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Die
Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Abgasturbolader
werden sowohl bei fremdgezündeten
als auch bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen zur Erhöhung
der Zylinderladung eingesetzt. Die Erhöhung der Zylinderladung kann
zu einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine führen.
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Abgasturbolader
umfassen in der Regel zwei Strömungsmaschinen,
eine Turbine und einen Verdichter, die über eine Welle miteinander
drehfest gekoppelt sind. Die Turbine wird über das in ihr expandierende
Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Der Verdichter wird von
der Turbine über
die feste Welle angetrieben. Vom Verdichter wird Verbrennungsluft
angesaugt und komprimiert. Der Abgasturbolader und/oder seine Peripherie
sind so zu gestalten, dass der Brennkraftmaschine in jedem Betriebspunkt
ausreichend Luft zur Verfügung
steht.
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Der
Abgasturbolader reagiert aufgrund seines Massenträgheitsmomentes
bei plötzlicher
Steigerung der Last und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine
verzögert.
Dieses verzögerte
Ansprechverhalten ist unter dem Schlagwort "Turboloch" bekannt und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Abgasturbo lader der Brennkraftmaschine für den entsprechenden
Betriebspunkt zu wenig Verbrennungsluft zur Verfügung stellt.
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Wird
der Abgasturbolader für
den Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine ausgelegt, so ist er
in der Regel für
ein schnelles Ansprechen im unteren und mittleren Last- und Drehzahlbereich
zu groß ausgelegt.
Mit unterschiedlichen Strategien wird versucht das Ansprechverhalten
des Abgasturboladers im gesamten Betriebsbereich zu verbessern.
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Einer
dieser Ansätze
geht aus der gattungsgemäßen Druckschrift
DE 25 50 054 A1 hervor,
die einen Abgasturbolader offenbart, in dessen Gehäuse ein
erstes und ein zweites Turbinenrad, sowie ein erstes und ein zweites
Verdichterrad untergebracht sind. Das erste Turbinenrad und das
erste Verdichterrad sind über
eine erste Welle drehfest miteinander verbunden. Eine zweite Welle
verbindet das zweite Turbinenrad und das zweite Verdichterrad drehfest
miteinander. Die erste Welle ist drehbar in der zweiten Welle aufgenommen,
während
die zweite Welle drehbar im Gehäuse
gelagert ist. Sowohl die Turbinen- als auch die Verdichterräder sind
nebeneinander in einer Reihe angeordnet. Die beiden Turbinenräder sind
so in einer Reihe angeordnet, dass beide Turbinenräder gemeinsam
mit einer bestimmten, steuerbaren Abgasmenge beaufschlagbar sind. Die
beiden Turbinenräder
sind nicht unabhängig
voneinander betreibbar. So ist zum Beispiel kein Turbinenrad stillzulegen,
während
das andere in Betrieb ist.
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Eine
Baugruppe bestehend aus einem Turbinenrad, einem Verdichterrad und
einer zugehörigen Welle
ist üblicherweise
und im Folgenden mit dem Begriff „Laufzeug" bezeichnet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Abgasturbolader mit mindestens zwei
Laufzeugen bereitzustellen, der sich sowohl durch eine kompakte
Gestaltung als auch durch eine variable Betriebsweise der Laufzeuge
auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Abgasturbolader weist
in seinem Gehäuse
einen Abgasführungsabschnitt
auf. Im Abgasführungsabschnitt
sind ein erstes und ein zweites Turbinenrad angeordnet. Über einen
ersten Einströmkanal
ist Abgas auf das erste Turbinenrad leitbar. Über einen zweiten Einströmkanal ist
Abgas auf das zweite Turbinenrad leitbar. Der Abgasturbolader weist
weiterhin in seinem Gehäuse einen
Frischluftführungsabschnitt
und einen Lagerabschnitt auf. Im Frischluftabschnitt sind ein erstes und
ein zweites Verdichterrad vorgesehen. Im Lagerabschnitt sind eine
erste und eine zweite Welle vorgesehen. Die erste Welle stellt eine
drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Turbinenrad und dem ersten
Verdichterrad her. Die zweite Welle stellt eine drehfeste Verbindung
zwischen dem zweiten Turbinenrad und dem zweiten Verdichterrad her.
Eine Baugruppe bestehend aus dem ersten Turbinenrad, dem ersten
Verdichterrad und der ersten Welle ist im Folgenden als erstes Laufzeug
bezeichnet. Die Baugruppe bestehend aus dem zweiten Turbinenrad, dem
zweiten Verdichterrad und der zweiten Welle ist im Folgenden als
zweites Laufzeug bezeichnet.
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Damit
die Turbinenräder
unabhängig
voneinander von Abgas beaufschlagbar sind, ist erfindungsgemäß in mindestens
einem der Einströmkanäle mindestens
ein Steuerelement vorgesehen. Es kann auch in beiden Einströmkanälen je ein
Steuerelement angeordnet sein. Über
ein Steuerelement kann der entsprechende Einströmkanal geöffnet, teilweise geöffnet oder
geschlossen werden. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, einen
der beiden Einströmkanäle zu schließen, so
dass Abgas nur auf das Turbinenrad strömen kann, dessen Einströmkanal geöffnet ist.
Der Einströmkanal
kann auch nur teilweise geöffnet
sein, so dass nur ein Teil des Abgases durch diesen Einströmkanal strömt und das
entsprechende Turbinenrad entsprechend beaufschlagt wird. Der übrige Teil
des Abgases strömt
durch den anderen Einströmkanal
und beaufschlagt das andere Turbinenrad. Durch die variable Steuerung
des Abgases aufgrund der in den Einströmkanälen vorgesehenen Steuerelemente
ist eine variable Beaufschlagung der Turbinenräder möglich, wodurch sich eine variable Betriebsweise
der Laufzeuge ergibt.
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In
einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 mündet im Abgasführungsabschnitt
ein zweiter Abgasausströmkanal
in den ersten Einströmkanal
ein, wodurch eine kompakte Gestaltung erzielbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist zur kompakten Gestaltung
im Frischluftführungsabschnitt
ein erster Verdichterradrücken
des ersten Verdichterrades einem zweiten Verdichterradrücken des
zweiten Verdichterrades zugewandt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist zur Vermeidung
von Strömungsverlusten in
einem zwischen dem ersten Verdichterradrücken und dem zweiten Verdichterradrücken gebildeten Spalt
ein ringförmiger
Gehäusesteg
vorgesehen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 5 sind im Frischluftführungsabschnitt
ein dem zweiten Verdichterrad zugewandter Endbereich des zweiten
Ansaugkanals und das zweite Verdichterrad koaxial ausgeführt. Dies
ermöglicht
eine Ver meidung von Strömungsverlusten
bei der Anströmung
des zweiten Verdichterrades.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 6 mündet im Frischluftführungsabschnitt
ein zweiter Frischluftaustrittskanal in einen ersten Frischluftaustrittskanal
ein. Dies trägt
weiterhin zur kompakten Gestaltung bei.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist zur kompakten Gestaltung
im Frischluftführungsabschnitt
ein Verdichterradaustrittsbereich des ersten Verdichterrades nahe
einem Verdichterradeintrittsbereich des zweiten Verdichterrades
vorgesehen. Um Strömungsverluste
klein zu halten, ist ein erster Abstand zwischen dem Verdichterradaustrittsbereich
des ersten Verdichterrades und dem Verdichterradeintrittsbereich
des zweiten Verdichterrades vorgesehen. Dieser erste Abstand ist
in der Größe einer
Wandstärke
des ersten Ansaugkanals ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist zur kompakten Gestaltung
im Abgasführungsabschnitt
ein Turbinenradaustrittsbereich des zweiten Turbinenrades nahe einem
Turbinenradeintrittsbereich des ersten Turbinenrades vorgesehen. Um
auch im Abgasführungsabschnitt
Strömungsverluste
klein zu halten, ist ein zweiter Abstand zwischen dem Turbinenradaustrittsbereich
des zweiten Turbinenrades und dem Turbinenradeintrittsbereich des ersten
Turbinenrades vorgesehen. Dieser zweite Abstand ist in der Größe einer
Wandstärke
des ersten Einströmkanals
ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 9 weisen zur Steuerung
angesaugter Frischluft im Frischluftführungsabschnitt angeordnete Frischluftaustrittskanäle Steuerelemente auf.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist das Steuerelement
in Form eines Ventils oder einer Klappe ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 11 ist an einer ersten
Welle eine erste Bremsvorrichtung vorgesehen. Damit ist die erste
Welle unabhängig
von der zweiten Welle anzuhalten oder in ihrer Drehzahl beeinflussbar.
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In
einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 12 ist an der zweiten
Welle eine zweite Bremsvorrichtung vorgesehen. Damit ist die zweite Welle
unabhängig
von der ersten Welle anzuhalten oder in ihrer Drehzahl beeinflussbar.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen
Frischluftführungsabschnitt
einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
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2 einen
Abgasführungsabschnitt
der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
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4 eine
schematisierte Darstellung des Frischluftführungsabschnitts einer dritten
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
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5a eine
schematisierte Darstellung des Abgasführungsabschnitts der dritten
Ausführungsform
des Abgasturboladers und
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5b eine
schematisierte Darstellung des Abgasführungsabschnitts einer vierten
Ausführungsform
des Abgasturboladers.
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In
den Figuren sind alle gleichen oder gleich wirkenden Bauteile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine
Brennkraftmaschine weist einen Ansaugtrakt und einen Abgasstrang
auf. Die Brennkraftmaschine ist zum Beispiel als Ottomotor ausgeführt. Der
Brennkraftmaschine ist ein Abgasturbolader 1 zugeordnet.
Der Abgasturbolader 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches
in einen Frischluftführungsabschnitt 3,
einen Abgasführungsabschnitt 4 und
einen Lagerabschnitt 5 untergliedert ist. Der Frischluftführungsabschnitt 3 ist
dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeordnet, während der
Abgasführungsabschnitt 4 dem
Abgasstrang der Brennkraftmaschine zugeordnet ist.
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In 1 ist
der Frischluftführungsabschnitt 3 in
einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 dargestellt.
Im Frischluftführungsabschnitt 3 sind
ein erstes Verdichterrad 6 und ein zweites Verdichterrad 7 vorgesehen.
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Der
Frischluftführungsabschnitt 3 weist
ferner einen ersten Ansaugkanal 8 auf. Stromab des ersten
Ansaugkanals 8 ist ein erster Frischluftspiralkanal 9 vorgesehen,
welcher in einen ersten Frischluftaustrittskanal 10 mündet. Das
erste Verdichterrad 6 ist im ersten Frischluftspiralkanal 9 angeordnet.
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Das
erste Verdichterrad 6 ist als Niederdruckverdichterrad
ausgebildet. Es weist einen ersten Verdichterradrücken 14, einen
ersten Verdichterradeintrittsbereich 15 und einen ersten
Verdichterradaustrittsbereich 16 auf. Der erste Verdichterradeintrittsbereich 15 ist
dem ersten Ansaugkanal 8 zugewandt. Der erste Verdichterradaustrittsbereich 16 ist dem
ersten Frischluftaustrittskanal 10 zugewandt.
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Der
Frischluftführungsabschnitt 3 weist
weiterhin einen zweiten Ansaugkanal 11 auf. Stromab des
zweiten Ansaugkanals 11 ist ein zweiter Frischluftspiralkanal 12 angeordnet,
welcher in einen zweiten Frischluftaustrittskanal 13 mündet.
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Das
zweite Verdichterrad 7 ist im zweiten Frischluftspiralkanal 12 vorgesehen
und bevorzugt als Hochdruckverdichterrad ausgebildet. Das zweite Verdichterrad 7 weist
einen zweiten Verdichterradrücken 17,
einen zweiten Verdichterradeintrittsbereich 18 und einen
zweiten Verdichterradaustrittsbereich 19 auf. Der zweite
Verdichterradeintrittsbereich 18 ist dem zweiten Ansaugkanal 11 zugewandt,
während der
zweite Verdichterradaustrittsbereich 19 dem zweiten Frischluftaustrittskanal 13 zugewandt
ist.
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Dem
ersten Verdichterrad 6 ist eine erste Welle 20 zugeordnet.
Dem zweiten Verdichterrad 7 ist eine zweite Welle 21 zugeordnet.
Die erste Welle 20 ist in der zweiten Welle 21 drehbar
gelagert. Die zweite Welle 21 ist im Lagerabschnitt 5 drehbar
gelagert.
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Das
erste Verdichterrad 6 und das zweite Verdichterrad 7 sind
so angeordnet, dass der erste Verdichterradrücken 14 dem zweiten
Verdichterradrücken 17 zugewandt
ist. Zwischen dem ersten Verdichterradrücken 14 und dem zweiten
Verdichterradrücken 17 ist
ein Spalt 22 vorgesehen. Um Strömungsverluste klein zu halten,
ist im Spalt 22 ein ringförmiger Gehäusesteg 23 ausgebildet.
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Stromab
des ersten Verdichterradaustrittsbereiches 16 ist eine
Abzweigung X vorgesehen, an der der zweite Ansaugkanal 11 mit
dem ersten Frischluftaustrittskanal 10 zusammengeführt ist.
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Aufgrund
der bauraumoptimierten Anordnung der beiden Verdichterräder 6, 7 ist
der zweite Ansaugkanal 11 bogenförmig ausgebildet.
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Ein
dem Verdichterrad 7 zugewandter Endbereich 11a des
zweiten Ansaugkanals 11 und der erste Ansaugkanal 8 sind
koaxial ausgeführt.
Dadurch können
Strömungsverluste
bei der Anströmung
des zweiten Verdichterrades 7 vermieden werden.
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Der
zweite Frischluftaustrittskanal 13 mündet stromab der Abzweigung
X in den ersten Frischluftaustrittskanal 10.
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In 2 ist
ein Abgasführungsabschnitt 4 des
Abgasturboladers 1 in der ersten Ausführungsform dargestellt. Im
Abgasführungsabschnitt 4 sind ein
erstes Turbinenrad 24 und ein zweites Turbinenrad 25 vorgesehen.
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Der
Abgasführungsabschnitt 4 weist
einen ersten Einströmkanal 26 auf.
Stromab des ersten Einströmkanals 26 ist
ein erster Abgasspiralkanal 27 vorgesehen, welcher in einen
ersten Abgasaustrittskanal 28 mündet. Das erste Turbinenrad 24 ist
im ersten Abgasspiralkanal 27 angeordnet.
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Das
erste Turbinenrad 24 ist bevorzugt als Niederdruckturbinenrad
ausgebildet und weist einen ersten Turbinenradrücken 32, einen ersten
Turbinenradeintrittsbereich 33 und einen ersten Turbinenradaustrittsbereich 34 auf.
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Der
erste Turbinenradeintrittsbereich 33 ist dem ersten Einströmkanal 26 zugewandt.
Der erste Turbinenradaustrittsbereich 34 ist dem ersten
Abgasaustrittskanal 28 zugewandt.
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Des
Weiteren weist der Abgasführungsabschnitt 4 einen
zweiten Einströmkanal 29 auf.
Stromab des zweiten Einströmkanals 29 ist
ein zweiter Abgasspiralkanal 30 vorgesehen, welcher in
einen zweiten Abgasaustrittskanal 31 mündet. Das zweite Turbinenrad 25 ist
im zweiten Abgasspiralkanal 30 positioniert.
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Das
zweite Turbinenrad 25 ist bevorzugt als Hochdruckturbinenrad
ausgebildet. Es weist einen zweiten Turbinenradrücken 35, einen zweiten
Turbinenradeintrittsbereich 36 und einen zweiten Turbinenradaustrittsbereich 37 auf.
Der zweite Turbinenradeintrittsbereich 36 ist dem zweiten
Einströmkanal 29 zugewandt.
Der zweite Turbinenradaustrittsbereich 37 ist dem zweiten
Abgasaustrittskanal 31 zugewandt.
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Stromauf
des zweiten Turbinenradeintrittsbereiches 36 ist eine Abzweigung
Y des zweiten Einströmkanals 29 vom
ersten Einströmkanal 26 vorgesehen.
Stromab dieser Abzweigung Y ist im ersten Einströmkanal 26 ein erstes
Steuerelement 40 angeordnet. Über das Steuerelement 40 kann
der erste Einströmkanal 26 geschlossen
beziehungsweise geöffnet
werden. Um Strömungsverluste
gering zu halten, ist das Steuerelement 40 nahe dem zweiten
Einströmkanal 29 in
den ersten Einströmkanal 26 anzuordnen.
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Das
Steuerelement 40 ist als Klappe ausgeführt, wobei die Klappe im Gehäuse 2 drehbar
gelagert ist. Ebenso könnte
das Steuerelement 40 auch als Ventil, zum Beispiel als
ein Druckventil in Form eines Einzelventils ausgeführt sein,
wobei der Einströmkanal 26 zum
Beispiel in Abhängigkeit
eines Druckes im Einströmkanal 26 vom
Ventil geöffnet oder geschlossen
werden kann. Die Arbeitsweise des Ventils könnte der dem Sitzventilprinzips
entsprechen.
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Der
zweite Abgasaustrittskanal 31 mündet stromab des ersten Steuerelementes 40 in
den ersten Einströmkanal 26 ein.
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Dem
ersten Turbinenrad 24 ist die erste Welle 20 zugeordnet.
Das erste Turbinenrad 24 ist über die erste Welle 20 mit
dem ersten Verdichterrad 6 drehfest verbunden. Das erste
Turbinenrad 24, das erste Verdichterrad 6 und
die erste Welle 20 werden als Baugruppe zusammengefasst
im Folgenden als erstes Laufzeug 38 bezeichnet.
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Dem
zweiten Turbinenrad 25 ist die zweite Welle 21 zugeordnet.
Das zweite Turbinenrad 25 ist über die zweite Welle 21 mit
dem zweiten Verdichterrad 7 drehfest verbunden. Das zweite
Turbinenrad 25, das zweite Verdichterrad 7 und
die zweite Welle 21 werden als Baugruppe zusammengefasst
im Folgenden als zweites Laufzeug 39 bezeichnet.
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Im
Betrieb der Brennkraftmaschine strömt Abgas über den Abgasstrang in den
Abgasführungsabschnitt 4.
Wird der erste Einströmkanal 26 an
der Abzweigung Y über
das erste Steuerelement 40 gesperrt, strömt das Abgas
vollständig
in den zweiten Einströmkanal 29.
Das zweite Turbinenrad 25 wird in eine Drehbewegung versetzt.
Diese Drehbewegung wird über
die zweite welle 21 auf das zweite Verdichterrad 7 übertragen,
so dass mit Hilfe des zweiten Verdichterrades 7 Verbrennungsluft
angesaugt und verdichtet wird. Diese Position des ersten Steuerelementes 40 wird
im Weiteren als Sperrposition bezeichnet.
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Das
Abgas strömt über das
zweite Turbinenrad 25 in den zweiten Abgasaustrittskanal 31.
Stromab des ersten Steuerelement es 40 strömt es vom zweiten
Abgasaustrittskanal 31 weiter in den ersten Einströmkanal 26.
Das erste Turbinenrad 24 wird in eine Drehbewegung versetzt.
Diese Drehbewegung wird über
die erste Welle 20 auf das erste Verdichterrad 6 übertragen,
so dass mit Hilfe des ersten Verdichterrades 6 Verbrennungsluft
angesaugt und verdichtet wird.
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Die
Sperrposition des ersten Steuerelementes 40 ist bevorzugt
bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine einzustellen.
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Bei
mittleren Lasten und Drehzahlen oder im Volllastbereich der Brennkraftmaschine
wird der erste Einströmkanal 26 vom
Steuerelement 40 stromab der Abzweigung Y ganz oder teilweise
freigegeben, so dass ein Teil des Abgases im ersten Einströmkanal 26 weiter
und der übrige
Teil in den zweiten Einströmkanal 29 strömen kann.
Der eine Teil des Abgases strömt
aus dem ersten Einströmkanal 26 weiter und
beaufschlagt das erste Turbinenrad 24, so dass das erste
Laufzeug 38 in eine Drehbewegung versetzt wird. Der andere
Teil des Abgases strömt
aus dem zweiten Einströmkanal 29 weiter
und beaufschlagt das zweite Turbinenrad 25, so dass das
zweite Laufzeug 39, gleichzeitig mit dem ersten Laufzeug 38,
in eine Drehbewegung versetzt wird.
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Über das
erste Steuerelement 40 kann das Abgas den Anforderungen
der Brennkraftmaschine entsprechend auf die beiden Turbinenräder 24, 25 verteilt
werden. Ob der erste Einströmkanal 26 vom ersten
Steuerelement 40 ganz oder nur teilweise freigegeben wird,
ist von dem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine abhängig.
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Es
kann auch ein zweites Steuerelement 41 im zweiten Einströmkanal 29 angeordnet
sein, so dass der zweite Einström kanal 29 sperrbar
ist.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers
ist in 3 dargestellt. Ein Frischluftführungsabschnitt 3 weist
einen ersten Verdichterradaustrittsbereich 16 des ersten Verdichterrades 6 nahe
einem zweiten Verdichterradeintrittsbereich 18 des zweiten
Verdichterrades 7 auf. Zwischen dem ersten Verdichterrad 6 und
dem zweiten Verdichterrad 7 ist ein erster Abstand 46 vorgesehen,
der in etwa die Größe einer
Wandstärke
WE des ersten Frischluftaustrittskanals 10 aufweist.
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Es
ist sowohl im ersten Frischluftaustrittskanal 10 ein drittes
Steuerelement 42 als auch im zweiten Frischluftaustrittskanal 13 ein
viertes Steuerelement 43 vorgesehen.
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Wird
zum Beispiel zum Bewirken einer Stillsetzung des ersten Laufzeugs 38 über das
dritte Steuerelement 42 der erste Frischluftaustrittskanal 10 geschlossen,
kann die angesaugte Frischluft vollständig über das zweite Verdichterrad 7 in
den zweiten Frischluftaustrittskanal 13 weiterströmen.
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Ebenso
kann zum Bewirken einer Stillsetzung des zweiten Laufzeuges 39 über das
vierte Steuerelement 43 der zweite Frischluftaustrittskanal 13 geschlossen
werden. Die Frischluft kann vollständig im ersten Frischluftaustrittskanal 10 weiterströmen.
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Der
Abgasführungsabschnitt 4 weist
den ersten Turbinenradeintrittsbereich 33 nahe dem zweiten Turbinenradaustrittsbereich 37 auf.
Zwischen dem ersten Turbinenrad 24 und dem zweiten Turbinenrad 25 ist
ein zweiter Abstand 47 vorgesehen, der in etwa die Größe einer
Wandstärke
WA des ersten Einströmkanals 26 aufweist.
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Sowohl
an der ersten Welle 20 als auch an der zweiten Welle 21 ist
je eine Bremsvorrichtung 44 beziehungsweise 45 vorgesehen.
Damit ist jedes Laufzeug 38, 39 unabhängig voneinander
in seiner Drehzahl regulierbar.
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Im
Lagerabschnitt 5 ist die erste Welle 20 in der
zweiten Welle 21 mittels eines ersten Lagers 51 gelagert.
Die zweite Welle 21 ist mittels eines zweiten Lagers 52 im
Gehäuse 2 gelagert.
Die Lager 51, 52 können als Wälz- oder Gleitlager ein- oder
mehrteilig ausgeführt
sein.
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In 4 ist
ein Frischluftführungsabschnitt 3 einer
dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 dargestellt.
Der erste Ansaugkanal 8 und der zweite Ansaugkanal 11 sind
in einem Winkel α von
ungefähr
90° zueinander
vorgesehen. Die erste Welle 20 ist im zweiten Ansaugkanal 11 angeordnet.
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Stromauf
des ersten Verdichterrades 6 ist im ersten Ansaugkanal 8 ein
drittes Steuerelement 42 vorgesehen. Stromauf des zweiten
Verdichterrades 7 ist im zweiten Ansaugkanal 11 ein
viertes Steuerelement 43 vorgesehen. Stromauf der beiden
Steuerelemente 42, 43 ist eine Zusammenführung des
ersten Ansaugkanals 8 und des zweiten Ansaugkanals 11 in eine
Ansaugleitung 48 vorgesehen.
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Zum
Bewirken eine Stillsetzung zum Beispiel des ersten Laufzeuges 38 ist
das dritte Steuerelement 42 in eine Sperrposition bringbar,
so dass der erste Ansaugkanal 8 geschlossen ist. In der
Sperrposition des dritten Steuerelementes 42 strömt Frischluft
ausschließlich
oder zum überwiegenden
Teil in den zweiten Ansaugkanal 11.
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In 5a ist
der Abgasführungsabschnitt 4 der
dritten Ausführungsform
des Abgasturboladers 1 dargestellt. Die beiden Turbinenradrücken 32, 35 sind
koaxial und einander gegenüberliegend
angeordnet. Der erste Turbinenradeintrittsbereich 33 und der
zweite Turbinenradeintrittsbereich 36 sind einander zugewandt
angeordnet. Der erste Abgasaustrittskanal 28 ist neben
dem zweiten Abgasaustrittskanal 31 durch eine Trennwand 50 getrennt
vorgesehen.
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Stromauf
des ersten Turbinenradeintrittsbereiches 33 ist im ersten
Einströmkanal 26 das
erste Steuerelement 40 angeordnet. Stromauf des zweiten Turbinenradeintrittsbereiches 36 ist
im zweiten Einströmkanal 29 das
zweite Steuerelement 41 angeordnet. Stromauf der beiden
Steuerelemente 40, 41 ist eine Zusammenführung des
ersten Einströmkanals 26 und
des zweiten Einströmkanals 29 in
eine Abgasleitung 49 vorgesehen.
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Bei
einer Stillsetzung zum Beispiel des zweiten Laufzeuges 39 kann
mit Hilfe des zweiten Steuerelementes 41 der zweite Einströmkanal 29 gesperrt werden,
so dass Abgas nur in den ersten Einströmkanal 26 strömen kann.
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In 5b ist
der Abgasführungsabschnitt 4 einer
vierten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 dargestellt.
Zwei Turbinenräder 24, 25 sind
parallel zueinander angeordnet. Ein zweiter Abgasaustrittskanal 31 ist
zwischen dem ersten Turbinenrad 24 und dem zweiten Turbinenrad 25 vorgesehen.
Zur kompakten Gestaltung des Abgasführungsabschnittes 4 ist
der zweite Abgasaustrittskanal 31 abknickend ausgebildet.
Der Knickwinkel beträgt
in diesem Ausführungsbeispiel
90°.
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Da
der zweite Abgasaustrittskanal 31 zwischen dem ersten Turbinenrad 24 und
dem zweiten Turbinenrad 25 vorgesehen ist, ist eine erste
Welle 20 innerhalb des zweiten Abgasaustrittskanals 31 angeordnet.
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Stromauf
des ersten Turbinenrades 24 ist im ersten Einströmkanal 26 ein
erstes Steuerelement 40 vorgesehen. Stromauf des zweiten
Turbinenrades 25 ist im zweiten Einströmkanal 29 ein zweites
Steuerelement 41 vorgesehen.
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Die
in den 1 und 4 dargestellten Frischluftführungsabschnitte 3 können dem
entsprechenden, zur Verfügung
stehenden Bauraum angepasst, beliebig mit den in den 2, 5a und 5b dargestellten
Abgasführungsabschnitten 4 kombiniert
werden.
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Die
dargestellten Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Abgasturbolader
können
zu einer kompakten und leichten Bauweise des variabel betreibbaren
Abgasturboladers führen.
Durch die koaxiale Anordnung der Wellen ist nur ein Gehäuse des Abgasturboladers
notwenig. Dies kann neben der kompakten und leichten Bauweise zu
einer kostengünstigen
Bauweise führen.
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Eine
aufwendige Führung
zum Beispiel der Ansaugkanäle 8, 11 wie
sie beispielsweise bei mehreren Abgasturboladern notwendig ist,
entfällt.
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Ein
weiterer Vorteil eines kompakten Abgasturboladers zeigt sich bei
einem Einbau des Abgasturboladers in einem V-Motor. Der Abgasturbolader kann
bevorzugt zwischen V-förmig
angeordneten Zylindern vorgesehen sein.