DE102004024949A1 - Exhaust gas turbocharger for a vehicle engine comprises a throttle element arranged in a bypass for controlling the air intake amount through the bypass and a flow deviating element arranged in the intake chamber of a compressor - Google Patents

Exhaust gas turbocharger for a vehicle engine comprises a throttle element arranged in a bypass for controlling the air intake amount through the bypass and a flow deviating element arranged in the intake chamber of a compressor Download PDF

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Christian Schröcker
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Abstract

Exhaust gas turbocharger (1) comprises a throttle element (4) arranged in a bypass (2c) for controlling the air intake amount through the bypass and a flow deviating element (5) arranged in the intake chamber (2a) of a compressor (2). Preferred Features: The throttle element is self-controlling. The throttle element is controlled in a pneumatic, electromagnetic, electromotive or hydraulic manner. The throttle element is a valve. The turbocharger has a housing (6) in which the valve seat of the element is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an exhaust gas turbocharger with the features of the Preamble of claim 1.

Sie geht von der Veröffentlichung "Neue Erkenntnisse bei der Entwicklung von Aufladesystemen für PKW-Motoren", der Firma BorgWarner Turbo Systems, vom Februar 2003, aus. In dieser ist der Stand der Technik bezüglich Abgasturbolader, sowie die Möglichkeiten der Verbesserung des Wirkungsgrades von gattungsgemäßen Abgasturboladern für PKW-Dieselmotoren beschrieben. Neben einer möglichen Abgasturboladerverbesserung mittels variabler Turbinengeometrie, ist auch die Möglichkeit der Verbesserung mittels variabler Verdichtergeometrie (Vordrallregler) beschrieben. In dem Kapitel 2.2 „Abgasturbolader mit variabler Verdichtergeometrie" ist ausgeführt, dass aktuell, aufgrund der weiter steigenden Forderungen im Motorenbau, insbesondere bei hoch aufgeladenen Motoren, ein System zur Regelung des Verdichters untersucht wird. Generell sind hierbei Regelungen mittels Vor- und Nachleitbeschaufelung, bzw. Bypassregelung möglich. Bezüglich der Vordrallregelung ist aus einem Verdichterkennfeld, 6, ersichtlich, dass die Gesamtkennfeldbreite zunimmt und bereits bei niedrigsten Motordrehzahlen ein hoher Ladedruck gehalten werden kann, ohne die Pumpgrenzen des Verdichters zu erreichen. Bei der beschriebenen Bypassregelung wird der Saugraum des Verdichters über einen Bypass mit dem Druckraum des Verdichters verbunden. Vor-, bzw. Nachleitbeschaufelung und Bypassregelung werden hierbei als separate Optimierungsmöglichkeiten für Abgasturbolader betrachtet.It is based on the publication "New Findings in the Development of Charging Systems for Car Engines" by BorgWarner Turbo Systems, February 2003. In this the state of the art with respect to exhaust gas turbocharger, as well as the possibilities of improving the efficiency of generic exhaust gas turbochargers for passenger car diesel engines is described. In addition to a possible turbocharger improvement by means of variable turbine geometry, the possibility of improvement by means of variable compressor geometry (Vordrallregler) is described. In chapter 2.2 "Exhaust gas turbocharger with variable compressor geometry" it is stated that currently, due to the increasing demands in engine construction, especially in highly supercharged engines, a system for controlling the compressor is investigated Bypass control possible With regard to pre-swirl control, it can be determined from a compressor map, 6 , it can be seen that the overall map width increases and a high boost pressure can be maintained even at lowest engine speeds without reaching the surge limits of the compressor. In the described bypass control, the suction chamber of the compressor is connected via a bypass to the pressure chamber of the compressor. Pre- or Nachleitbeschaufelung and bypass control are considered here as a separate optimization options for exhaust gas turbochargers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen gattungsgemäßen Abgasturbolader eine weitere Möglichkeit der Wirkungsgradverbesserung aufzuzeigen.task The present invention is for a generic exhaust gas turbocharger one more way show the efficiency improvement.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Durch die Einbringung eines Drosselelementes in den Bypass, sowie die Einbringung eines Strömungsleitelementes in den Saugraum des Verdichters, wird die Rückführung eines geregelten Luftstromes möglich, wobei bei gleichbleibenden Druckverhältnissen der Massenstrom durch die Verdichter erhöht wird. Hierdurch wird der Verdichter, bzw. der Abgasturbolader aufgrund einer Betriebspunktverschiebung, in einen wesentlich besseren Wirkungsgradbereich verschoben.By the introduction of a throttle element in the bypass, and the Introduction of a flow guide in the suction chamber of the compressor, the return of a regulated air flow possible, wherein at constant pressure conditions of the mass flow through the compressors increased becomes. As a result, the compressor, or the exhaust gas turbocharger due an operating point shift, in a much better efficiency range postponed.

Zu den bereits bekannten Vorteilen beim Einsatz eines Verdichterbypasses (Verschiebung des Betriebspunktes) und der Vordrallerzeugung (Verschiebung der Pumpgrenze), ergeben sich durch die erfindungsgemäße Kombination der Einzelmaßnahmen folgende, bisher nicht erkannte und unvorhersehbare Zusatznutzen:

  • – Bei kleinen Massendurchsätzen kann aufgrund der Kombination der beiden Maßnahmen das volle Potential der variablen Turbinengeometrie zur Ladedrucksteigerung genutzt werden (siehe 3).
  • – Durch die kompakte Konstruktion des Bypasses ist es möglich, die kinetische Energie des Bypass-Luftstroms zur Vordrallerzeugung des Hauptansaugluftstroms zu verwenden. Dadurch entsteht ein wesentlich günstigerer Gesamtwirkungsgrad von Bypass und Vordrallerzeugung gegenüber allen bisher aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.
  • – Die Vordrallerzeugung mittels Bypass-Luftstrom hat dem zur Folge, dass kein Vorleitapparat (= Strömungswiderstand), benötigt wird. Zudem befinden sich keine beweglichen Teile im Ansaugkanal des Abgasturboladers, was das Risiko für Beschädigungen erheblich verkleinert.
  • – Die Bypass-Luftstromeinleitung nahe des Verdichters erschwert zusätzlich eine Verschmutzung eines Heißfilmluftmassenmessers (wird für die Messung der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse benötigt) durch By pass-Luftstrom-Kondensat, da ein maximal großer Abstand zwischen Bypass-Luftstrom-Einleitung und Heißfilmluftmassenmesser gewährleistet ist. Ferner ist der Bypass-Luftstrom-Gasaufstieg in Richtung des Heißfilmluftmassenmessers nach einem Abstellen des Motors aufgrund der Kaminwirkung ebenfalls reduziert, da die Einleitstelle des Bypass-Luftstroms an der höchsten Stelle des Verdichters stattfindet.
  • – Die schneckenförmige Einleitung des Bypass-Luftstroms in den Hauptansaugstrom ermöglicht eine gezielte Vordrallerzeugung in den äußeren Randzonen des Ansaugluftstroms. Durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten an den Verdichterradaußenkanten ergibt sich so eine maximal effiziente Vordrallerzeugung zur Vermeidung von Strömungsabrissen an den Verdichterschaufeln.
To the already known advantages when using a compressor bypass (shift of the operating point) and the Vordrallerzeugung (shift the surge line), resulting by combining the individual measures according to the invention, the previously unrecognized and unpredictable additional benefits:
  • - At low mass flow rates, the full potential of the variable turbine geometry can be used to boost boost pressure due to the combination of the two measures (see 3 ).
  • - Due to the compact design of the bypass, it is possible to use the kinetic energy of the bypass air flow for Vordrall generation of the main intake air flow. This results in a much more favorable overall efficiency of bypass and Vordrallerzeugung over all previously known from the prior art solutions.
  • - The Vordrallerzeugung by bypass air flow has the consequence that no Vorleitapparat (= flow resistance) is needed. In addition, there are no moving parts in the intake channel of the turbocharger, which significantly reduces the risk of damage.
  • - The bypass air flow introduction close to the compressor additionally complicates contamination of a hot-film air mass meter (is needed for measuring the sucked by the internal combustion engine air mass) By pass-air flow condensate, since a maximum distance between bypass air flow initiation and Heißfileinuftmassenmesser is guaranteed , Further, the bypass airflow gas rise toward the hot film air mass meter is also reduced after the engine is shut down due to the chimney effect, since the point of introduction of the bypass air flow takes place at the highest point of the compressor.
  • - The helical introduction of the bypass air flow into the main intake flow allows a targeted pre-twist generation in the outer edge zones of the intake air flow. Due to the high peripheral speeds at the compressor wheel outer edges, this results in maximally efficient pre-twist generation to avoid stalls on the compressor blades.

Um alle oben genannten Vorteile voll ausnützen zu können, ist gemäß Patentanspruch 2 das Drosselelement regel- oder steuerbar.Around To fully exploit all the above advantages, is in accordance with claim 2 the throttle element regular or controllable.

Vorzugsweise kann die Betätigung des Drosselelementes nach Patentanspruch 3 pneumatisch oder elektropneumatisch oder elektromotorisch oder hydraulisch oder selbstregelnd, durch die gezielte Auslegung der Ventilflächen (= Einfluss der Druckdifferenz) und Messung des Massenstromes als Regelgröße (kann durch Messung des Widerstandes im Luftstrom oder mittels BrandtI-Rohr oder anderen mechanischen Luftmassenmessverfahren erfolgen), erfolgen.Preferably, the operation of the throttle element according to claim 3 pneumatic or electropneumatic or electric motor or hydraulic or self-regulating, by the targeted design of the valve surfaces (= influence of the pressure difference) and measurement of the mass flow as a rule Size (can be done by measuring the resistance in the air stream or by BrandtI tube or other mechanical air mass measurement method).

Die baulichen Ausführungen gemäß der Patentansprüche 4 und 5 erzielen eine kleine Bauform, sowie die baulich vorteilhafte Integration des Drosselelementes in das Gehäuse des Turboladers.The structural designs according to the claims 4 and 5 achieve a small design, and the structurally advantageous integration the throttle element in the housing of the turbocharger.

Eine besonders kompakte und kleine Bauweise wird erzielt, wenn auch der Bypass gemäß Patentanspruch 6 in dem Gehäuse angeordnet ist.A particularly compact and small construction is achieved, although the Bypass according to claim 6 in the housing is arranged.

Aus baulichen, bzw. Packagegründen kann es notwendig sein, den Bypass gemäß Patentanspruch 7 als separate Leitung weitgehend außerhalb des Gehäuses anzuordnen.Out structural or package reasons It may be necessary, the bypass according to claim 7 as a separate Lead largely outside the housing to arrange.

Durch die radiale Einmündung des Bypass in den Saugraum entsprechend Patentanspruch 8, wird der maximal mögliche Drall erzeugt.By the radial junction the bypass in the suction chamber according to claim 8, the maximum possible Twist generated.

Die Ausführung des Strömungsleitelementes gemäß Patentanspruch 9 ermöglicht einen schnellen Austausch des Strömungsleitelementes im Falle einer Reparatur.The execution the flow guide according to claim 9 allows a quick replacement of the flow in the case a repair.

Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in zwei Figuren und einem Diagramm in einer dritten Figur näher erläutert.in the The following is a preferred embodiment in two figures and a diagram in a third figure explained in more detail.

1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einem Bypass. 1 shows a plan view of an exhaust gas turbocharger according to the invention with a bypass.

2 zeigt einen Schnitt B-B durch den erfindungsgemäßen Abgasturbolader. 2 shows a section BB through the exhaust gas turbocharger according to the invention.

3 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkungsgradsteigerung aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung des Abgasturboladers. 3 shows a diagram to illustrate the increase in efficiency due to the inventive design of the exhaust gas turbocharger.

1 zeigt die Aufsicht auf einen Verdichter 2 eines Abgasturboladers 1. Der Verdichter 2 weist einen Saugraum 2a, sowie eine Druckraum 2b auf. Der Saugraum 2a und der Druckraum 2b sind mit einem Blow-By Rohr 3 gasführend verbindbar. Das Blow-By Rohr 3 ist weitgehend außerhalb eines Gehäuses 6 des Abgasturboladers 1 angeordnet und mit einem Ende gasführend mit dem Druckraum 2b verbunden. Das andere Ende des Blow-By Rohres 3 ist mit dem Saugraum 2a verbindbar. Eine frische Ansaugluft wird über ein Reinluftrohr 9, welches mit dem Saugraum 2a gasführend verbunden ist, gefördert. Die vom Verdichter 2 komprimierte Ansaugluft wird über eine Ladeluftleitung 7, die mit dem Druckraum 2b gasführend verbunden ist, wieder in Richtung eines Brennraumes abgeführt. Ferner ist am Gehäuse 6 eine Stellvorrichtung 4' für ein in 2 näher dargestelltes Drosselelement 4, das eine Luftmenge durch einen Bypass 2c steuert oder regelt, erkennbar. 1 shows the view of a compressor 2 an exhaust gas turbocharger 1 , The compressor 2 has a suction chamber 2a , as well as a pressure room 2 B on. The suction room 2a and the pressure room 2 B are with a blow-by tube 3 Gas leading connectable. The blow-by tube 3 is largely outside a housing 6 the exhaust gas turbocharger 1 arranged and with one end gas leading to the pressure chamber 2 B connected. The other end of the blow-by tube 3 is with the suction chamber 2a connectable. A fresh intake air is through a clean air tube 9 , which with the suction room 2a Gas leading connected, promoted. The from the compressor 2 compressed intake air is supplied via a charge air line 7 that with the pressure room 2 B Gas leading connected, again dissipated in the direction of a combustion chamber. Further, on the housing 6 an actuator 4 ' for a in 2 closer illustrated throttle element 4 that takes an airflow through a bypass 2c controls or regulates, recognizable.

2 zeigt den in 1 dargestellten Schnitt B-B durch den Verdichter 2 eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit Blick in den Saugraum 2a. In 2 gelten für die gleichen Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1. Ra dial am Außenumfang des Saugraums 2a ist ein Strömungsleitelement 5 angeordnet. Zentral zu dem Strömungsleitelement 5 befindet sich ein Verdichterrad 10, welches die durch den Saugraum 2a angesaugte frische Ansaugluft komprimiert und in den Druckraum 2b weiter fördert. Weitgehend tangential mündet ein Drosselelement 4 mit einer Stellvorrichtung 4' in den Saugraum 2a. Das Drosselelement 4, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Ventil, regelt bzw. steuert die von dem Druckraum 2b durch den Bypass 2c in den Saugraum 2a rückgeführte Luftmenge. 2 shows the in 1 illustrated section BB through the compressor 2 an exhaust gas turbocharger according to the invention 1 with a view into the suction room 2a , In 2 The same reference numbers apply to the same components as in 1 , Ra dial on the outer circumference of the suction chamber 2a is a flow guide 5 arranged. Central to the flow guide 5 there is a compressor wheel 10 passing through the suction chamber 2a sucked fresh intake air compressed and into the pressure chamber 2 B promotes further. Largely tangential opens a throttle element 4 with an actuator 4 ' in the suction room 2a , The throttle element 4 , In the present embodiment, a valve controls or controls the of the pressure chamber 2 B through the bypass 2c in the suction room 2a recirculated air volume.

Das Drosselelement 4 ist, wie bereits erwähnt, regel- bzw. steuerbar und kann pneumatisch oder elektromagnetisch oder elektromotorisch oder hydraulisch oder selbstregelnd, durch die gezielte Auslegung der Ventilflächen und Messung des Massenstromes als Regelgröße betätigt werden. Ferner ist der Ventilsitz des Drosselelementes 4 in dem Gehäuse 6 des Abgasturboladers 1 angeordnet. Hierdurch ist eine besonders kleinbauende und kompakte Einheit erzielt. Der Bypass 2c ist vollständig in das Gehäuse 6 integriert, um eine kleinstmögliche Bauform zu erzielen. Durch die tangentiale Einmündung des Bypasses in den Saugraum 2a ist ein maximaler Drall im Saugraum 2a erzielt, wodurch der Wirkungsgrad des Abgasturboladers 1 nochmals zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung gesteigert wird. Auch andere Einmündungsausgestaltungen sind möglich, jedoch mit geringerer oder keiner weiteren Wirkungsgradsteigerung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Strömungsleitelement 5 als separates Bauelement ausgeführt, wodurch es insbesondere im Servicefall einfach ersetzbar bzw. wechselbar ist.The throttle element 4 is, as already mentioned, regulated or controllable and can be actuated pneumatically or electromagnetically or by electric motor or hydraulically or by self-regulation, by the targeted design of the valve surfaces and measurement of the mass flow as a controlled variable. Furthermore, the valve seat of the throttle element 4 in the case 6 the exhaust gas turbocharger 1 arranged. As a result, a particularly compact and compact unit is achieved. The bypass 2c is completely in the case 6 integrated to achieve the smallest possible design. Through the tangential junction of the bypass in the suction chamber 2a is a maximum twist in the suction chamber 2a achieved, whereby the efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 is again increased to the embodiment of the invention. Other confluence configurations are possible, but with less or no further increase in efficiency. In the present embodiment, the flow guide is 5 designed as a separate component, whereby it is easily replaceable or replaceable especially in case of service.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 anhand eines Diagramms in 3 näher beschrieben. Um bei geringen Brennkraftmaschinendrehzahlen ein Maximum an Drehmoment zu realisieren, ist es erforderlich, ein möglichst hohes Druckverhältnis zwischen dem Druckraum 2b zu dem Saugraum 2a zu erzielen. Dieses Druckverhältnis ist in dem Diagramm als Druckverhältnis P2/P1 auf der Y-Achse von dem Wert 1 bis zum Wert 3,4 über die X-Achse, die einen reduzierten Massenstrom von dem Wert 0 bis zum Wert 40 repräsentiert, aufgetragen.The following describes the mode of operation of the exhaust gas turbocharger according to the invention 1 based on a diagram in 3 described in more detail. In order to realize maximum torque at low engine speeds, it is necessary to have the highest possible pressure ratio between the pressure chamber 2 B to the suction chamber 2a to achieve. This pressure ratio is plotted in the graph as the pressure ratio P 2 / P 1 on the Y-axis from the value 1 to the value 3.4 over the X-axis representing a reduced mass flow from the value 0 to the value 40.

Das für den Abgasturbolader 1 maximale Druckverhältnis P2/P1 wird von einer Pumpgrenze 11 definiert. Bei Überschreiten der Pumpgrenze 11 kommt es zu einer sog. Ablösung und Rückströmung des Ansaugluftstroms von den Schaufeln des Verdichterrades 10 und dadurch zu erhöhten Bauteilbeanspruchungen, sowie ungewünschten Akustikabstrahlungen. In dem Diagramm sind Wirkungsgradbereiche des Abgasturboladers 1 von 60 % bis 79 % mit Linien 15, 15' bezeichnet. Diesen überlagert sind Drehzahlkennlinien 16, 16' von 85.000 bis 185.000 1/min des Abgasturboladers 1, bzw. des Verdichters 2, die sich von der Pumpgrenze 11 in Richtung eines größeren reduzierten Massenstroms erstrecken. Mit einer Linie 12 ist eine Brennkraftmaschinen-Kennlinie ohne Bypassregelung bezeichnet, mit einer Linie 14 ist eine Brennkraftmaschinen-Kennlinie mit einem geregelten Bypass bezeichnet. Deutlich erkennbar ist die Verschiebung der Brennkraftmaschinen-Kennlinie 12, in einen Bereich rechts von der Pumpgrenze 11, sowie die Verschiebung der Pumpgrenze 11 aufgrund des Vordralls 17. Die Verschiebung ist mit einem Pfeil 13 gekennzeichnet. Durch diese Verschiebung 13 werden alle oben genannten Nachteile wie Ablösung, Rückströmung und Akustikabstrahlung vermieden und der Wirkungsgrad des Abgasturboladers 1 verbessert. Mit anderen Worten: durch die geregelte Rückführung des Ansaugluftmassenstroms wird bei gleichbleibendem Druckverhältnis der Ansaugluftmassenstrom durch den Verdichter 2 erhöht. Die im Kreis gepumpte Ansaugluftmasse bewirkt den Betrieb des Verdichters 2 in einem günstigeren Wirkungsgradbereich.That for the turbocharger 1 maximum pressure ratio P 2 / P 1 is from a surge line 11 Are defined. When the surge limit is exceeded 11 There is a so-called. Ablation and back flow of the intake air flow from the blades of the compressor wheel 10 and thereby increased component stresses and unwanted acoustic emissions. The diagram shows efficiency ranges of the exhaust gas turbocharger 1 from 60% to 79% with lines 15 . 15 ' designated. These are overlaid with speed characteristics 16 . 16 ' from 85,000 to 185,000 rpm of the exhaust gas turbocharger 1 , or the compressor 2 that are different from the surge line 11 extend in the direction of a larger reduced mass flow. With a line 12 is an engine characteristic without bypass control, with a line 14 is an internal combustion engine characteristic with a regulated bypass called. Clearly visible is the shift of the engine characteristic curve 12 into an area to the right of the surge line 11 , as well as the shift of the surge line 11 because of the predrunk 17 , The shift is with an arrow 13 characterized. By this shift 13 All the above-mentioned disadvantages such as detachment, backflow and acoustic radiation are avoided and the efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 improved. In other words: by the controlled return of the intake air mass flow is at a constant pressure ratio of the intake air mass flow through the compressor 2 elevated. The intake air mass pumped in the circle causes the operation of the compressor 2 in a more favorable efficiency range.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Betätigung des Drosselelementes 4 mittels einer Unterdruckdose (mechanisch), eines Elektromagneten, eines Servomotors, oder hydraulisch bzw. pneumatisch, oder selbstregelnd erfolgen. Die Rückstellung in die Ruhelage kann darüber hinaus mittels eines Federelementes, der Schwerkraft, einem elastischen Element, einer Unterdruckdose (mechanisch), einem Elektromagneten, einem Servomotor oder hydraulisch bzw. pneumatisch erfolgen. Das Drosselelement 4 kann sowohl ungeregelt, als auch geregelt (mit Wegrückmeldung) angesteuert werden, oder selbstregelnd sein. Besonders bevorzugt wird die Möglichkeit, den Ventilsitz des Drosselelementes 4 direkt in das Gehäuse 6 zu integrieren. Die Gestaltung des Drosselelementes kann je nach Anforderung an die Regelcharakteristik zylindrisch, kegelig, kugelig oder eine Kombination verschiedenster geometrischen Formen sein.In further embodiments, the operation of the throttle element 4 by means of a vacuum box (mechanical), an electromagnet, a servomotor, or hydraulically or pneumatically, or self-regulating done. The return to the rest position can also be done by means of a spring element, gravity, an elastic element, a vacuum box (mechanical), an electromagnet, a servo motor or hydraulic or pneumatic. The throttle element 4 can be controlled both unregulated and regulated (with feedback), or be self-regulating. Particularly preferred is the possibility of the valve seat of the throttle element 4 directly into the housing 6 to integrate. The design of the throttle element may be cylindrical, conical, spherical or a combination of various geometric shapes depending on the requirements of the control characteristic.

Einen weiteren Vorteil bietet dieses Konstruktionsprinzip durch die Möglichkeit, den rückgeführten Luftstrom über spiralförmige Kanäle (mindestens einer), die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, in den Ansaugluftstrom einzuleiten. Voraussetzung für eine gleichmäßig verteilte Einleitung ist eine genaue Abstimmung der Spiralgeometrie mit den Einströmöffnungen (Drallkanäle), bzw. eventuell vorhandene Luftstromleitbleche. Eine zusätzliche Vergrößerung des Saugraums 2a im Bereich der Einströmöffnungen ermöglicht eine zum Großteil verlustfreie Rückführung.Another advantage of this design principle by the possibility of the recirculated air flow via spiral channels (at least one), which are distributed uniformly over the circumference, to introduce into the intake air flow. Prerequisite for a uniformly distributed introduction is a precise coordination of the spiral geometry with the inlet openings (swirl channels), or possibly existing Luftstromleitbleche. An additional enlargement of the suction chamber 2a In the area of the inlet openings, a largely lossless return allows.

11
Abgasturboladerturbocharger
22
Verdichtercompressor
2a2a
Saugraumsuction
2b2 B
Druckraumpressure chamber
2c2c
Bypassbypass
33
Blow-By RohrBlow-By pipe
44
Drosselelementthrottle element
4'4 '
Stellvorrichtunglocking device
55
Strömungsleitelementflow guide
66
Gehäusecasing
77
LadeluftleitungTurbo pipe
88th
Ventilsitzvalve seat
99
ReinluftrohrClean air tube
1010
Verdichterradcompressor
1111
Pumpgrenzesurge line
1212
Motorkennlinie ohne BypassregelungMotor characteristic without bypass control
1313
Verschiebung des Betriebspunktesshift of the operating point
1414
Motorkennlinie mit geregeltem BypassMotor characteristic with controlled bypass
1515
WirkungsgradbereichEfficiency range
1616
DrehzahlkennlinieSpeed characteristic
1717
Verschiebung durch Vordrallshift by Vordrall

Claims (8)

Abgasturbolader (1) mit einem Verdichter (2) zur Förderung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, wobei ein Saugraum (2a) des Verdichters (2) mit einem Druckraum (2b) des Verdichters (2) gasführend über einen Bypass (2c) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drosselelement (4) in dem Bypass (2c) zur Regulierung einer Ansaugluftmenge durch den Bypass (2c) vorgesehen und in dem Saugraum (2a) des Verdichters (2) ein Strömungsleitelement (5) vorgesehen ist.Exhaust gas turbocharger ( 1 ) with a compressor ( 2 ) for conveying an intake air of an internal combustion engine, wherein a suction chamber ( 2a ) of the compressor ( 2 ) with a pressure chamber ( 2 B ) of the compressor ( 2 ) gas-conducting via a bypass ( 2c ), characterized in that a throttle element ( 4 ) in the bypass ( 2c ) for regulating an amount of intake air through the bypass ( 2c ) and in the suction chamber ( 2a ) of the compressor ( 2 ) a flow guide ( 5 ) is provided. Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (4) regel- oder steuerbar oder selbstregelnd ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the throttle element ( 4 ) is regular or controllable or self-regulating. Abgasturbolader nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Drosselelementes (4) pneumatisch oder elektromagnetisch oder elektromotorisch oder hydraulisch erfolgt.Exhaust gas turbocharger according to claim 1 or 2, characterized in that an actuation of the throttle element ( 4 ) takes place pneumatically or electromagnetically or electromotively or hydraulically. Abgasturbolader einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (4) ein Ventil ist.Exhaust gas turbocharger one of the claims 1 to 3, characterized in that the throttle element ( 4 ) is a valve. Abgasturbolader nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei der Abgasturbolader (1) ein Gehäuse (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitz (8) des Drosselelementes (4) in dem Gehäuse (6) angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the aforementioned claims, wherein the exhaust gas turbocharger of the ( 1 ) a housing ( 6 ), characterized in that a valve seat ( 8th ) of the throttle element ( 4 ) in the housing ( 6 ) is arranged. Abgasturbolader nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (2c) in dem Gehäuse (6) angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the bypass ( 2c ) in the housing ( 6 ) is arranged. Abgasturbolader nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (2c) in den Saugraum (2a) weitgehend radial mündet.Exhaust gas turbocharger according to one of the aforementioned claims, characterized in that the bypass ( 2c ) in the suction chamber ( 2a ) opens substantially radially. Abgasturbolader nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (5) ein separates Bauelement ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the aforementioned claims, characterized in that the flow guide ( 5 ) is a separate component.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150134229A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 Volvo Car Corporation Compressor pre-spin control method
US10655642B2 (en) 2015-05-27 2020-05-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823274C1 (en) * 1998-05-26 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Turbocharger for motor vehicle internal combustion engine
DE10029808C1 (en) * 2000-06-16 2001-11-29 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE10133669A1 (en) * 2001-07-11 2003-01-30 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas turbocharger in an internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823274C1 (en) * 1998-05-26 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Turbocharger for motor vehicle internal combustion engine
DE10029808C1 (en) * 2000-06-16 2001-11-29 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE10133669A1 (en) * 2001-07-11 2003-01-30 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas turbocharger in an internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150134229A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 Volvo Car Corporation Compressor pre-spin control method
US9441559B2 (en) * 2013-11-08 2016-09-13 Volvo Car Corporation Compressor pre-spin control method
US10655642B2 (en) 2015-05-27 2020-05-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion machine

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