise erkennbares Turbinengehäuse 12, welches von dem Abgas durchströmbar ist. Das Turbinengehäuse 12 weist zwei von dem Abgas durchströmbare Fluten 14 und 16 auf, welche zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt sind und in einen Aufnahmeraum des Turbinengehäuses 12 münden. Das Turbinengehäuse 12 umfasst dabei eine aus 1 ausschnittsweise erkennbare Wandung 18, durch welche die Fluten 14 und 16 zumindest in einem Teilbereich fluidisch voneinander getrennt sind. Im vollständig hergestellten Zustand der Turbine 10 ist in dem Aufnahmeraum ein Turbinenrad aufgenommen, welches um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar ist. Das die Fluten 14 und 16 durchströmende Abgas wird mittels der Fluten 14 und 16 zu dem Turbinenrad der Turbine 10 geführt, so dass das die Fluten 14 und 16 durchströmende Abgas in den Aufnahmeraum ein- und das Turbinenrad anströmen kann. Dadurch wird das Turbinenrad von dem Abgas angetrieben.The turbine 10 includes an in 1 partial recognizable turbine housing 12 , which can be flowed through by the exhaust gas. The turbine housing 12 has two floods through which the exhaust gas can flow 14 and 16 on, which are at least partially separated from each other fluidically and in a receiving space of the turbine housing 12 lead. The turbine housing 12 includes one out 1 partially recognizable wall 18 through which the floods 14 and 16 are fluidly separated from each other at least in a partial area. In the completely manufactured state of the turbine 10 In the receiving space, a turbine wheel is accommodated, which is mounted about an axis of rotation relative to the turbine housing 12 is rotatable. That the floods 14 and 16 flowing exhaust gas is by means of the floods 14 and 16 to the turbine wheel of the turbine 10 led, so that the floods 14 and 16 flowing exhaust gas into the receiving space and can flow to the turbine wheel. As a result, the turbine wheel is driven by the exhaust gas.

Das Turbinenrad ist Bestandteil eines Rotors des Abgasturboladers, wobei der Rotor auch eine Welle und ein Verdichterrad des Verdichters umfasst. Dabei umfasst der Verdichter ein Verdichtergehäuse, in welchem das Verdichterrad drehbar aufgenommen ist. Das Verdichterrad ist dabei um die zuvor genannte Drehachse relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind drehfest mit der Welle verbunden, so dass das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad antreibbar ist.The turbine wheel is part of a rotor of the exhaust gas turbocharger, wherein the rotor also comprises a shaft and a compressor wheel of the compressor. In this case, the compressor comprises a compressor housing in which the compressor wheel is rotatably received. The compressor wheel is rotatable about the aforementioned axis of rotation relative to the compressor housing. The turbine wheel and the compressor wheel are non-rotatably connected to the shaft, so that the compressor wheel can be driven by the turbine wheel via the shaft.

Die Turbine 10, insbesondere das Turbinengehäuse 12, weist ferner wenigstens einen besonders gut aus 3 erkennbare und sich beispielsweise in Strömungsrichtung des Abgases durch das Turbinengehäuse 12 an die Wandung 18 anschließende Überströmöffnung 20 auf, über welche die Fluten 14 und 16 fluidisch miteinander verbindbar sind. Außerdem weist die Turbine 10 einen in den Figuren nicht erkennbaren Umgehungskanal auf, über welchen das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass das Turbinengehäuse 12 beispielsweise eine Einströmöffnung aufweist, über welche dem Umgehungskanal das Abgas aus der Flut 14 und/oder 16 zuführbar ist. Das über die Einströmöffnung – wenn diese freigegeben ist – in den Umgehungskanal einströmende Abgas kann den Umgehungskanal durchströmen und somit das Turbinenrad umgehen, wobei das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt. Dieses Umgehen des Turbinenrads wird auch als Abblasen oder Abblasung bezeichnet, da in dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas enthaltene Energie nicht zum Antreiben des Turbinenrads genutzt wird. Das fluidische Verbinden der Fluten 14 und 16 wird auch als Umblasung, Flutenumblasung oder Flutenverbindung bezeichnet.The turbine 10 , in particular the turbine housing 12 Furthermore, it has at least one particularly good 3 recognizable and, for example, in the flow direction of the exhaust gas through the turbine housing 12 to the wall 18 subsequent overflow opening 20 on, over which the floods 14 and 16 fluidly connected to each other. In addition, the turbine points 10 a bypass channel, not visible in the figures, over which the turbine wheel is to be avoided at least by a part of the exhaust gas. This means that the turbine housing 12 For example, has an inflow opening, via which the bypass duct, the exhaust gas from the flood 14 and or 16 can be fed. The exhaust gas flowing into the bypass channel via the inlet opening-when it is released-can flow through the bypass channel and thus bypass the turbine wheel, whereby the exhaust gas flowing through the bypass channel does not flow against the turbine wheel and consequently does not drive. This bypassing of the turbine wheel is also referred to as blow-off or blow-off, since energy contained in the exhaust gas flowing through the bypass duct is not used to drive the turbine wheel. The fluidic connection of the floods 14 and 16 is also referred to as a blow-by, flood or flood connection.

Die Turbine 10 umfasst ferner ein im Ganzen mit 22 bezeichnetes Ventilelement, welches relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar und insbesondere um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Ventilelement 22 umfasst einen Ventilkörper 24, welcher relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse verschwenkbar, ist. Ferner umfasst das Ventilelement 22 wenigstens ein mit dem Ventilkörper 24 gekoppeltes Hebelelement 26, über welches der Ventilkörper 24 beispielsweise mit einem in den Figuren nicht erkennbaren Aktor verbunden ist. Mittels dieses Aktors sind das Ventilelement 22 und somit der Ventilkörper 24 über das Hebelelement 26 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar.The turbine 10 also includes a whole with 22 designated valve element, which relative to the turbine housing 12 is movable and in particular pivotable about a pivot axis. The valve element 22 includes a valve body 24 which is relative to the turbine housing 12 is movable, in particular pivotable about the pivot axis, is. Furthermore, the valve element comprises 22 at least one with the valve body 24 coupled lever element 26 over which the valve body 24 is connected, for example, with an unrecognizable in the figures actuator. By means of this actuator are the valve element 22 and thus the valve body 24 over the lever element 26 relative to the turbine housing 12 movable.

In Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass das Ventilelement 22, insbesondere der Ventilkörper 24, zwischen einer in den 1 und 2 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer in 3 gezeigten Offenstellung bewegbar ist. Die Wandung 18 ist ein erstes Element der Turbine 10 beziehungsweise wird als erstes Element der Turbine 10 bezeichnet, wobei der Ventilkörper 24 ein zweites Element der Turbine 10 ist beziehungsweise als zweites Element der Turbine 10 bezeichnet wird.In synopsis with 2 and 3 it can be seen that the valve element 22 , in particular the valve body 24 , between one in the 1 and 2 shown closed position and at least one in 3 shown open position is movable. The wall 18 is a first element of the turbine 10 or is the first element of the turbine 10 designated, wherein the valve body 24 a second element of the turbine 10 is or as the second element of the turbine 10 referred to as.

Mittels des genau einen und beispielsweise einstückig ausgebildeten Ventilkörpers 24 sind sowohl eine den Umgehungskanal durchströmende erste Menge des Abgases als auch eine die Überströmöffnung 20 durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar. Dies bedeutet, dass dem Ventilkörper 24 eine Doppelfunktion zukommt, da der genau eine Ventilkörper 24 sowohl zum Einstellen der ersten Menge als auch zum Einstellen der zweiten Menge des Abgases genutzt wird. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Turbine 10 besonders gering gehalten werden, so dass sich ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb der Turbine 10 realisieren lässt.By means of exactly one and for example integrally formed valve body 24 Both are a first amount of the exhaust gas flowing through the bypass channel and the overflow opening 20 flowing through second amount of Adjustable exhaust gas. This means that the valve body 24 a double function, because of exactly one valve body 24 is used both for setting the first amount and for adjusting the second amount of the exhaust gas. This allows the number of parts, the weight and the cost of the turbine 10 be kept particularly low, so that a particularly advantageous and in particular efficient operation of the turbine 10 can be realized.

Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass – wie in Zusammenschau in 2 und 3 erkennbar ist – eines der Elemente eine Ausnehmung 28 aufweist, in welcher ein Teilbereich 30 des anderen der Elemente in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 aufgenommen ist. 1 bis 3 zeigen dabei eine erste Ausführungsform der Turbine 10. Bei dieser ersten Ausführungsform weist der Ventilkörper 24 die Ausnehmung 28 auf, so dass in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 der Teilbereich 30 der Wandung 18 in der Ausnehmung 28 aufgenommen ist.In addition, it is envisaged that - as in synopsis in 2 and 3 is recognizable - one of the elements a recess 28 in which a partial area 30 the other of the elements in the closed position of the valve body 24 is included. 1 to 3 show a first embodiment of the turbine 10 , In this first embodiment, the valve body 24 the recess 28 on, so that in the closed position of the valve body 24 the subarea 30 the wall 18 in the recess 28 is included.

In der Schließstellung des Ventilkörpers 24 ist der Umgehungskanal beziehungsweise die Einströmöffnung des Umgehungskanals mittels des Ventilkörpers 24 fluidisch versperrt, so dass kein Abgas den Umgehungskanal durchströmen kann. Ferner ist es vorgesehen, dass in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 auch die Überströmöffnung 20 mittels des Ventilkörpers 24 fluidisch versperrt ist, so dass die Fluten 14 und 16 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 nicht über die Überströmöffnung 20 fluidisch miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Fluten 14 und 16 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 mittels dieses fluidisch voneinander getrennt. Da nun in der Schließstellung der Teilbereich 30 in der Ausnehmung 28 aufgenommen ist, kann die Überströmöffnung 20 mittels des Ventilkörpers 24 und der Wandung 18 zumindest im Wesentlichen vollständig und besonders dicht fluidisch versperrt, das heißt abgedichtet werden, so dass die Fluten 14 und 16 zumindest im Bereich der Überströmöffnung 20 besonders gut fluidisch voneinander getrennt sind, wenn sich der Ventilkörper 24 in seiner Schließstellung befindet.In the closed position of the valve body 24 is the bypass channel or the inflow opening of the bypass channel by means of the valve body 24 fluidly obstructed, so that no exhaust gas can flow through the bypass channel. Furthermore, it is provided that in the closed position of the valve body 24 also the overflow opening 20 by means of the valve body 24 is fluidly obstructed, so the floods 14 and 16 in the closed position of the valve body 24 not over the overflow opening 20 fluidly connected to each other. In other words, the floods 14 and 16 in the closed position of the valve body 24 by means of this fluidly separated. Since now in the closed position of the sub-area 30 in the recess 28 is included, the overflow 20 by means of the valve body 24 and the wall 18 at least substantially completely and particularly tightly fluidly obstructed, that is to be sealed, so that the floods 14 and 16 at least in the region of the overflow opening 20 are particularly well fluidly separated from each other when the valve body 24 is in its closed position.

In der Offenstellung gibt der Ventilkörper 24 sowohl den Umgehungskanal als auch die Überströmöffnung 20 frei, was besonders gut aus 3 erkennbar ist. Dadurch kann Abgas sowohl durch die Überströmöffnung 20 als auch in den beziehungsweise durch den Umgehungskanal strömen. In der Offenstellung sind die Fluten 14 und 16 somit über die Überströmöffnung 20 fluidisch miteinander verbunden, so dass in der Offenstellung des Ventilkörpers 24 eine Flutenverbindung eingestellt ist. In der Schließstellung des Ventilkörpers 24 ist eine Flutentrennung eingestellt. Da die Überströmöffnung 20 bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch das Turbinengehäuse 12 stromauf des Turbinenrads angeordnet ist, kann die Turbine 10 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 in einem Stoßaufladebetrieb betrieben werden. In der Offenstellung des Ventilkörpers 24 kann die Turbine 10 in einem Stauaufladebetrieb betrieben werden, da Abgas aus der Flut 14 in die Flut 16 überströmen kann beziehungsweise umgekehrt.In the open position gives the valve body 24 both the bypass channel and the overflow 20 free, something very good 3 is recognizable. This allows exhaust both through the overflow 20 as well as flow into or through the bypass channel. In the open position are the floods 14 and 16 thus over the overflow opening 20 fluidly connected to each other, so that in the open position of the valve body 24 a flood connection is set. In the closed position of the valve body 24 is a flood separation set. Because the overflow opening 20 based on the flow direction of the exhaust gas through the turbine housing 12 Located upstream of the turbine, the turbine can 10 in the closed position of the valve body 24 be operated in a shock charging operation. In the open position of the valve body 24 can the turbine 10 be operated in a congestion charging operation, since exhaust from the tide 14 into the flood 16 can overflow or vice versa.

Wird der Ventilkörper 24 bei der ersten Ausführungsform in die Schließstellung bewegt, so fährt der Ventilkörper 24 über das Turbinengehäuse 12 beziehungsweise über die Wandung 18, insbesondere über den Teilbereich 30 der Wandung 18, so dass – wenn der Teilbereich 30 in der Schließstellung in der Ausnehmung 28 aufgenommen ist – eine besonders gute Dichtwirkung zum fluidischen Versperren der Überströmöffnung 20 realisiert werden kann. Die Wandung 18 wird auch als Zunge des Turbinengehäuses 12 bezeichnet. Da der Teilbereich 30 der Zunge in der Ausnehmung 28 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 aufgenommen ist, kann ein Spalt zwischen dem Ventilkörper 24, insbesondere zwischen wenigstens einem die Ausnehmung 28 zumindest teilweise begrenzenden Wandungsbereich des Ventilkörpers 24, und dem Teilbereich 30 besonders gering gehalten oder gar vermieden werden, so dass die Überströmöffnung 20 besonders gut fluidisch versperrt ist.Will the valve body 24 moved in the first embodiment in the closed position, so the valve body moves 24 over the turbine housing 12 or over the wall 18 , in particular over the subarea 30 the wall 18 , so that - if the subarea 30 in the closed position in the recess 28 is recorded - a particularly good sealing effect for fluidic blocking of the overflow 20 can be realized. The wall 18 is also called tongue of the turbine housing 12 designated. Because of the subarea 30 the tongue in the recess 28 in the closed position of the valve body 24 is included, there may be a gap between the valve body 24 , in particular between at least one of the recess 28 at least partially limiting wall region of the valve body 24 , and the subarea 30 be kept particularly low or even avoided, so that the overflow 20 is particularly well fluidic locked.

Die mittels des Ventilkörpers 24 zu bewirkende fluidische Versperrung des Umgehungskanals hat gegenüber der fluidischen Versperrung der Überströmöffnung 20 Priorität. Eine Möglichkeit, den Umgehungskanal sicher fluidisch zu versperren um zu verhindern, dass die durch den Ventilkörper 24 bewirkte fluidische Versperrung des Umgehungskanals durch die Wandung 18 beeinträchtigt wird, wäre, die Wandung 18 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 gegenüber diesem ein Stück zurück zu versetzen, so dass der Ventilkörper 24 in seiner Schließstellung sicher nicht an der Wandung 18 anliegt. Dadurch wäre in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 der Umgehungskanal sicher fluidisch versperrt, jedoch wäre zumindest ein kleiner Teilbereich der Überströmöffnung 20 von dem Ventilkörper 24 freigegeben, so dass die Fluten 14 und 16 auch in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 leicht fluidisch miteinander verbunden wären.The means of the valve body 24 to be effected fluidic obstruction of the bypass channel has against the fluidic obstruction of the overflow 20 Priority. One way to safely fluidly obstruct the bypass passage to prevent the passage through the valve body 24 caused fluidic obstruction of the bypass passage through the wall 18 would be affected, the wall would be 18 in the closed position of the valve body 24 to put it back a little, so that the valve body 24 certainly not on the wall in its closed position 18 is applied. This would be in the closed position of the valve body 24 the bypass channel safely fluidly blocked, but at least a small portion of the overflow would be 20 from the valve body 24 released, leaving the floods 14 and 16 also in the closed position of the valve body 24 would be fluidly interconnected.

Diese fluidische Verbindung der Fluten 14 und 16 in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 kann nun vermieden oder zumindest besonders gering gehalten werden, da in der Schließstellung der Teilbereich 30 in der Ausnehmung 28, welche beispielsweise als Aussparung ausgebildet ist, aufgenommen ist. Dadurch kann eine Strömung von Abgas durch die Überströmöffnung 20 hindurch in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 vermieden oder besonders gering gehalten werden. Mit anderen Worten ist eine besonders vorteilhafte Dichtwirkung zwischen der Wandung 18 und dem Ventilkörper 24 darstellbar. Dabei ist die jeweilige Geometrie der Ausnehmung 28, des Ventilkörpers 24 und der Wandung 18, insbesondere des Teilbereichs 30, wählbar. Da der Teilbereich 30 in der Ausnehmung 28 aufgenommen wird, überstreift bei der ersten Ausführungsform der Ventilkörper 24 die Wandung 18, insbesondere den Teilbereich 30, nach dem Feder-Nut-Prinzip, so dass also der Teilbereich 30 nach dem Feder-Nut-Prinzip in der korrespondierenden Ausnehmung 28 aufgenommen ist. In der Schließstellung des Ventilkörpers 24 wirken der Ventilkörper 24, insbesondere wenigstens eine die Ausnehmung 28 zumindest teilweise begrenzten Wandungsbereich des Ventilkörpers 24, und der Teilbereich 30 beispielsweise als Strömungsdrossel, um einen Leckagestrom zwischen den Fluten 14 und 16 über die Überströmöffnung 20 zu vermeiden oder zumindest besonders gering zu halten.This fluidic connection of the floods 14 and 16 in the closed position of the valve body 24 can now be avoided or at least kept particularly low because in the closed position of the sub-area 30 in the recess 28 , which is formed for example as a recess, is added. As a result, a flow of exhaust gas through the overflow opening 20 through in the closed position of the valve body 24 be avoided or kept very low. In other words, a particularly advantageous sealing effect between the wall 18 and the valve body 24 represented. In this case, the respective geometry of the recess 28 , the valve body 24 and the wall 18 , in particular of the subarea 30 , selectable. Because of the subarea 30 in the recess 28 is received, overrun in the first embodiment of the valve body 24 the wall 18 , in particular the subarea 30 , according to the tongue and groove principle, so that is the partial area 30 according to the tongue and groove principle in the corresponding recess 28 is included. In the closed position of the valve body 24 act the valve body 24 , in particular at least one of the recess 28 at least partially limited wall area of the valve body 24 , and the subarea 30 For example, as a flow restrictor to a leakage current between the floods 14 and 16 over the overflow opening 20 to avoid or at least to keep particularly low.

4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Turbine 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass bei der zweiten Ausführungsform die Wandung 18 die Ausnehmung 28 aufweist, so dass in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 der Teilbereich 30 des Ventilkörpers 24 in der Ausnehmung 28 der Wandung 18 aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper 24, insbesondere der Teilbereich 30, in das Turbinengehäuse 12, beziehungsweise die Ausnehmung 28 einfährt, wenn der Ventilkörper 24 in die Schließstellung bewegt wird. Auch hierdurch kann eine besonders hohe Dichtwirkung zwischen der Wandung 18 und dem Ventilkörper 24 in dessen Schließstellung realisiert werden, so dass in der Schließstellung des Ventilkörpers 24 ein Leckagestrom zwischen den Fluten 14 und 16 über die Überströmöffnung 20 vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. 4 and 5 show a second embodiment of the turbine 10 , The second embodiment differs in particular from the first embodiment, that in the second embodiment, the wall 18 the recess 28 has, so that in the closed position of the valve body 24 the subarea 30 of the valve body 24 in the recess 28 the wall 18 is included. This means that the valve body 24 , in particular the subarea 30 , in the turbine housing 12 , or the recess 28 retracts when the valve body 24 is moved to the closed position. This also allows a particularly high sealing effect between the wall 18 and the valve body 24 be realized in its closed position, so that in the closed position of the valve body 24 a leakage current between the floods 14 and 16 over the overflow opening 20 avoided or at least kept low.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Turbineturbine
1212: Turbinengehäuseturbine housing
1414: Flutflood
1616: Flutflood
1818: Wandungwall
2020: Überströmöffnungoverflow
2222: Ventilelementvalve element
2424: Ventilkörpervalve body
2626: Hebelelementlever member
2828: Ausnehmungrecess
3030: Teilbereichsubregion

Claims

Turbine ( 10 ) for an exhaust-gas turbocharger, with a turbine housing through which exhaust gas from an internal combustion engine can flow ( 12 ), which at least two at least partially fluidly separated from each other and by the exhaust gas flowable floods ( 14 . 16 ) and at least one of the floods ( 14 . 16 ) at least in a partial region fluidly separating wall ( 18 ) as the first element, through which at least one overflow ( 20 ) is at least partially limited, over which the floods ( 14 . 16 ) are fluidically connectable to one another in the turbine housing ( 12 ) rotatably received and driven by the exhaust gas turbine wheel, with at least one bypass channel through which the turbine wheel to bypass at least a portion of the exhaust gas, and with a relative to the turbine housing ( 12 ) movable valve element ( 22 ), which has a valve body ( 24 ) comprises as a second element, by means of which a first amount of the exhaust gas flowing through the bypass channel and an overflow opening ( 20 ) passing through the second quantity of the exhaust gas are adjustable, wherein one of the elements a recess ( 28 ), in which a subregion ( 30 ) of the other element in a closed position of the valve body ( 24 ) is recorded.

Turbine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the valve body ( 24 ) between the closed position, in which the overflow opening ( 20 ) and the bypass channel by means of the valve body ( 24 ) are fluidically obstructed, and at least one open position is movable, in which the valve body ( 24 ) the overflow opening ( 20 ) and the bypass channel releases.

Turbine ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a first degree to which the valve body ( 24 ) in the movement from the closed position to the open position releases the bypass channel, at least in a partial region of the movement is greater or smaller than a second dimension, about which the valve body ( 24 ) the overflow opening ( 20 ) releases.