DE102022003030A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle - Google Patents
Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022003030A1 DE102022003030A1 DE102022003030.6A DE102022003030A DE102022003030A1 DE 102022003030 A1 DE102022003030 A1 DE 102022003030A1 DE 102022003030 A DE102022003030 A DE 102022003030A DE 102022003030 A1 DE102022003030 A1 DE 102022003030A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- turbine
- section
- flow cross
- bypass channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 49
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 17
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 24
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
- F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/148—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
- F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
- F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
- F16K1/20—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation arranged externally of valve member
- F16K1/2014—Shaping of the valve member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
- F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
- F16K1/20—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation arranged externally of valve member
- F16K1/2042—Special features or arrangements of the sealing
- F16K1/205—Special features or arrangements of the sealing the sealing being arranged on the valve member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/606—Bypassing the fluid
Abstract
Die Erfindung betrifft Turbine (10) für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse (12), welches von Abgas durchströmbare Fluten (14, 16) aufweist, mit einem Turbinenrad, mit einem Umgehungskanal (24), über welchen das Turbinenrad zumindest von einem einen Abblasemassenstrom bildenden Teil des Abgases zu umgehen ist, mit wenigstens einer Durchströmöffnung (32), über welche die Fluten (14, 16) fluidisch miteinander verbindbar sind, und mit wenigstens einem Ventilelement (26), welches zwischen einer den Umgehungskanal (24) und die Durchströmöffnung (32) gleichzeitig verschließenden Schließstellung und wenigstens einer den Umgehungskanal (24) und die Durchströmöffnung (32) gleichzeitig jeweils zumindest bereichsweise freigebenden Offenstellung relativ zu dem Turbinengehäuse (12) bewegbar ist, wobei in der wenigstens einen Offenstellung ein erster Oberflächenbereich (38) des Ventilelements (26) und ein zweiter Oberflächenbereich (40) des Turbinengehäuses (12) einen von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut (14, 16) zu dem Umgehungskanal (24) durchströmbaren, ersten Strömungsquerschnitt (Q1) begrenzen.The invention relates to a turbine (10) for an exhaust gas turbocharger, with a turbine housing (12), which has flows (14, 16) through which exhaust gas can flow, with a turbine wheel, with a bypass channel (24), via which the turbine wheel is exposed to at least one blow-off mass flow forming part of the exhaust gas is to be bypassed, with at least one flow opening (32), via which the flows (14, 16) can be fluidly connected to one another, and with at least one valve element (26), which is located between the bypass channel (24) and the flow opening (32) which simultaneously closes the closed position and at least one open position which simultaneously at least partially releases the bypass channel (24) and the flow opening (32) can be moved relative to the turbine housing (12), wherein in the at least one open position a first surface area (38) of the valve element (26) and a second surface area (40) of the turbine housing (12) limit a first flow cross section (Q1) through which the blow-off mass flow can flow on its way from the respective flood (14, 16) to the bypass channel (24).
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to an internal combustion engine for a motor vehicle.
Der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einer solchen Turbine zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine and an internal combustion engine with at least one such turbine, so that particularly efficient operation can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a turbine with the features of patent claim 1 and by an internal combustion engine with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine. Die Turbine weist ein Turbinengehäuse auf, welches zumindest zwei zumindest bereichsweise fluidisch voneinander getrennte und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Fluten aufweist. Die auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise wenigstens einen oder mehrere Brennräume auf. In dem jeweiligen Brennraum laufen während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ab. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, woraus das Abgas resultiert. Das Gemisch umfasst Luft sowie einen vorzugsweise flüssigen Kraftstoff. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei dem Kraftstoff um einen gasförmigen Kraftstoff handelt. Das Abgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen und das Turbine durchströmen. Insbesondere kann das Abgas die auch als Abgasfluten bezeichneten Fluten durchströmen. Beispielsweise sind die Fluten mittels einer insbesondere zwischen den Fluten angeordneten Trennwand getrennt, insbesondere zumindest bereichsweise und ganz insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig.A first aspect of the invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine. The turbine has a turbine housing which has at least two floods that are fluidly separated from one another at least in some areas and through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow. The internal combustion engine, also referred to as an internal combustion engine or motor, has, for example, at least one or more combustion chambers. Combustion processes take place in the respective combustion chamber during fired operation of the internal combustion engine. During the respective combustion process, a fuel-air mixture, also known as a mixture, is burned, which results in the exhaust gas. The mixture includes air and a preferably liquid fuel. Furthermore, it is conceivable that the fuel is a gaseous fuel. The exhaust gas can flow out of the respective combustion chamber and flow through the turbine. In particular, the exhaust gas can flow through the floods, also known as exhaust gas floods. For example, the floods are separated by means of a partition wall arranged in particular between the floods, in particular at least in some areas and most particularly at least predominantly and thus at least more than half or completely.
Die Turbine weist ein in dem Turbinenrad, insbesondere drehbar, angeordnetes Turbinenrad auf, welches insbesondere in einem Aufnahmebereich des Turbinengehäuses aufgenommen ist. Das Turbinenrad ist von dem das Turbinengehäuse durchströmenden Abgas antreibbar und dadurch insbesondere um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar. Insbesondere kann das Abgas mittels der Fluten zu dem Turbinenrad, insbesondere zu dem und in den Aufnahmebereich, geführt werden, sodass beispielsweise das die Fluten durchströmende Abgas aus den Fluten ausströmen und das Turbinenrad anströmen und dadurch das Turbinenrad antreiben kann.The turbine has a turbine wheel arranged in the turbine wheel, in particular rotatably, which is accommodated in particular in a receiving area of the turbine housing. The turbine wheel can be driven by the exhaust gas flowing through the turbine housing and can therefore be rotated in particular about an axis of rotation relative to the turbine housing. In particular, the exhaust gas can be guided by means of the floods to the turbine wheel, in particular to and into the receiving area, so that, for example, the exhaust gas flowing through the floods can flow out of the floods and flow towards the turbine wheel and thereby drive the turbine wheel.
Die Turbine weist wenigstens einen Umgehungskanal auf, welcher auch als Bypass- oder Bypass-Kanal bezeichnet wird. Insbesondere ist denkbar, dass sich der Umgehungskanal zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in dem Turbinengehäuse erstreckt, insbesondere direkt, durch das Turbinengehäuse begrenzt ist. Über den Umgehungskanal kann das Turbinenrad zumindest von einem Teil des das Turbinengehäuse durchströmenden Abgases umgangen werden. Mit anderen Worten kann zumindest der genannte Teil des Abgases das Turbinenrad über den Umgehungskanal umgehen. Das bedeutet, dass das den Umgehungskanal durchströmende und dadurch das Turbinenrad umgehende Abgas das Turbinenrad nicht antreibt. Dieses Umgehen des Turbinenrads durch das Abgas wird auch als Bypassieren, Abblasung oder Ablasen bezeichnet, sodass der den Umgehungskanal durchströmende und somit das Turbinenrad umgehende Teil des Abgases einen sogenannten Abblasemassenstrom bildet oder ist. Mit anderen Worten wird das den Umgehungskanal durchströmende und somit das Turbinenrad umgehende Abgas auch als Abblasemassenstrom oder Abblaseabgas bezeichnet.The turbine has at least one bypass channel, which is also referred to as a bypass or bypass channel. In particular, it is conceivable that the bypass channel extends at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half or completely, in the turbine housing, in particular directly, is delimited by the turbine housing. Via the bypass channel, the turbine wheel can be bypassed by at least part of the exhaust gas flowing through the turbine housing. In other words, at least the said part of the exhaust gas can bypass the turbine wheel via the bypass channel. This means that the exhaust gas flowing through the bypass channel and thereby bypassing the turbine wheel does not drive the turbine wheel. This bypassing of the turbine wheel by the exhaust gas is also referred to as bypassing, blow-off or blow-off, so that the part of the exhaust gas flowing through the bypass channel and thus bypassing the turbine wheel forms or is a so-called blow-off mass flow. In other words, the exhaust gas flowing through the bypass channel and thus bypassing the turbine wheel is also referred to as blow-off mass flow or blow-off exhaust gas.
Die Turbine weist auch wenigstens eine Durchströmöffnung auf, über welche die Fluten fluidisch miteinander verbindbar sind. Insbesondere ist die Durchströmöffnung beispielsweise in der Trennwand ausgebildet, insbesondere derart, dass die Durchströmöffnung entlang ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch die Trennwand, insbesondere direkt, begrenzt ist. Insbesondere ist die Trennwand Bestandteil des Turbinengehäuses. Unter dem zuvor genannten Merkmal, dass die Fluten insbesondere mittels der Trennwand vollständig voneinander getrennt sein können, ist insbesondere zu verstehen, dass die Fluten dann vollständig voneinander getrennt sein können, wenn die Durchströmöffnung verschlossen, das heißt fluidisch versperrt ist. Insbesondere ist die Durchströmöffnung an einer Verbindungsstelle angeordnet, an welcher die Fluten über die Durchströmöffnung fluidisch miteinander verbindbar sind. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbindungsstelle die einzige Stelle in dem Turbinengehäuse ist, an der die Fluten fluidisch miteinander verbindbar sind.The turbine also has at least one flow opening through which the flows can be fluidly connected to one another. In particular, the flow opening is formed, for example, in the partition, in particular in such a way that the flow opening is completely circumferentially delimited along its circumferential direction by the partition, in particular directly. In particular, the partition is part of the turbine housing. The aforementioned feature that the flows can be completely separated from one another, in particular by means of the partition, is to be understood in particular as meaning that the flows can be completely separated from one another when the flow opening is closed, that is to say fluidically blocked. In particular, the flow opening is arranged at a connection point at which the floods flow fluidly via the flow opening are connectable to each other. Furthermore, it is preferably provided that the connection point is the only point in the turbine housing at which the flows can be fluidly connected to one another.
Die Turbine weist auch ein Ventilelement auf, welches vorzugsweise in dem Turbinengehäuse angeordnet ist. Das Ventilelement ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Turbinengehäuse bewegbar, insbesondere verschwenkbar. In der Schließstellung sind der Umgehungskanal und die Durchströmöffnung mittels des Ventilelements gleichzeitig verschlossen, sodass die Fluten an der Verbindungsstelle fluidisch voneinander getrennt sind und sodass kein Abgas aus den Fluten in den Umgehungskanal einströmen kann, und sodass kein Abgas aus den Fluten das Turbinenrad umgehen kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass in der Schließstellung des Ventilelements die Durchströmöffnung mittels des Ventilelements, insbesondere vollständig, versperrt ist.The turbine also has a valve element, which is preferably arranged in the turbine housing. The valve element is movable, in particular pivotable, between a closed position and at least one open position relative to the turbine housing. In the closed position, the bypass channel and the flow opening are simultaneously closed by means of the valve element, so that the floods are fluidly separated from one another at the connection point and so that no exhaust gas from the floods can flow into the bypass channel, and so that no exhaust gas from the floods can bypass the turbine wheel. In particular, it is provided that in the closed position of the valve element, the flow opening is blocked, in particular completely, by means of the valve element.
Beispielsweise weist der Umgehungskanal eine Einströmöffnung auf, welche beispielsweise entlang ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Turbinengehäuse, insbesondere direkt, begrenzen ist. Dabei ist es denkbar, dass in der Schließstellung das Ventilelement die Einströmöffnung, insbesondere vollständig, verschließt. Somit sind beispielsweise in der Schließstellung mittels des Ventilelements die Durchströmöffnung und die Einströmöffnung gleichzeitig fluidisch versperrt, mithin verschlossen. In der wenigstens einen Offenstellung gibt das Ventilelement den Umgehungskanal und die Durchströmöffnung gleichzeitig jeweils bereichsweise frei, insbesondere derart, dass in der wenigstens einen Offenstellung das Ventilelement die Durchströmöffnung und die Einströmöffnung jeweils zumindest teilweise gleichzeitig freigibt. Somit ist in der Offenstellung der Umgehungskanal freigegeben, und gleichzeitig sind die Fluten an der Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden, da die Durchströmöffnung zumindest teilweise freigegeben ist. Somit kann der zuvor genannte Abblasestrom aus den Fluten in den Umgehungskanal einströmen, beispielsweise dadurch, dass der Abblasemassenstrom die Einströmöffnung durchströmt, und in der Folge kann der Abblasemassenstrom den Umgehungskanal durchströmen und somit das Turbinenrad umgehen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Ventilelement bei einer insbesondere relativ zu dem Turbinengehäuse erfolgenden Verstellung oder Bewegung des Ventilelements aus der Schließstellung in die wenigstens eine Offenstellung gleichzeitig sowohl den Umgehungskanal, insbesondere die Einströmöffnung, als auch die Durchströmöffnung freigibt, sodass beispielsweise keine Stellung des Ventilelements existiert, in der das Ventilelement den Umgehungskanal freigibt und die Durchströmöffnung versperrt, und vorzugsweise gibt es keine Stellung des Ventilelements, in der das Ventilelement den Umgehungskanal versperrt und die Durchströmöffnung freigibt. Somit können gleichzeitig sowohl eine besonders vorteilhafte Flutenverbindung als auch eine besonders vorteilhafte Abblasung dargestellt werden.For example, the bypass channel has an inflow opening, which is delimited, for example, completely circumferentially along its circumferential direction by the turbine housing, in particular directly. It is conceivable that in the closed position the valve element closes the inflow opening, in particular completely. Thus, for example, in the closed position, the flow opening and the inflow opening are fluidically blocked at the same time by means of the valve element, and are therefore closed. In the at least one open position, the valve element simultaneously exposes the bypass channel and the flow opening in certain areas, in particular in such a way that in the at least one open position, the valve element at least partially exposes the flow opening and the inflow opening at the same time. Thus, in the open position, the bypass channel is released, and at the same time the flows are fluidly connected to one another at the connection point, since the flow opening is at least partially released. Thus, the aforementioned blow-off flow can flow from the floods into the bypass channel, for example by the blow-off mass flow flowing through the inflow opening, and as a result the blow-off mass flow can flow through the bypass channel and thus bypass the turbine wheel. In particular, it is conceivable that when the valve element is adjusted or moved, in particular relative to the turbine housing, from the closed position into the at least one open position, the valve element simultaneously exposes both the bypass channel, in particular the inflow opening, and the throughflow opening, so that, for example, there is no position of the valve element exists in which the valve element opens the bypass channel and blocks the flow opening, and preferably there is no position of the valve element in which the valve element blocks the bypass channel and opens the flow opening. This means that both a particularly advantageous flood connection and a particularly advantageous blow-off can be represented at the same time.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Turbine und somit der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der wenigstens einen Offenstellung ein erster Oberflächenbereich des Ventilelements und ein zweiter Oberflächenbereich des Turbinengehäuses einen ersten Strömungsquerschnitt, insbesondere jeweils direkt, begrenzen, welcher von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanals, insbesondere zu der Einströmöffnung, durchströmbar ist. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der wenigstens einen Offenstellung ein von dem ersten Oberflächenbereich beabstandeter, dritter Oberflächenbereich des Ventilelements und ein von dem zweiten Oberflächenbereich beabstandeter, vierter Oberflächenbereich des Turbinengehäuses einen zweiten Strömungsquerschnitt, insbesondere direkt, begrenzen, welcher von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, durchströmbar ist. In Strömungsrichtung des in der wenigstens einen Offenstellung von der jeweiligen Flut hin zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, strömenden Abblasemassenstroms ist der zweite Strömungsquerschnitt stromab des ersten Strömungsquerschnitts angeordnet, sodass in der wenigstens einen Offenstellung der Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, zunächst durch den ersten Strömungsquerschnitt und daraufhin durch den zweiten Strömungsquerschnitt hindurchströmt, welcher von dem ersten Strömungsquerschnitt beabstandet ist. Die Strömungsquerschnitte sind somit in Reihe geschaltet.In order to be able to realize a particularly efficient operation of the turbine and thus of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that in the at least one open position a first surface area of the valve element and a second surface area of the turbine housing limit a first flow cross section, in particular directly, which of the blow-off mass flow can flow through on its way from the respective flood to the bypass channel, in particular to the inflow opening. Furthermore, it is provided according to the invention that in the at least one open position, a third surface region of the valve element, spaced from the first surface region, and a fourth surface region of the turbine housing, spaced from the second surface region, delimit, in particular directly, a second flow cross section, which depends on the blow-off mass flow the path of which can be flowed through from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening. In the flow direction of the blow-off mass flow flowing in the at least one open position from the respective flood towards the bypass channel, in particular the inflow opening, the second flow cross section is arranged downstream of the first flow cross section, so that in the at least one open position the blow-off mass flow is on its way from the respective flood to the Bypass channel, in particular the inflow opening, first flows through the first flow cross section and then through the second flow cross section, which is spaced from the first flow cross section. The flow cross sections are therefore connected in series.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Strömungsquerschnitt und der zweite Strömungsquerschnitt jeweils kleiner sind als alle in Strömungsrichtung des in der wenigstens einen Offenstellung von dem ersten Strömungsquerschnitt hin zu dem zweiten Strömungsquerschnitt strömenden Abblasemassenstroms zwischen dem ersten Strömungsquerschnitt und dem zweiten Strömungsquerschnitt, mithin stromab des ersten Strömungsquerschnitts und stromauf des zweiten Strömungsquerschnitts, angeordnete und von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von dem ersten Strömungsquerschnitt zu dem zweiten Strömungsquerschnitt durchströmbare Strömungsquerschnitte. Daher sind oder bilden der erste Strömungsquerschnitt und der zweite Strömungsquerschnitt jeweilige Engstellen, die von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut hin zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, durchströmt werden. Der Abblasemassenstrom strömt auf seinem Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, durch die Engstellen sowie durch die genannten, zwischen den Engstellen angeordneten Strömungsquerschnitte, wobei alle zwischen den Engstellen angeordneten Strömungsquerschnitte, die von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal durchströmt werden, größer als die Engstellen sind. Die Engstellen sind oder bilden somit zwei in Reihe geschaltete Drosseln, welche eine besonders effektive Spaltreduzierung bewirken und somit im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen Funktionsbereiche ermöglichen, die bisher bei herkömmlichen Lösungen in Zusammenspiel mit einer auch als Flutenverbindungsfläche bezeichneten Fläche der Durchströmöffnung, deren Flutenverbindungsfläche beispielsweise von dem Abgas auf dessen Weg von einer der Fluten über die Durchströmöffnung in die andere der Fluten durchströmbar ist, unerreichbar waren. Mit anderen Worten, da in der wenigstens einen Offenstellung das Ventilelement die Durchströmöffnung freigibt, ist in der wenigstens einen Offenstellung ermöglicht, dass zumindest ein Teil des Abgases von oder aus einer der Fluten die zumindest teilweise freigegebene Durchströmöffnung durchströmt und somit in die andere der Fluten einströmt beziehungsweise umgekehrt. In der wenigstens einen Offenstellung sind somit die Fluten über die Durchströmöffnung fluidisch miteinander verbunden, was auch als Flutenverbindung bezeichnet wird. In der Schließstellung ist die Durchströmöffnung fluidisch versperrt, sodass die Fluten zumindest an der Verbindungsstelle fluidisch voneinander getrennt sind, was auch als Flutentrennung bezeichnet wird. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Der Umgehungskanal und das Ventilelement sind beispielsweise Bestandteile einer Abblasevorrichtung, da mittels des Umgehungskanals und mittels des Ventilelements das zuvor beschriebene Abblasen bewirkt werden kann. Insbesondere kann mittels des Ventilelements eine Menge des den Umgehungskanal durchströmenden und somit das Turbinenrad umgehenden Abgases eingestellt werden. Die Gestaltung von solchen Abblasevorrichtungen und insbesondere von zweiflutigen Turbinen umfasst üblicherweise einen Zielkonflikt zwischen der Flutenverbindung, mithin der fluidischen Verbindung der Fluten über die Durchströmöffnung, und dem Abblasen des Abgases. Dabei wird das Ventilelement als Stellorgan verwendet, um bedarfsweise zwischen der Flutentrennung und der Flutenverbindung umzuschalten und bedarfsweise den Umgehungskanal freizugeben und zu versperren. Das Ventilelement wird üblicherweise hinsichtlich seiner Geometrie, mithin geometrisch an jeweilige Anforderungen angepasst, insbesondere optimiert, insbesondere mit dem Ziel, einen hohen Wirkungsgrad der Turbine zu realisieren. Das Ventilelement ist oder umfasst einen Strömungskörper, der bewegt wird, um zwischen der Flutenverbindung und der Flutentrennung umzuschalten und um den Umgehungskanal wahlweise freizugeben oder zu versperren. Dabei entstehen üblicherweise zwei Funktionsflächen. Diese bilden, insbesondere stets, die strömungstechnisch engsten Flächen zu einer Umgebung aus. Einer der Flächen ist eine Flutenverbindungsfläche, über welche die Fluten insbesondere in der wenigstens einen Offenstellung fluidisch miteinander verbunden sind, und die andere der Flächen ist eine Abblasefläche, über welche beispielsweise der Abblasemassenstrom die Einströmöffnung durchströmen beziehungsweise in den Umgehungskanal einströmen kann. Wünschenswert ist, insbesondere die Abblasefläche zu minimieren, mithin möglich gering zu halten, gleichzeitig jedoch funktionsbedingt minimale Spalte aufrechtzuerhalten, um eine mechanische Beweglichkeit des Ventilelements insbesondere relativ zu dem Turbinengehäuse zu ermöglichen. Um dem oben beschriebenen Zielkonflikt zu begegnen, werden bei der Erfindung die Endstellen vorgesehen. Der Abblasemassenstrom muss somit auf seinem Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, zunächst den ersten Strömungsquerschnitt, welcher beispielsweise ein erster Spalt ist oder durch einen ersten Spalt gebildet ist, und daraufhin durch den zweiten Strömungsquerschnitt, welcher beispielsweise ein zweiter Spalt ist oder durch einen zweiten Spalt gebildet ist, hindurchströmen. Hierdurch kann beispielsweise die Abblasefläche in der wenigstens einen Offenstellung und somit bei geöffneter Abblasevorrichtung beziehungsweise geöffnetem Ventilelement vorteilhaft gering gehalten werden, wodurch die Flutenverbindung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verbessert werden kann. Dadurch können besonders hohe Wirkungsgrade der Turbine erreicht werden. Insbesondere in Verbindung mit zweiflutigen, insbesondere mehrflutigen, Turbinen kann dadurch ein Zielkonflikt zwischen Ladedruckaufbau im Bereich niedriger Motordrehzahlen und gleichzeitig hohem Ladedruck und Wirkungsgrad bei Nenndrehzahl aufgelöst oder verbessert werden. In der Folge kann ein besonders kraftstoffverbrauchs- und somit CO2-emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden.Furthermore, it is provided according to the invention that the first flow cross section and the second flow cross section are each smaller than all of the blow-off mass flow flowing in the at least one open position from the first flow cross section towards the second flow cross section between the first flow cross section and the second flow cross section, i.e. downstream of the first flow cross section and upstream of the second flow cross section, flow cross sections arranged and through which the blow-off mass flow can flow on its way from the first flow cross section to the second flow cross section. Therefore are or form the first Flow cross section and the second flow cross section respective constrictions through which the blow-off mass flow flows on its way from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening. The blow-off mass flow flows on its way from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening, through the constrictions and through the aforementioned flow cross-sections arranged between the narrow points, with all flow cross-sections arranged between the narrow points being from the blow-off mass flow on its way from the respective Flood flows through to the bypass canal, larger than the bottlenecks. The bottlenecks are or thus form two throttles connected in series, which bring about a particularly effective gap reduction and thus, in comparison to conventional solutions, enable functional areas that were previously available in conventional solutions in interaction with a surface of the flow opening, also known as a flute connection surface, the flute connection surface of which, for example, from the Exhaust gas on the way from one of the floods via the flow opening into the other of the floods could flow through, were inaccessible. In other words, since in the at least one open position the valve element releases the flow opening, in the at least one open position it is possible for at least part of the exhaust gas from or from one of the flows to flow through the at least partially released flow opening and thus flow into the other of the flows or vice versa. In the at least one open position, the floods are fluidly connected to one another via the flow opening, which is also referred to as a flood connection. In the closed position, the flow opening is fluidically blocked, so that the floods are fluidly separated from one another at least at the connection point, which is also referred to as flood separation. The invention is based in particular on the following findings and considerations: The bypass channel and the valve element are, for example, components of a blow-off device, since the previously described blow-off can be effected by means of the bypass channel and by means of the valve element. In particular, the valve element can be used to adjust the amount of exhaust gas flowing through the bypass channel and thus bypassing the turbine wheel. The design of such blow-off devices and in particular of twin-flow turbines usually involves a conflict of objectives between the flow connection, i.e. the fluidic connection of the flow via the flow opening, and the blowing off of the exhaust gas. The valve element is used as an actuator in order to switch, if necessary, between the flood separation and the flood connection and, if necessary, to release and block the bypass channel. The valve element is usually adapted to the respective requirements in terms of its geometry, i.e. geometrically, and in particular optimized, in particular with the aim of achieving high efficiency of the turbine. The valve element is or comprises a flow body that is moved to switch between the flood connection and the flood separation and to selectively open or close the bypass channel. This usually creates two functional surfaces. In particular, these always form the areas that are narrowest in terms of flow to form an environment. One of the surfaces is a flow connection surface, via which the flows are fluidly connected to one another, in particular in the at least one open position, and the other of the surfaces is a blow-off surface, via which, for example, the blow-off mass flow can flow through the inflow opening or flow into the bypass channel. It is desirable, in particular, to minimize the blow-off area, i.e. to keep it as small as possible, but at the same time to maintain minimal gaps for functional reasons in order to enable mechanical mobility of the valve element, in particular relative to the turbine housing. In order to address the conflict of objectives described above, the end points are provided in the invention. The blow-off mass flow must therefore, on its way from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening, first pass through the first flow cross section, which is, for example, a first gap or is formed by a first gap, and then through the second flow cross section, which is, for example, a second gap or is formed by a second gap. In this way, for example, the blow-off area can be advantageously kept small in the at least one open position and thus when the blow-off device or valve element is open, whereby the flood connection can be improved in comparison to conventional solutions. This means that particularly high turbine efficiencies can be achieved. Particularly in connection with double-flow, especially multi-flow, turbines, a conflict of objectives between boost pressure build-up in the range of low engine speeds and at the same time high boost pressure and efficiency at nominal speed can be resolved or improved. As a result, particularly low fuel consumption and therefore CO 2 emissions operation of the internal combustion engine can be guaranteed.
Um einen besonders effizienten Betrieb zu ermöglichen, ist es in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste Strömungsquerschnitt und der zweite Strömungsquerschnitt jeweils kleiner sind als alle in Strömungsrichtung des von der jeweiligen Flut zu dem ersten Strömungsquerschnitt strömenden Abblasemassenstroms stromauf des ersten Strömungsquerschnitts und stromab der jeweiligen Flut angeordneten, von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem ersten Strömungsquerschnitt durchströmbaren Strömungsquerschnitte.In order to enable particularly efficient operation, it is provided in one embodiment of the invention that the first flow cross section and the second flow cross section are each smaller than all in the flow direction of the flow from the respective flood to the first flow Flow cross-section of the blow-off mass flow flowing upstream of the first flow cross-section and downstream of the respective flood, flow cross-sections which can be flowed through by the blow-off mass flow on its way from the respective flood to the first flow cross section.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Strömungsquerschnitt und der zweite Strömungsquerschnitt jeweils kleiner sind alle in Strömungsrichtung des von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanal, insbesondere der Einströmöffnung, durchströmenden Abblasemassenstroms stromab des zweiten Strömungsquerschnitts und stromauf des Umgehungskanals, insbesondere der Einströmöffnung, angeordneten und von dem Abblasemassenstrom auf dessen Weg von der jeweiligen Flut zu dem Umgehungskanals, insbesondere der Einströmöffnung, durchströmbaren Strömungsquerschnitte. Dadurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Turbine realisiert werden. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Ventilelement eine erste Dichtfläche aufweist, welche zum Versperren des Umgehungskanals, insbesondere der Einströmöffnung, an einer korrespondierenden, zweiten Dichtfläche des Turbinengehäuses, insbesondere direkt, anliegt und in der wenigstens einen Offenstellung zumindest teilweise von der zweiten Dichtfläche beabstandet ist. Hierdurch kann der Umgehungskanal effektiv und effizient versperrt werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.A further embodiment is characterized in that the first flow cross section and the second flow cross section are each smaller, all in the flow direction of the blow-off mass flow flowing from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening, downstream of the second flow cross section and upstream of the bypass channel, in particular the inflow opening, arranged and through which the blow-off mass flow can flow on its way from the respective flood to the bypass channel, in particular the inflow opening. This allows the turbine to achieve a particularly high level of efficiency. A further embodiment is characterized in that the valve element has a first sealing surface, which rests against a corresponding, second sealing surface of the turbine housing, in particular directly, in order to block the bypass channel, in particular the inflow opening, and in the at least one open position at least partially from the second Sealing surface is spaced apart. As a result, the bypass channel can be blocked effectively and efficiently, so that particularly efficient operation can be achieved.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der dritte Oberflächenbereich durch die erste Dichtfläche und der vierte Oberflächenbereich durch die zweite Dichtfläche gebildet ist. Dadurch kann der zweite Strömungsquerschnitt besonders vorteilhaft ausgebildet werden, sodass ein besonders wirkungsgradgünstiger Betrieb darstellbar ist.It has proven to be particularly advantageous if the third surface area is formed by the first sealing surface and the fourth surface area is formed by the second sealing surface. As a result, the second flow cross section can be designed particularly advantageously, so that particularly efficient operation can be achieved.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zweite Oberflächenbereich durch eine auch als Vorsprung bezeichnete Ausbuchtung des Turbinengehäuses gebildet ist, dessen Ausbuchtung gegenüber einem sich zu dem Umgehungskanal, insbesondere zu der Einströmöffnung, hin an die Ausbuchtung anschließenden Teilbereich des Turbinengehäuses und in der wenigstens einen Offenstellung zu dem Ventilelement hin erhaben ist. Dadurch kann der erste Strömungsquerschnitt vorteilhaft klein gestaltet werden, und das auf besonders einfache Weise, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the second surface area is formed by a bulge of the turbine housing, also known as a projection, the bulge of which faces a partial area of the turbine housing that adjoins the bypass channel, in particular the inflow opening, towards the bulge Turbine housing and in the at least one open position is raised towards the valve element. As a result, the first flow cross section can be advantageously made small, and in a particularly simple manner, whereby particularly efficient operation can be achieved.
Dabei hat es sich zur Realisierung eines besonders effektiven und effizienten Betriebs als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Ausbuchtung konvex ist.In order to realize a particularly effective and efficient operation, it has proven to be particularly advantageous if the bulge is convex.
Um besonders strömungsgünstige Bedingungen und somit einen besonders effizienten Betrieb schaffen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Ausbuchtung einen Radius aufweist beziehungsweise durch einen Radius gebildet ist.In order to be able to create particularly flow-favorable conditions and thus particularly efficient operation, it is provided in a further embodiment of the invention that the bulge has a radius or is formed by a radius.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Oberflächenbereich des Ventilelements gekrümmt, insbesondere konvex, ist. Dadurch können besonders gute Strömungsbedingungen realisiert werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.Finally, it has proven to be particularly advantageous if the first surface area of the valve element is curved, in particular convex. As a result, particularly good flow conditions can be achieved, so that particularly efficient operation can be achieved.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Ottomotor oder aber als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine Turbine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, preferably designed as a reciprocating piston engine, wherein the internal combustion engine can be designed, for example, as a gasoline engine or as a diesel engine. The internal combustion engine according to the second aspect of the invention has at least one turbine according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
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 result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine; -
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine, wobei sich ein Ventilelement in seiner Schließstellung befindet; -
3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Turbine gemäß2 ; -
4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine, wobei sich das Ventilelement in einer ersten Offenstellung befindet; -
5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Turbine, wobei sich das Ventilelement in einer zweiten Offenstellung befindet; und -
6 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Turbine gemäß5 .
-
1 a detail of a schematic sectional view of a turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine; -
2 a detail of a further schematic longitudinal sectional view of the turbine, with a valve element in its closed position; -
3 a section of a schematic perspective view of the turbine according to2 ; -
4 a detail of a schematic sectional view of the turbine, with the valve element being in a first open position; -
5 a detail of a schematic sectional view of the turbine, with the valve element being in a second open position; and -
6 a section of a schematic perspective view of the turbine according to5 .
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.
Die Turbine 10 weist ein in
Ein erster Teil oder eine erste Gruppe der Brennräume ist beispielsweise mit der Flut 14 fluidisch verbunden, sodass das Abgas aus der ersten Gruppe der Brennräume zu der und in die Flut 14 zusammengeführt wird. Ein von dem ersten Teil unterschiedlicher und zusätzlich zu dem ersten Teil vorgesehener, zweiter Teil beziehungsweise eine zweite Gruppe der Brennräume ist fluidisch mit der Flut 16 verbunden, sodass das Abgas aus der zweiten Gruppe zu der oder in die Flut 16 zusammengeführt wird. Mit anderen Worten wird somit das Abgas aus den zu der ersten Gruppe gehörenden Brennräumen der Flut 14 zugeführt, wobei oder während das Abgas aus den zu der zweiten Gruppe gehörenden Brennräumen der Flut 16 zugeführt wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt fördern die zu der ersten Gruppe gehörenden Brennräume ihr Abgas zu der und in die Flut 14, wobei die zu der zweiten Gruppe gehörenden Brennräume ihr Abgas zu der und in die Flut 16 fördern.A first part or a first group of combustion chambers is, for example, fluidly connected to the
Sind die Fluten 14 und 16 fluidisch voneinander getrennt, so wird dies auch als Flutentrennung bezeichnet. Durch diese Flutentrennung ist gegenüber den Brennräumen insgesamt eine Verkleinerung von abgasführenden Volumina zwischen den Brennräumen und dem Turbinenrad geschaffen, was zum Effekt der sogenannten Stoßaufladung führen kann. Mit anderen Worten sind der Abgasturbolader und somit die Verbrennungskraftmaschine durch die Flutentrennung in einem Stoßaufladebetrieb betreibbar, in welchem die Verbrennungskraftmaschine mittels der Stoßaufladung aufgeladen, das heißt mit verdichteter Luft versorgt wird.If the
Die Turbine 10 umfasst einen Umgehungskanal 24, welcher sich zumindest teilweise in das Turbinengehäuse 12 erstrecken kann. Über den Umgehungskanal 24 ist das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen. Mit anderen Worten ist mittels des Umgehungskanals 24 zumindest ein Teil des Abgases aus den Brennräumen in Strömungsrichtung des Abgases stromauf des Turbinenrads abzweigbar und insbesondere in den Umgehungskanal 24 einleitbar, sodass das abgezweigte und den Umgehungskanal 24 durchströmende Abgas das Turbinenrad umgeht und somit nicht antreibt. Das den Umgehungskanal 24 durchströmende und somit das Turbinenrad umgehende Abgas, mithin der den Umgehungskanal 24 durchströmende und somit das Turbinenrad umgehende Teil des Abgases ist oder bildet einen Abblasemassenstrom.The
Die Turbine 10 weist darüber hinaus ein Ventilelement 26, welches zwischen einer in
Um das Ventilelement 26 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegen und somit verstellen zu können, ist das Ventilelement 26 bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Schwenkarm 28 gekoppelt, welcher um eine Schwenkachse 30 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 verschwenkbar ist. Somit ist das Ventilelement 26 zwischen der Schließstellung und der zweiten Offenstellung und somit zwischen der Schließstellung und der ersten Offenstellung um die Schwenkachse 30 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 verschwenkbar.In order to be able to move and thus adjust the
In der Schließstellung ist der Umgehungskanal 24 mittels des Ventilelements 26 fluidisch versperrt, das heißt verschlossen, sodass kein Abgas aus den Fluten 14 und 16 in den Umgehungskanal 24 strömen und diesen durchströmen kann. In der wenigstens einen Offenstellung und auch in der zweiten Offenstellung gibt das Ventilelement 26 den Umgehungskanal 24 frei, sodass der Umgehungskanal 24 freigegeben ist. Durch das Bewegen des Ventilelements 26 aus der Schließstellung in die Offenstellung und durch das damit einhergehende Freigeben des Umgehungskanals 24 kann ein Ladedruck des Abgasturboladers eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden. Insbesondere kann der Ladedruck eingestellt werden, indem durch relativ zu dem Turbinengehäuse 12 erfolgendes Bewegen des Ventilelements 26 eine den Umgehungskanal 24 durchströmende Menge des Abgases eingestellt, das heißt variiert wird.In the closed position, the
Die Turbine 10 weist auch eine stromauf des Turbinenrads angeordnete Durchströmöffnung 32 auf, welche vorliegend in der Zwischenwandung 22 ausgebildet ist. Über die Durchströmöffnung 32 sind die Fluten 14 und 16 fluidisch miteinander verbindbar ist, insbesondere an einer Verbindungsstelle, an welcher die Durchströmöffnung 32 angeordnet ist. Wie aus
Wie aus
Das Ventilelement 26 gibt bei einer Verstellung des Ventilelements 26 aus der Schließstellung in die wenigstens eine Offenstellung gleichzeitig sowohl den Umgehungskanal 24 als auch die Durchströmöffnung 32 frei, sodass es beispielsweise keine Stellung des Ventilelements gibt, in der das Ventilelement den Umgehungskanal 24 versperrt und die Durchströmöffnung 32 freigibt, und vorzugsweise gibt es auch keine Stellung des Ventilelements 26, in der das Ventilelement 26 den Umgehungskanal freigibt und die Durchströmöffnung 32 versperrt. Wird das Ventilelement 26 somit aus der Schließstellung herausbewegt, insbesondere Richtung der wenigstens einen Offenstellung, so werden unmittelbar und gleichzeitig sowohl die Durchströmöffnung 32 als auch der Umgehungskanal 24 freigegeben.When the
Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Turbine 10 realisieren zu können, ist es bei der Turbine 10 vorgesehen, dass, wie besonders gut aus
Um das Ventilelement 26 aus der Schließstellung in die wenigstens eine, in
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Ventilelement 26, wie besonders gut aus
Besonders gut aus
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Turbineturbine
- 1212
- TurbinengehäuseTurbine housing
- 1414
- Flutflood
- 1616
- Flutflood
- 1818
- PfeilArrow
- 2020
- PfeilArrow
- 2222
- Zwischenwandungintermediate wall
- 2424
- UmgehungskanalBypass canal
- 2626
- VentilelementValve element
- 2828
- SchwenkarmSwing arm
- 3030
- SchwenkachsePivot axis
- 3232
- DurchströmöffnungFlow opening
- 3434
- Abzweigkanalbranch channel
- 3636
- Abzweigkanalbranch channel
- 3838
- erster Oberflächenbereichfirst surface area
- 4040
- zweiter Oberflächenbereichsecond surface area
- 4242
- dritter Oberflächenbereichthird surface area
- 4444
- vierter Oberflächenbereichfourth surface area
- 4646
- erste Dichtflächefirst sealing surface
- 4848
- zweite Dichtflächesecond sealing surface
- 5050
- Ausbuchtungbulge
- 5252
- TeilbereichSub-area
- Q1Q1
- erster Strömungsquerschnittfirst flow cross section
- Q2Q2
- zweiter Strömungsquerschnittsecond flow cross section
- RR
- Radiusradius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013002894 B4 [0002]DE 102013002894 B4 [0002]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022003030.6A DE102022003030A1 (en) | 2022-08-18 | 2022-08-18 | Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle |
PCT/EP2023/069601 WO2024037803A1 (en) | 2022-08-18 | 2023-07-14 | Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, and internal combustion engine for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022003030.6A DE102022003030A1 (en) | 2022-08-18 | 2022-08-18 | Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022003030A1 true DE102022003030A1 (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=87378147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022003030.6A Pending DE102022003030A1 (en) | 2022-08-18 | 2022-08-18 | Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022003030A1 (en) |
WO (1) | WO2024037803A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013002894B4 (en) | 2013-02-20 | 2018-12-20 | Daimler Ag | Turbine for an exhaust gas turbocharger |
DE102020107766A1 (en) | 2020-03-20 | 2021-09-23 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger |
DE102021113262A1 (en) | 2021-05-21 | 2022-11-24 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10662868B2 (en) * | 2016-02-23 | 2020-05-26 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Regulating device for a turbocharger |
DE102016112523A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Regulating device for an exhaust gas turbocharger |
DE102018000185A1 (en) * | 2018-01-12 | 2019-07-18 | Daimler Ag | Turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle |
DE202018101705U1 (en) * | 2018-03-27 | 2018-04-20 | Borgwarner Inc. | Valve arrangement for multi-flow turbine |
-
2022
- 2022-08-18 DE DE102022003030.6A patent/DE102022003030A1/en active Pending
-
2023
- 2023-07-14 WO PCT/EP2023/069601 patent/WO2024037803A1/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013002894B4 (en) | 2013-02-20 | 2018-12-20 | Daimler Ag | Turbine for an exhaust gas turbocharger |
DE102020107766A1 (en) | 2020-03-20 | 2021-09-23 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger |
DE102021113262A1 (en) | 2021-05-21 | 2022-11-24 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024037803A1 (en) | 2024-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1812698B1 (en) | Exhaust-gas turbocharger for an internal combustion engine | |
DE102013002894B4 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger | |
WO2002027164A1 (en) | Exhaust gas turbocharger, supercharged internal combustion engine and corresponding method | |
DE3833906C2 (en) | ||
EP2102468B1 (en) | Multistep turbocharger arrangement | |
DE102006031702A1 (en) | Multiple-flow turbocharger, for a motor with a number of cylinders, has a valve for selection of a number of exhaust gas modes | |
DE102006009298A1 (en) | Internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger | |
DE10357925A1 (en) | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharger and exhaust gas recirculation | |
DE10232738B4 (en) | Arrangement of at least two exhaust gas turbochargers | |
WO2004053310A1 (en) | Internal combustion engine comprising an exhaust gas turbocharger | |
DE102015105218A1 (en) | Regulating device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger | |
DE102016006718A1 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger | |
DE10132672A1 (en) | Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine enables different flow rates through exhaust gas openings to be set by altering valve body position | |
DE102015008358A1 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger and internal combustion engine for a motor vehicle | |
DE102009020625A1 (en) | Internal combustion engine i.e. diesel engine, for motor vehicle, has oxidation catalyzer arranged upstream to turbine of turbocharger in surges provided for recycling exhaust gas, and switching device provided upstream to catalyzer | |
WO2019072521A1 (en) | Internal combustion engine for a motor vehicle and motor vehicle with an internal combustion engine of this type | |
DE102022003030A1 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine for a motor vehicle | |
DE102015105219A1 (en) | Regulating device for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger | |
DE3338596A1 (en) | EXHAUST BRAKE VALVE | |
WO2019137727A1 (en) | Turbine for a turbocharger of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle | |
DE102015012726A1 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger | |
WO2016169635A1 (en) | Compressor for an exhaust-gas turbocharger | |
DE4038918A1 (en) | Mixer for gaseous media at different pressures - is controlled electronically by transducer which causes mixing member to rotate for direct mixt. of two flows | |
DE102018006413A1 (en) | Internal combustion engine for a motor vehicle with an exhaust manifold and with an exhaust gas recirculation valve | |
DE102013017145A1 (en) | Turbine for exhaust gas turbocharger in internal combustion engine of passenger car, has channel whose entry cross-section is covered by blocking body, where blocking body is prolonged along circumferential direction of turbine wheel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |