DE102005046507A1 - Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern - Google Patents

Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern Download PDF

Info

Publication number
DE102005046507A1
DE102005046507A1 DE102005046507A DE102005046507A DE102005046507A1 DE 102005046507 A1 DE102005046507 A1 DE 102005046507A1 DE 102005046507 A DE102005046507 A DE 102005046507A DE 102005046507 A DE102005046507 A DE 102005046507A DE 102005046507 A1 DE102005046507 A1 DE 102005046507A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbine
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
turbine wheel
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.)
Withdrawn
Application number
DE102005046507A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Fledersbacher
Michael Dipl.-Ing. Stiller
Siegfried Dipl.-Ing. Sumser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE102005046507A priority Critical patent/DE102005046507A1/de
Priority to PCT/EP2006/008478 priority patent/WO2007036279A1/de
Publication of DE102005046507A1 publication Critical patent/DE102005046507A1/de
Priority to US12/079,934 priority patent/US8209982B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026Scrolls for radial machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/143Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Abstract

Eine Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern weist einen die motornahe Abgasturbine überbrückenden Bypass mit einem Abblaseventil auf. Das Abblaseventil in dem Bypass ist in das Turbinengehäuse der motorfernen Abgasturbine integriert und umfasst einen Sammelraum, in den der Bypass einmündet und der mit dem Turbinenrad in Verbindung steht, sowie ein verstellbares Ventilglied.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 101 44 663 A1 bekannt. Die Brennkraftmaschine ist mit zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern ausgestattet, von denen der motornahe Lader als Hochdruckstufe und der motorferne Lader als Niederdruckstufe ausgeführt ist. Die Verdichter beider Abgasturbolader sind im Ansaugtrakt in Reihe geschaltet, ebenso sind die Abgasturbinen beider Lader im Abgasstrang hintereinander liegend angeordnet. Um sicherzustellen, dass die motornahe Hochdruckturbine im oberen Drehzahl- und Lastbereich des Motors nicht überlastet und dadurch zerstört wird, ist ein Bypass vorgesehen, der die Hochdruckturbine überbrückt und in der Abgasleitung zwischen Hochdruck- und Niederdruckturbine einmündet. In diesem Bypass befindet sich ein einstellbares Abblaseventil, das in Abhängigkeit von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, insbesondere vom Abgasgegendruck stromauf der motornahen Hochdruckturbine, eingestellt wird. Ein weiterer Bypass ist zur Umgehung der motorfernen Turbine vorgesehen; auch in diesem Bypass befindet sich ein einstellbares Abblaseventil.
  • Mit Hilfe der Abblaseventile in den beiden Bypassleitungen kann eine situationsgerechte Abblasung um eine oder um beide Abgasturbinen herum durchgeführt werden.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das im Abgas enthaltene Energiepotenzial zur Steigerung des Gesamtwirkungsgrades in bestmöglicher Weise zu nutzen, und zwar sowohl bei aktivierter motornaher Abgasturbine als auch bei Umgehung dieser Abgasturbine. Diese Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades soll mit einfachen konstruktiven Maßnahmen bewerkstelligt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern ist ein Bypass vorgesehen, der die motornahe Abgasturbine, also die Hochdruckstufe überdrückt und unmittelbar in einen Sammelraum einmündet, der sich im Turbinengehäuse der motorfernen Abgasturbine befindet und über einen Mündungsquerschnitt mit dem das Turbinenrad aufnehmenden Sammelraum in Verbindung steht. Dieser Sammelraum ist Bestandteil eines in das Turbinengehäuse der motorfernen Abgasturbine integrierten Abblaseventils, das des Weiteren ein verstellbares Ventilglied umfasst, welches im Mündungsquerschnitt des Sammelraums zum Turbinenrad angeordnet ist. Der Sammelraum ist separat ausgebildet und über eine Wandung von der Abgasflut der Abgasturbine getrennt, die über die Abgasleitung mit Abgas versorgt wird, welches die motornahe Abgasturbine durchströmt hat.
  • Aufgrund der separaten Ausbildung von Abgasflut und Sammelraum sind im Vergleich zum Stand der Technik zusätzliche Einstellmöglichkeiten gegeben, die zugleich eine bessere Nutzung der Exergie im Abgas ermöglichen. Das in den Sammelraum geführte Abgas, das um die motornahe Abgasturbine herumgeleitet wird, trifft bei geöffnetem Abblaseventil, also bei zurückgezogenem, in Öffnungsstellung befindlichem Ventilglied, unmittelbar auf das Turbinenrad der motorfernen Abgasturbine auf und treibt dieses an. Außerdem kann das Ventilglied in eine Position verstellt werden, in der das unter Druck stehende Abgas aus dem Sammelraum über einen direkten Strömungsweg unmittelbar mit der Radaustrittsseite des Turbinenrades der motorfernen Abgasturbine verbunden wird, wodurch auch eine Abblasung der motorfernen Abgasturbine erreicht wird. Auf diese Weise kann eine Umgehung sowohl der motornahen als auch der motorfernen Turbine durchgeführt werden.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass bei Umgehung der motornahen Turbine in dem Sammelraum im Turbinengehäuse der motorfernen Turbine aufgrund des kleineren Volumens des Sammelraums im Vergleich zur Abgasflut in der gleichen Turbine ein erhöhter Abgasgegendruck erreicht wird, der hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Abgases ermöglicht, unter dem dieses auf die Turbinenradschaufeln auftrifft. Dadurch kann ein höherer Drehimpuls auf das Turbinenrad übertragen werden. Dies kann außerdem dadurch verstärkt werden, dass in dem Mündungsquerschnitt zwischen Sammelraum und Turbinenrad Leitschaufeln, insbesondere feststehende Leitschaufeln angeordnet sind, die strömungsgünstig konturiert sind und eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases bewirken.
  • Das Ventilglied ist zweckmäßig als axial verschiebliche Matrize ausgeführt, die im Turbinengehäuse der motorfernen Turbine verschieblich gelagert ist. Diese Matrize ist zwischen einer Schließposition, in der der Mündungsquerschnitt versperrt oder zumindest auf ein Minimum reduziert ist, und einer Öffnungsposition zu verstellen, in der der Mündungsquerschnitt ein Maximum einnimmt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass in einer weit zurückgezogenen Position der Matrize, die der maximalen Öffnungsstellung entspricht, der direkte Strömungsweg zwischen dem Sammelraum und dem Turbinenausgang unter Umgehung der Turbinenradschaufeln unmittelbar freigegeben ist. In dieser Position der Matrize wird das Abgas der Brennkraftmaschine sowohl um das Turbinenrad der motornahen Turbine als auch um das Turbinenrad der motorfernen Turbine umgeleitet.
  • Zweckmäßig sind in die Stirnseite der axial verschieblichen Matrize Aufnahmeöffnungen eingebracht, in die bei geschlossener Ventilposition die bevorzugt gehäusefest angeordneten Leitschaufeln im Mündungsquerschnitt zwischen Sammelraum und Turbinenrad einragen. In geschlossener Ventilposition sind die Leitschaufeln vorteilhaft vollständig in den Aufnahmeöffnungen der Matrize aufgenommen, zugleich stößt die Stirnseite der Matrize an die den Mündungsquerschnitt begrenzende Wandung an. Zur Öffnung des Abblaseventils kann die Matrize so weit zurückgezogen werden, dass die freie Stirnseite der Leitschaufeln frei liegt und vollständig außerhalb der Aufnahmeöffnung in der Matrize liegt.
  • Die Leitschaufeln sind zweckmäßig an einer gehäuseseitigen Trennwand fest angeordnet, die den Sammelraum von der Abgasflut separiert und sich bevorzugt bis zur Außenkante der Turbinenradschaufeln erstreckt, um unerwünschte Fehlströmungen zwischen Sammelraum und Abgasflut zu verhindern. Diese Trennwand verläuft vorteilhaft radial zur Turbinenradachse.
  • Aufgrund der Integration des Abblaseventils in das Gehäuse der motorfernen Abgasturbine wird eine kompakt bauende Ausführung erreicht. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass lediglich ein einziger Stellantrieb für die Verstellung des Ventilgliedes und damit zur Einstellung des Abblaseventils erforderlich ist.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern, wobei die motornahe Abgasturbine von einer Bypassleitung überbrückt wird, die unmittelbar in die motorferne Abgasturbine einmündet,
  • 2 einen Schnitt durch die motorferne Abgasturbine mit einer größeren Abgasflut, über die zugeführtes Abgas auf das Turbinenrad zu leiten ist, und einem kleinen Sammelraum, der von der Abgasglut separat ausgebildet ist und in dessen Mündungsquerschnitt zum Turbinenrad eine Matrize verschieblich gelagert ist, wobei der Sammelraum von dem Bypass mit Abgas zu versorgen ist,
  • 3 einen Schnitt durch eine weitere motorferne Abgasturbine in einer modifizierten Ausführung.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 – ein Ottomotor oder eine Diesel-Brennkraftmaschine – ist mit einer zweistufigen Aufladung mit einem ersten, motornahen Abgasturbolader 2 und einem zweiten, motorfernen Abgasturbolader 3 versehen, wobei der motornahe Abgasturbolader 2 als klein bauender Lader die Hochdruckstufe und der motorferne Abgasturbolader 3 als groß bauender Lader die Niederdruckstufe darstellt. Der motornahe Abgasturbolader 2 umfasst eine Abgasturbine 4 im Abgasstrang 8 sowie einen Verdichter 5 im Ansaugtrakt 7 der Brennkraftmaschine, wobei das Turbinenrad und das Verdichterrad über eine Welle 6 drehfest miteinander verbunden sind. In entsprechender Weise umfasst der motorferne Abgasturbolader 3 eine Abgasturbine 9 im Abgasstrang 8 sowie einen Verdichter 10 im Ansaugtrakt 7, Turbinenrad und Verdichterrad sind über eine Welle 11 drehfest gekoppelt. In Strömungsrichtung gesehen ist der Verdichter 10 des motorfernen Abgasturboladers 3 dem Verdichter 5 des motornahen Abgasturboladers 2 vorgelagert, wohingegen die Abgasturbine 9 des abgasfernen Turboladers 3 der Abgasturbine 4 des motornahen Abgasturboladers 2 nachgeschaltet ist.
  • Die über den Ansaugtrakt 7 der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Verbrennungsluft durchströmt zunächst den Verdichter 10 des motorfernen Abgasturboladers 3, erfährt darin eine Vorverdichtung, wird nach dem Verlassen des Verdichters 10 in einem ersten Ladeluftkühler 12 gekühlt und strömt danach durch den motornahen Verdichter 5, welcher Teil der Hochdruckstufe ist. Nach der zweiten Verdichtung im Verdichter 5 wird die unter erhöhtem Druck stehende Verbrennungsluft in einem zweiten Ladeluftkühler 13 gekühlt und anschließend unter Ladedruck den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zugeführt.
  • Abgasseitig strömt das Abgas zunächst durch die motornahe Abgasturbine 4 der Hochdruckstufe, in der das Turbinenrad angetrieben wird. Das auf niedrigeren Druck entspannte Abgas wird nach dem Verlassen der Abgasturbine 4 der zweiten, nachgeschalteten Abgasturbine 9 der Niederdruckstufe zugeführt und treibt dort mit dem restlichen Energiepotenzial das Turbinenrad an. Nach dem vollständigen Entspannen verlässt das Abgas die motorferne Abgasturbine 9 und wird vor dem Ausleiten noch einer Reinigung in einer Abgasreinigungseinrichtung 20 unterzogen, die einen Katalysator und gegebenenfalls eine Filtereinrichtung umfasst.
  • Außerdem ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgasrückführungseinrichtung 14 ausgestattet, die eine Rückführleitung 15 zwischen dem Abgasstrang 8 stromauf der motornahen Abgasturbine 4 und dem Ansaugtrakt 7 stromab des zweiten Ladeluftkühlers 13 sowie ein einstellbares Sperrventil 16 und einen Abgaskühler 17 in der Rückführleitung 15 umfasst. Zur Reduzierung der NOx-Emissionen kann in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine das Sperrventil 16 geöffnet und ein Teil des Abgasmassenstromes aus dem Abgasstrang in den Ansaugtrakt rückgeführt werden.
  • Des Weiteren ist ein die motornahe Abgasturbine 4 überbrückender Bypass 18 vorgesehen, der stromauf der Turbine 4 vom Abgasstrang 8 abzweigt und stromab der Turbine 4 unmittelbar in die motorferne Abgasturbine 9 einmündet. Zur Regulierung des über den Bypass 18 zu leitenden Abgasmassenstromes ist ein Abblaseventil 19 vorgesehen, welches in das Gehäuse der motorfernen Abgasturbine 9 integriert ist und in den folgenden 2 und 3 im Detail beschrieben wird.
  • Sämtliche einstellbaren Komponenten der Brennkraftmaschine werden in Abhängigkeit von Zustands- und Betriebsgrößen über Stellsignale einer Regel- und Steuereinheit 21 reguliert, insbesondere das Sperrventil 16 in der Abgasrückführungseinrichtung 14 sowie das in die Abgasturbine 9 integrierte Abblaseventil 19.
  • Die Abblasung über den Bypass 18 erlaubt einen Druckabbau des Abgasgegendruckes stromauf der Hochdruckturbine 4, wodurch insbesondere bei hohen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine Überlastung der Turbinenbauteile vermieden werden kann. Das um die motornahe Turbine 4 geführte Abgas wird über den Bypass 18 unmittelbar in die motorferne Turbine 9 geleitet, so dass die im Abgas enthaltene Exergie für den Antrieb des Turbinenrades der motorfernen Niederdruckturbine 9 ausgenutzt werden kann. Auf diese Weise wird der gesamte Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert. Über eine entsprechende Einstellung des Abblaseventils 19 in der Turbine 9 kann aber auch das Turbinenrad dieser Turbine umgangen werden, so dass sowohl eine Umgehung des Turbinenrades der motornahen Abgasturbine 4 als auch eine Umgehung des Turbinenrades der motorfernen Abgasturbine 9 durchführbar ist.
  • In 2 ist ein Schnitt durch die motorferne Abgasturbine 9 dargestellt. Im Turbinengehäuse 22 befindet sich eine Abgasflut 23, die in Strömungsrichtung gesehen dem Turbinenrad 24 vorgelagert ist und in die das von der Abgasturbine stammende Abgas über den Abgasstrang eingeführt wird. Aus der spiralförmigen Abgasflut 23 strömt das unter Druck stehende Abgas über einen verjüngten Mündungsquerschnitt radial auf die Turbinenradschaufeln 25 und versetzt diesen einen antreibenden Impuls. Im weiteren Verlauf strömt das Abgas axial über den Ausgang der Turbine ab. Die Drehbewegung des Turbinenrades 24 wird über die Welle 11 auf das Verdichterrad übertragen.
  • Zusätzlich zur Abgasflut 23, jedoch separat von dieser ausgebildet, befindet sich im Turbinengehäuse 22 ein Sammelraum 26 für Abgas, dessen Volumen deutlich kleiner ist als das Volumen der Abgasflut 23. In den Sammelraum 26 mündet der Bypass 18, welcher die motornahe Abgasturbine überbrückt. Aufgrund des verhältnismäßig kleinen Volumens des Sammelraums 26 und mit einem stromabgelagerten bzw. stromabliegenden engsten variablen Strömungsquerschnitt 29 kann ein verhältnismäßig hoher Abgasgegendruck im Sammelraum 26 erzeugt werden.
  • Der Sammelraum 26 kommuniziert über einen Mündungsquerschnitt 29 mit dem Turbinenrad 24, indem der Mündungsquerschnitt 29 radial an die Außenseite der Turbinenradschaufeln 25 angrenzt. Der Mündungsquerschnitt 29 befindet sich unmittelbar neben dem Mündungsquerschnitt der Abgasflut 23 zum Turbinenrad 24, ist jedoch gegenüber diesem strömungsdicht über eine radial zur Turbinenlängsachse verlaufende Trennwand 30 separiert.
  • Des Weiteren ist eine axial verschiebliche Matrize 27 im Turbinengehäuse 22 gelagert, die axial verschieblich gelagert ist und gemäß Pfeilrichtung 28 zwischen der in 2 gezeigten Schließposition, in welcher der Mündungsquerschnitt 29 abgesperrt ist, und einer zurückgezogenen Öffnungsposition mit Hilfe eines nicht dargestellten Stellantriebes verlagerbar ist, wobei in Öffnungsposition der Mündungsquerschnitt 29 freigegeben ist, so dass das im Sammelraum 26 befindliche und unter Druck stehende Abgas über den Mündungsquerschnitt auf die Turbinenradschaufeln 25 auftrifft und diese mit einem Impuls beaufschlagt. In der Öffnungsposition der Matrize 27, die die Funktion eines Ventilgliedes hat, wird das Turbinenrad 24 von dem über den Bypass 18 zugeführten Abgas angetrieben.
  • Der Mündungsquerschnitt 29 erstreckt sich zweckmäßig ringförmig um die Turbinenradschaufeln 25. An der radial verlaufenden Trennwand 30 zwischen der Abgasflut 23 und dem Sammelraum 26 sind Leitschaufeln 31 fest angeordnet, die strömungsgünstig konturiert sind, und an denen das den Mündungsquerschnitt 29 passierende Abgas aus dem Sammelraum 26 vorbeiströmen muss. Hierbei erfährt das Abgas einen zusätzlichen Drall bzw. eine Erhöhung der Abgasgeschwindigkeit, wodurch eine bessere und effizientere Energieübertragung auf das Turbinenrad 24 ermöglicht wird. Die Leitschaufeln 31 sind bei geschlossener Matrize 27 in stirnseitigen Aufnahmeöffnungen in der Matrize aufgenommen. Auf diese Weise kann die Matrize 27 bis zum Berühren der Stirnseite an der Trennwand 30 geschlossen werden, wodurch der Mündungsquerschnitt 29 vollständig abgesperrt ist.
  • Der Sammelraum 26 und die als Ventilglied fungierende Matrize 27 bilden gemeinsam das Abblaseventil 19. Auch die Leitschaufeln 31 sind dem Abblaseventil zuzuordnen. Gegebenenfalls kann auf die Leitschaufeln aber auch verzichtet werden, wenn der Sammelraum 26 über den Düsenumfang 29 spiralenförmig gestaltet ist.
  • In 3 ist eine Ausführungsvariante der motorfernen Abgasturbine 9 im Schnitt dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau entspricht demjenigen aus dem Ausführungsbeispiel nach 2, jedoch mit dem Unterschied, dass die Matrize 27 unmittelbar an die Außenkante der Turbinenradschaufeln 25 angrenzt; ein gehäusefestes Bauteil zwischen Turbinenradschaufeln und Matrize 27, wie in 2 dargestellt, fehlt im Ausführungsbeispiel nach 3. Die Matrize 27 kann in Öffnungsposition so weit axial von der Trennwand 30 wegbewegt werden, dass die Leitschaufeln 31, die an der Trennwand befestigt sind und sich in Achsrichtung erstrecken, vollständig außerhalb der Aufnahmeöffnungen 32 in der Stirnseite der Matrize 27 liegen. In der axial am weitesten von der Trennwand 30 entfernten Position befindet sich die der Trennwand 30 zugewandte Stirnseite der Matrize 27 noch vor der Turbinen-Abströmseite 33, wodurch ein direkter Strömungsweg zwischen dem Sammelraum 26 und dem Turbinenausgang 34 für das Abgas aus dem Sammelraum 26 freigegeben ist. Diese zurückgezogene Position der Matrize 27 stellt die Abblasestellung dar, bei der das Abgas unter weitestgehender Umgehung der Turbinenradschaufeln unmittelbar zum Turbinenausgang 34 geleitet wird und aus der Turbine abströmt.
  • Die Matrize 27 kann jede beliebige Zwischenposition zwischen ihrer entferntesten Öffnungsstellung und der Schließposition einnahmen, was in 3 symbolhaft mit dem eingetragenen, veränderlichen Abstand h zwischen der Stirnseite der Matrize 27 und der Trennwand 30 bezeichnet ist. Als wichtige Positionen sind die Schließposition zu nennen, in der der Mündungsquerschnitt 29 von der Matrize versperrt ist, eine erste Öffnungsposition, in der der Mündungsquerschnitt 29 freigegeben ist, jedoch eine direkte Strömungsverbindung zwischen dem Sammelraum 26 und dem Turbinenausgang 34 von der Matrize versperrt ist, und eine zweite Öffnungs- bzw. Abblaseposition, in der die Matrize 27 so weit zurückgezogen ist, dass ihre Stirnseite noch nach der Turbinenrad-Abströmseite 33 liegt, wodurch ein unmittelbarer Strömungsweg zwischen Sammelraum und Turbinenausgang freigegeben ist.

Claims (9)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern (2, 3), die jeweils eine Abgasturbine (4, 9) in der Abgasleitung und einen Verdichter (5, 10) im Ansaugtrakt (7) umfassen, mit einem die motornahe Abgasturbine (4) überbrückenden Bypass (18) mit einem Abblaseventil (19), wobei die Abgasleitung den Turbinenausgang (34) der motornahen Abgasturbine (4) mit einer Abgasflut (23) in der motorfernen Abgasturbine (9) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (19) in das Turbinengehäuse (22) der motorfernen Abgasturbine (9) integriert ist und einen Sammelraum (26), in den der Bypass (18) einmündet und der mit dem Turbinenrad (24) in Verbindung steht, und ein verstellbares Ventilglied (27) im Mündungsquerschnitt (29) des Sammelraums (26) zum Turbinenrad (24) umfasst, wobei der Sammelraum (26) von der Abgasflut (23) separat ausgebildet ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied als eine im Turbinengehäuse (22) verschiebbare Matrize (27) ausgebildet ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (27) eine Stirnseite von Leitschaufeln (31) begrenzt, die im Mündungsquerschnitt (29) zwischen Sammelraum (26) und Turbinenrad (24) angeordnet sind.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (31) gehäusefest gehalten sind und in Aufnahmeöffnungen (32) im Ventilglied (27) aufnehmbar sind.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (26) über eine Trennwand von der Abgasflut (23) separiert ist, die sich bis zu den Turbinenradschaufeln (25) erstreckt.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (31) fest mit der Trennwand (30) verbunden sind.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (27) in Schließposition an die Trennwand (30) angrenzt und den Mündungsquerschnitt (29) zwischen Sammelraum (26) und Turbinenrad (24) versperrt.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (27) in Öffnungsstellung einen direkten Strömungsweg zwischen dem Sammelraum (26) und dem Turbinenausgang (34) unter Umgehung der Turbinenradschaufeln (25) freigibt.
  9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Ventilglieds (27) bis zum Turbinenrad-Abströmseite (33) unmittelbar an die Turbinenradschaufeln (25) angrenzt.
DE102005046507A 2005-09-29 2005-09-29 Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern Withdrawn DE102005046507A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005046507A DE102005046507A1 (de) 2005-09-29 2005-09-29 Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern
PCT/EP2006/008478 WO2007036279A1 (de) 2005-09-29 2006-08-30 Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten abgasturboladern
US12/079,934 US8209982B2 (en) 2005-09-29 2008-03-28 Internal combustion engine having two exhaust gas turbochargers connected in series

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005046507A DE102005046507A1 (de) 2005-09-29 2005-09-29 Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005046507A1 true DE102005046507A1 (de) 2007-04-05

Family

ID=37401464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005046507A Withdrawn DE102005046507A1 (de) 2005-09-29 2005-09-29 Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8209982B2 (de)
DE (1) DE102005046507A1 (de)
WO (1) WO2007036279A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007036933A1 (de) 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und zweiten Abgasturbolader
DE102007036931A1 (de) 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern
DE102007053778A1 (de) * 2007-11-12 2009-05-14 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor mit zwei Turboladern
DE102009036743A1 (de) 2009-08-08 2011-02-10 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine
DE102010023047A1 (de) 2010-06-08 2011-12-08 Daimler Ag Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012016167A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen sowie Kraftwagen mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine
CN115087796A (zh) * 2020-02-17 2022-09-20 三菱重工发动机和增压器株式会社 可变喷嘴装置、涡轮机以及涡轮增压器

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7644585B2 (en) * 2004-08-31 2010-01-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Multi-stage turbocharging system with efficient bypass
GB0521354D0 (en) * 2005-10-20 2005-11-30 Holset Engineering Co Variable geometry turbine
GB0615495D0 (en) 2006-08-04 2006-09-13 Cummins Turbo Tech Ltd Variable geometry turbine
DE102009007736A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats und Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses
DE102009018583A1 (de) * 2009-04-23 2010-10-28 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE112010002788T5 (de) * 2009-07-02 2012-08-23 Borgwarner Inc. Turbolader-Turbine
GB2474344B (en) * 2009-10-06 2016-01-27 Cummins Ltd Turbomachine
GB2474342A (en) * 2009-10-06 2011-04-13 Cummins Ltd Turbine nozzle component connection
DE102010053951B4 (de) * 2010-12-09 2021-12-09 Daimler Ag Turbine für einen Abgasturbolader
US8677749B2 (en) * 2011-01-28 2014-03-25 EcoMotors International Exhaust system for an internal combustion engine
CN102383877A (zh) * 2011-10-08 2012-03-21 康跃科技股份有限公司 可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置
US9010117B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Cummins Inc. Multi-stage turbocharger system with intercooling and aftercooling
DE102014216820B4 (de) * 2013-09-19 2021-09-23 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
US9790847B2 (en) 2014-04-07 2017-10-17 Cummins Inc. Multi-stage turbocharger system with off-engine low pressure stage
US10760437B2 (en) * 2016-09-30 2020-09-01 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger with ported turbine shroud

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4367626A (en) * 1979-07-16 1983-01-11 Schwartzman Everett H Turbocharger systems
DE3101131A1 (de) * 1981-01-15 1982-08-05 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Abgasturbolader und verfahren zur wirkungsgradverbesserung
EP0095853B1 (de) * 1982-05-28 1988-08-03 Holset Engineering Company Limited Turbine mit verstellbarem Zufuhrquerschnitt
US4776168A (en) * 1987-05-21 1988-10-11 Woollenweber William E Variable geometry turbocharger turbine
JPH0192531A (ja) * 1987-10-05 1989-04-11 Hitachi Ltd 可変容量排気タービン過給機
DE3734386A1 (de) * 1987-10-10 1989-04-20 Daimler Benz Ag Abgasturbolader fuer eine brennkraftmaschine
JP2539655B2 (ja) * 1988-01-25 1996-10-02 ヤンマーディーゼル株式会社 ツインタ―ボ式内燃機関
DE19615237C2 (de) * 1996-04-18 1999-10-28 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE19651498C1 (de) * 1996-12-11 1998-04-16 Daimler Benz Ag Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine
DE19838754C1 (de) * 1998-08-26 2000-03-09 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE19857234C2 (de) * 1998-12-11 2000-09-28 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Abgasrückführung
DE19905637C1 (de) * 1999-02-11 2000-08-31 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US6715288B1 (en) * 1999-05-27 2004-04-06 Borgwarner, Inc. Controllable exhaust gas turbocharger with a double-fluted turbine housing
DE10028751A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Daimler Chrysler Ag Abgasturbine
DE10028733A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Daimler Chrysler Ag Abgasturbine für einen Turbolader
DE10048105A1 (de) * 2000-09-28 2002-04-11 Daimler Chrysler Ag Angasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit variabler Turbinengeometrie
DE10048237A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-11 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader, aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren hierzu
DE10144663B4 (de) 2001-09-12 2005-11-03 Bayerische Motoren Werke Ag Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern mit Verdichterumgehung und Verfahren hierzu
DE10152803A1 (de) * 2001-10-25 2003-05-15 Daimler Chrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung
DE10222919B4 (de) * 2002-05-24 2007-12-20 Man Nutzfahrzeuge Ag Zweistufig aufgeladene Brennkraftmaschine
DE10231108A1 (de) * 2002-07-10 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Abgasturbine für Turbolader
EP1396619A1 (de) * 2002-09-05 2004-03-10 BorgWarner Inc. Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine
US7475540B2 (en) * 2002-11-19 2009-01-13 Holset Engineering Co., Limited Variable geometry turbine
US7207176B2 (en) * 2002-11-19 2007-04-24 Cummins Inc. Method of controlling the exhaust gas temperature for after-treatment systems on a diesel engine using a variable geometry turbine
US6931849B2 (en) * 2002-11-19 2005-08-23 Holset Engineering Company, Limited Variable geometry turbine
DE10260778A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-01 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102004039927A1 (de) * 2004-08-18 2006-02-23 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführeinrichtung
US7644585B2 (en) * 2004-08-31 2010-01-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Multi-stage turbocharging system with efficient bypass
DE102004051889A1 (de) * 2004-10-26 2006-05-11 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
GB0521354D0 (en) * 2005-10-20 2005-11-30 Holset Engineering Co Variable geometry turbine
DE102006001571A1 (de) * 2006-01-12 2007-08-02 Robert Bosch Gmbh Strömungsoptimierter Bypass für Strömungsmaschinen
DE102006019780A1 (de) * 2006-04-28 2007-11-08 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader in einer Brennkraftmaschine
US7828517B2 (en) * 2007-08-06 2010-11-09 Honeywell International, Inc. Variable-geometry turbocharger with asymmetric divided volute for engine exhaust gas pulse optimization
GB2461720B (en) * 2008-07-10 2012-09-05 Cummins Turbo Tech Ltd A variable geometry turbine
DE102009018583A1 (de) * 2009-04-23 2010-10-28 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007036933A1 (de) 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und zweiten Abgasturbolader
DE102007036931A1 (de) 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern
WO2009018896A1 (de) 2007-08-04 2009-02-12 Daimler Ag Brennkraftmaschine für ein kraftfahrzeug mit einem ersten und einem zweiten abgasturbolader
DE102007053778A1 (de) * 2007-11-12 2009-05-14 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor mit zwei Turboladern
DE102007053778B4 (de) * 2007-11-12 2017-12-07 Ford Global Technologies, Llc Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor mit zwei Turboladern
DE102009036743A1 (de) 2009-08-08 2011-02-10 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine
WO2011018135A1 (de) 2009-08-08 2011-02-17 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine
US8793997B2 (en) 2009-08-08 2014-08-05 Daimler, Ag Internal combustion engine
DE102010023047A1 (de) 2010-06-08 2011-12-08 Daimler Ag Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012016167A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen sowie Kraftwagen mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine
CN115087796A (zh) * 2020-02-17 2022-09-20 三菱重工发动机和增压器株式会社 可变喷嘴装置、涡轮机以及涡轮增压器
CN115087796B (zh) * 2020-02-17 2024-02-23 三菱重工发动机和增压器株式会社 可变喷嘴装置、涡轮机以及涡轮增压器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007036279A1 (de) 2007-04-05
US20080223039A1 (en) 2008-09-18
US8209982B2 (en) 2012-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005046507A1 (de) Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern
EP1274928B1 (de) Turbolader-einrichtung für eine brennkraftmaschine
DE10212675B4 (de) Abgasturbolader in einer Brennkraftmaschine
EP1778966B1 (de) Brenkraftmaschine mit einem abgasturbolader und einer abgasrückfüreinrichtung
EP1718851B1 (de) Brennkraftmaschine mit zwei abgasturboladern
DE19816645B4 (de) Abgasturboladerturbine
DE102006019780A1 (de) Abgasturbolader in einer Brennkraftmaschine
EP3141735B1 (de) Brennkraftmaschine mit booster
DE102004035044A1 (de) Verdichter in einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Verdichters
EP1639245B1 (de) Brennkraftmaschine mit einem verdichter im ansaugtrakt und verfahren hierzu
DE10158874A1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE102006014934A1 (de) Brennkraftmaschine mit zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern
DE102005062682A1 (de) Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine und Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE19630224A1 (de) Motorbremsvorrichtung
EP1673525B1 (de) Verdichter im ansaugtrakt einer brennkraftmaschine
DE102006015253A1 (de) Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Turbinen im Abgasstrang
DE102009045681A1 (de) Verbrennungsmotor mit Aufladeeinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE10352712A1 (de) Mehrstufige Luftversorgungseinrichtung mit Zweistrom-Maschine
WO2004031552A2 (de) Brennkraftmaschine mit einem abgasturbolader und einer abgasrückführeinrichtung
DE102007017847A1 (de) Mehrstufiger Turbolader und Brennkraftmaschine
DE10244536A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Verdichter und Verfahren hierzu
DE102007021934A1 (de) Ladervorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine
DE112004001010B4 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasrückführsystem und Pulskonverter im Auslasssystem
DE102005019939A1 (de) Verdichter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine
WO2019137727A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120223

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee