[0001] Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Zur Steigerung des Wirkungsgrads von Brennkraftmaschinen ist bereits bekannt, Brennkraftmaschinen mit einer Abgasaufladung auszurüsten. Bei einer Abgasaufladung bzw. Turboaufladung wird aus einem Motor abgeleitetes Abgas in einer Turbine eines Abgasturboladers entspannt, wobei die Turbine einen Verdichter des Abgasturboladers antreibt, in welchem dem Motor zuzuführende Verbrennungsluft verdichtet wird. Über eine derartige Abgasaufladung bzw. Turboaufladung kann der Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen gesteigert werden.
[0003] Aus der DE 10 125 250 C1 ist eine Turbine eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine bekannt, die ein Zuströmgehäuse, einen Diffusor, einen Düsenring sowie einen Turbinenrotor umfasst, die einen Abgasströmungskanal der Turbine begrenzen. Der Düsenring ist stromabwärts des Zuströmgehäuses, der Turbinenrotor ist stromabwärts des Düsenrings und der Diffusor ist stromabwärts des Turbinenrotors angeordnet, wobei der Turbinenrotor radial aussen von einem Abdeckring begrenzt ist, der eine radial aussenliegende Wand des Abgasströmungskanals zwischen dem Düsenring und dem Diffusor ergänzt. Das Zuströmgehäuse sowie der Diffusor begrenzen zusammen mit dem Düsenring und dem Abdeckring einen Ringkanal, der vom Abgasströmungskanal getrennt ist und den Abgasströmungskanal in einem Axialbereich desselben radial aussen umschliesst.
[0004] Im Betrieb des Abgasturboladers sind insbesondere solche Baugruppen bzw. Abschnitte von Baugruppen, die den Abgasströmungskanal begrenzen, hohen Temperaturen ausgesetzt, weshalb es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, diese Baugruppen bzw. Baugruppenabschnitte zu kühlen bzw. zu isolieren. Bislang kommen hierzu als separate Einrichtungen ausgebildete Kühleinrichtungen zum Einsatz, wodurch ein relativ komplexer Aufbau der Turbine eines Abgasturboladers verursacht wird.
[0005] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.
[0006] Dieses Problem wird durch einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäss Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäss ist in das Zuströmgehäuse mindestens ein Kanal integriert, der den Ringkanal mit der Umgebung der Turbine verbindet, wobei in den Diffusor oder in einen den Turbinenrotor radial aussen begrenzenden Abdeckring mindestens ein Kanal integriert ist, der den Ringkanal mit einem von dem Diffusor bereitgestellten Abschnitt des Abgasströmungskanals verbindet.
[0007] Über die in das Zuströmgehäuse sowie den Diffusor integrierten Kanäle kann eine effektive Kühlung von heissen Bauteilen bzw. Bauteilabschnitten der Turbine des Abgasturboladers mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln realisiert werden. Sollten im Bereich der Turbine bzw. des Abgasturboladers Undichtigkeiten auftreten, so wird sich gegebenenfalls in der Umgebung der Turbine ansammelndes Abgas abgesaugt und dem Diffusor des Abgasturboladers zugeführt.
[0008] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
<tb>Fig. 1:<sep>einen ausschnittsweisen, schematisierten Querschnitt durch eine Turbine eines erfindungsgemässen Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine;
[0009] Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung am Beispiel eines Abgasturboladers beschrieben, der eine als Axialturbine ausgebildete Turbine umfasst. Der prinzipielle Aufbau einer Axialturbine eines Abgasturboladers ist bereits aus der DE 10 125 250 C1 bekannt, auf deren Offenbarungsgehalt hier explizit Bezug genommen wird. Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei radial durchströmten Turbinen zum Einsatz kommen kann.
[0010] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Turbine eines erfindungsgemässen Abgasturboladers am radial aussenliegenden Ende eines sich in Axialrichtung erstreckenden Abgasströmungskanals, der von einem Zuströmgehäuse 10, einem Düsenring 11, einem Turbinenrotor 12 und einem Diffusor 13 gebildet ist. Vom Turbinenrotor 12 ist in Fig. 1 ein radial aussen liegender Abschnitt einer Laufschaufel 14 gezeigt, wobei der Turbinenrotor 12 bzw. die Laufschaufeln 14 desselben am radial aussen liegenden Ende des Abgasströmungskanals von einem Abdeckring 15 begrenzt ist, der zwischen dem Düsenring 11 und dem Diffusor 13 positioniert ist und radial aussen eine Wandung des Abgasströmungskanals ergänzt.
[0011] Der sich in Axialrichtung erstreckende Abgasströmungskanal der Turbine setzt sich demzufolge aus insgesamt vier Abschnitten zusammen, wobei ein erster Abschnitt 16 vom Zuströmgehäuse 10, ein zweiter Abschnitt 17 vom Düsenring 11, ein dritter Abschnitt 18 vom Turbinenrotor 12 samt Abdeckring 15 und ein vierter Abschnitt 19 vom Diffusor 13 bereitgestellt wird.
[0012] Wie Fig. 1 entnommen werden kann, begrenzen das Zuströmgehäuse 10, der Diffusor 13, der Düsenring 11 sowie der Abdeckring 15 weiterhin einen Ringkanal 20, der bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbinen von Abgasturboladern vom Abgasströmungskanal vollständig getrennt ist und den Abgasströmungskanal in einem Axialbereich desselben radial aussen umschliesst.
[0013] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist in das Zuströmgehäuse 10 mindestens ein Kanal 21 integriert, der den Ringkanal 20 mit der Umgebung der Turbine verbindet.
[0014] Weiterhin ist in den Diffusor 13 oder in den Abdeckring 15 mindestens ein Kanal 22 integriert, der den Ringkanal 20 mit dem von Diffusor 13 bereitgestellten Abschnitt 19 des Abgasströmungskanals verbindet.
[0015] Im Betrieb herrscht im vom Diffusor 13 bereitgestellten Abgasströmungskanalabschnitt 19 relativ zum Umgebungsdruck der Turbine des Abgasturboladers ein Unterdruck, weshalb im Sinne der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile Umgebungsluft über den oder jeden Kanal 21 in den Ringkanal 20 und vom Ringkanal 20 über den oder jeden Kanal 22 in den Abgasströmungskanalabschnitt 19 des Diffusors 13 gesaugt wird.
[0016] Mit der angesaugten, relativ kalten Umgebungsluft können insbesondere Komponenten des Düsenrings 11 sowie der Abdeckring 15 gekühlt werden. Dann, wenn der Abgasturbolader eine Undichtigkeit aufweist, und sich in der Umgebung der Turbine Abgas sammelt, so wird dieses Abgas angesaugt und dem Diffusor 13 der Turbine des erfindungsgemässen Abgasturboladers zugeführt.
Bezugszeichenliste
[0017]
<tb>10<sep>Zuströmgehäuse
<tb>11<sep>Düsenring
<tb>12<sep>Turbinenrotor
<tb>13<sep>Diffusor
<tb>14<sep>Laufschaufel
<tb>15<sep>Abdeckring
<tb>16<sep>erster Abgasströmungskanalabschnitt
<tb>17<sep>zweiter Abgasströmungskanalabschnitt
<tb>18<sep>dritter Abgasströmungskanalabschnitt
<tb>19<sep>vierter Abgasströmungskanalabschnitt
<tb>20<sep>Ringkanal
<tb>21<sep>Kanal
<tb>22<sep>Kanal
The invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
To increase the efficiency of internal combustion engines is already known to equip internal combustion engines with a turbocharger. In an exhaust charging or turbocharging, exhaust gas derived from an engine is expanded in a turbine of an exhaust gas turbocharger, wherein the turbine drives a compressor of the exhaust gas turbocharger in which combustion air to be supplied to the engine is compressed. About such exhaust charging or turbocharging the efficiency of internal combustion engines can be increased.
From DE 10 125 250 C1, a turbine of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine is known, which comprises a Zuströmgehäuse, a diffuser, a nozzle ring and a turbine rotor, which limit an exhaust gas flow channel of the turbine. The nozzle ring is downstream of the inlet housing, the turbine rotor is downstream of the nozzle ring, and the diffuser is located downstream of the turbine rotor, the turbine rotor being bounded radially outwardly by a cover ring which supplements a radially outer wall of the exhaust gas flow channel between the nozzle ring and the diffuser. The Zuströmgehäuse and the diffuser limit together with the nozzle ring and the cover ring an annular channel which is separated from the exhaust gas flow channel and the exhaust gas flow channel in an axial region thereof radially outwardly encloses.
In the operation of the exhaust gas turbocharger such assemblies or sections of assemblies that limit the exhaust gas flow channel are exposed to high temperatures, which is why it is already known from the prior art, these assemblies or assembly sections to cool or isolate. So far, cooling devices designed as separate devices are used for this purpose, which causes a relatively complex structure of the turbine of an exhaust-gas turbocharger.
On this basis, the present invention is based on the problem to provide a novel exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine.
This problem is solved by an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine according to claim 1. According to the invention, at least one channel is integrated into the inflow housing, which connects the annular channel to the surroundings of the turbine, wherein at least one channel is integrated into the diffuser or into a cover ring which radially outwardly delimits the turbine rotor and surrounds the annular channel with a section provided by the diffuser Exhaust gas flow channel connects.
About the channels integrated in the Zuströmgehäuse and the diffuser effective cooling of hot components or component sections of the turbine of the exhaust gas turbocharger can be realized with relatively simple design means. If leaks occur in the region of the turbine or of the exhaust-gas turbocharger, exhaust gas accumulating in the surroundings of the turbine is possibly sucked off and supplied to the diffuser of the exhaust-gas turbocharger.
Preferred embodiments of the invention will become apparent from the following description. An embodiment of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawing. Showing:
<Tb> FIG. 1: <sep> a fragmentary, schematic cross section through a turbine of an exhaust gas turbocharger according to the invention for an internal combustion engine;
Hereinafter, the present invention will be described using the example of an exhaust gas turbocharger comprising a turbine designed as an axial turbine. The basic structure of an axial turbine of an exhaust gas turbocharger is already known from DE 10 125 250 C1, the disclosure content of which is explicitly referred to here. Already at this point it should be noted that the invention can also be used in radially flowed turbines.
Fig. 1 shows a detail of a turbine of an exhaust gas turbocharger according to the invention at the radially outer end of an axially extending exhaust gas flow channel, which is formed by a Zuströmgehäuse 10, a nozzle ring 11, a turbine rotor 12 and a diffuser 13. From the turbine rotor 12 is shown in Fig. 1, a radially outer portion of a blade 14, wherein the turbine rotor 12 and the blades 14 thereof at the radially outer end of the exhaust gas flow channel is bounded by a cover 15 which between the nozzle ring 11 and the diffuser 13 is positioned and radially outwardly complemented a wall of the exhaust gas flow channel.
The extending in the axial direction of the exhaust gas flow channel of the turbine is therefore composed of a total of four sections, wherein a first portion 16 of Zuströmgehäuse 10, a second portion 17 of the nozzle ring 11, a third portion 18 of the turbine rotor 12 together with cover 15 and a fourth Section 19 is provided by the diffuser 13.
Can be removed, the Zuströmgehäuse 10, the diffuser 13, the nozzle ring 11 and the cover 15 further limit an annular channel 20 which is completely separated in known from the prior art turbines of exhaust gas turbochargers from the exhaust gas flow channel and the Exhaust gas flow passage in an axial region thereof radially outwardly encloses.
For the purposes of the present invention, at least one channel 21 is integrated in the Zuströmgehäuse 10, which connects the annular channel 20 with the environment of the turbine.
Furthermore, at least one channel 22 is integrated in the diffuser 13 or in the cover ring 15, which connects the annular channel 20 with the provided by the diffuser 13 portion 19 of the exhaust gas flow channel.
In operation prevails in the provided by the diffuser 13 exhaust gas flow channel section 19 relative to the ambient pressure of the turbine of the exhaust gas turbocharger, a negative pressure, so in the sense of the drawn in Fig. 1 arrows ambient air over the or each channel 21 in the annular channel 20 and the annular channel 20 via the or each channel 22 is sucked into the exhaust gas flow passage section 19 of the diffuser 13.
With the sucked, relatively cold ambient air in particular components of the nozzle ring 11 and the cover ring 15 can be cooled. Then, if the exhaust gas turbocharger has a leak, and accumulates in the vicinity of the turbine exhaust, so this exhaust is sucked and fed to the diffuser 13 of the turbine of the inventive exhaust gas turbocharger.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0017]
<Tb> 10 <sep> inflow housing
<Tb> 11 <sep> nozzle ring
<Tb> 12 <sep> turbine rotor
<Tb> 13 <sep> diffuser
<Tb> 14 <sep> blade
<Tb> 15 <sep> Flange
<tb> 16 <sep> first exhaust flow passage section
<tb> 17 <sep> second exhaust flow passage section
<tb> 18 <sep> third exhaust flow passage section
<tb> 19 <sep> fourth exhaust flow passage section
<Tb> 20 <sep> annular channel
<Tb> 21 <sep> Channel
<Tb> 22 <sep> Channel