DE102006039064B4 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einer Turbine zur Entspannung eines einen Motor der Brennkraftmaschine verlassenden Abgasstroms, und mit einem Verdichter zur Verdichtung eines dem Motor der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluftstroms, wobei die Turbine ein Zuströmgehäuse (10), einen Düsenring (11), einen Turbinenrotor (12) und einen Diffusor (13) aufweist, die einen Abgasströmungskanal der Turbine definieren, und wobei das Zuströmgehäuse (10), der Düsenring (11) und der Diffusor (13) weiterhin einen Ringkanal (20) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zuströmgehäuse (10) mindestens ein Kanal (21) integriert ist, der den Ringkanal (20) mit der Umgebung der Turbine verbindet, und dass in den Diffusor (13) oder in einen den Turbinenrotor (12) radial außen begrenzenden Abdeckring (15) mindestens ein Kanal (22) integriert ist, der den Ringkanal (20) mit einem von dem Diffusor (13) bereitgestellten Abschnitt (19) des Abgasströmungskanals verbindet, wobei über die in das Zuströmgehäuse (10) und den Diffusor (13) oder den Abdeckring (15) eingebrachten Kanäle (21, 22) Umgebungsluft der Turbine ansaugbar und über den Ringkanal (20) in den vom Diffusor (13) bereitgestellten Abschnitt (19) des Abgasströmungskanals einleitbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Zur Steigerung des Wirkungsgrads von Brennkraftmaschinen ist bereits bekannt, Brennkraftmaschinen mit einer Abgasaufladung auszurüsten. Bei einer Abgasaufladung bzw. Turboaufladung wird aus einem Motor abgeleitetes Abgas in einer Turbine eines Abgasturboladers entspannt, wobei die Turbine einen Verdichter des Abgasturboladers antreibt, in welchem dem Motor zuzuführende Verbrennungsluft verdichtet wird. Über eine derartige Abgasaufladung bzw. Turboaufladung kann der Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen gesteigert werden.
  • Aus der DE 101 25 250 C1 ist eine Turbine eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine bekannt, die ein Zuströmgehäuse, einen Diffusor, einen Düsenring sowie einen Turbinenrotor umfasst, die einen Abgasströmungskanal der Turbine begrenzen. Der Düsenring ist stromabwärts des Zuströmgehäuses, der Turbinenrotor ist stromabwärts des Düsenrings und der Diffusor ist stromabwärts des Turbinenrotors angeordnet, wobei der Turbinenrotor radial außen von einem Abdeckring begrenzt ist, der eine radial außenliegende Wand des Abgasströmungskanals zwischen dem Düsenring und dem Diffusor ergänzt. Das Zuströmgehäuse sowie der Diffusor begrenzen zusammen mit dem Düsenring und dem Abdeckring einen Ringkanal, der vom Abgasströmungskanal getrennt ist und den Abgasströmungskanal in einem Axialbereich desselben radial außen umschließt.
  • Weiterhin wird auf die DE 869 711 B verwiesen, die eine Belüftungsanordnung für Abgasturbinen offenbart.
  • Im Betrieb des Abgasturboladers sind insbesondere solche Baugruppen bzw. Abschnitte von Baugruppen, die den Abgasströmungskanal begrenzen, hohen Temperaturen ausgesetzt, weshalb es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, diese Baugruppen bzw. Baugruppenabschnitte zu kühlen bzw. zu isolieren. Bislang kommen hierzu als separate Einrichtungen ausgebildete Kühleinrichtungen zum Einsatz, wodurch ein relativ komplexer Aufbau der Turbine eines Abgasturboladers verursacht wird.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.
  • Dieses Problem wird durch einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist in das Zuströmgehäuse mindestens ein Kanal integriert, der den Ringkanal mit der Umgebung der Turbine verbindet, und dass in den Diffusor oder in einen den Turbinenrotor radial außen begrenzenden Abdeckring mindestens ein Kanal integriert ist, der den Ringkanal mit einem von dem Diffusor bereitgestellten Abschnitt des Abgasströmungskanals verbindet, wobei über die in das Zuströmgehäuse und den Diffusor oder den Abdeckring eingebrachten Kanäle Umgebungsluft der Turbine ansaugbar und über den Ringkanal in den vom Diffusor bereitgestellten Abschnitt des Abgasströmungskanals einleitbar ist.
  • Über die in das Zuströmgehäuse sowie den Diffusor integrierten Kanäle kann eine effektive Kühlung von heißen Bauteilen bzw. Bauteilabschnitten der Turbine des Abgasturboladers mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln realisiert werden. Sollten im Bereich der Turbine bzw. des Abgasturboladers Undichtigkeiten auftreten, so wird sich gegebenenfalls in der Umgebung der Turbine ansammelndes Abgas abgesaugt und dem Diffusor des Abgasturboladers zugeführt.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1: einen ausschnittsweisen, schematisierten Querschnitt durch eine Turbine eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine;
  • Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung am Beispiel eines Abgasturboladers beschrieben, der eine als Axialturbine ausgebildete Turbine umfasst. Der prinzipielle Aufbau einer Axialturbine eines Abgasturboladers ist bereits aus der DE 101 25 250 C1 bekannt, auf deren Offenbarungsgehalt hier explizit Bezug genommen wird. Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei radial durchströmten Turbinen zum Einsatz kommen kann.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Turbine eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers am radial außenliegenden Ende eines sich in Axialrichtung erstreckenden Abgasströmungskanals, der von einem Zuströmgehäuse 10, einem Düsenring 11, einem Turbinenrotor 12 und einem Diffusor 13 gebildet ist. Vom Turbinenrotor 12 ist in 1 ein radial außen liegender Abschnitt einer Laufschaufel 14 gezeigt, wobei der Turbinenrotor 12 bzw. die Laufschaufeln 14 desselben am radial außen liegenden Ende des Abgasströmungskanals von einem Abdeckring 15 begrenzt ist, der zwischen dem Düsenring 11 und dem Diffusor 13 positioniert ist und radial außen eine Wandung des Abgasströmungskanals ergänzt.
  • Der sich in Axialrichtung erstreckende Abgasströmungskanal der Turbine setzt sich demzufolge aus insgesamt vier Abschnitten zusammen, wobei ein erster Abschnitt 16 vom Zuströmgehäuse 10, ein zweiter Abschnitt 17 vom Düsenring 11, ein dritter Abschnitt 18 vom Turbinenrotor 12 samt Abdeckring 15 und ein vierter Abschnitt 19 vom Diffusor 13 bereitgestellt wird.
  • Wie 1 entnommen werden kann, begrenzen das Zuströmgehäuse 10, der Diffusor 13, der Düsenring 11 sowie der Abdeckring 15 weiterhin einen Ringkanal 20, der bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbinen von Abgasturboladern vom Abgasströmungskanal vollständig getrennt ist und den Abgasströmungskanal in einem Axialbereich desselben radial außen umschließt.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist in das Zuströmgehäuse 10 mindestens ein Kanal 21 integriert, der den Ringkanal 20 mit der Umgebung der Turbine verbindet.
  • Weiterhin ist in den Diffusor 13 oder in den Abdeckring 15 mindestens ein Kanal 22 integriert, der den Ringkanal 20 mit dem von Diffusor 13 bereitgestellten Abschnitt 19 des Abgasströmungskanals verbindet.
  • Im Betrieb herrscht im vom Diffusor 13 bereitgestellten Abgasströmungskanalabschnitt 19 relativ zum Umgebungsdruck der Turbine des Abgasturboladers ein Unterdruck, weshalb im Sinne der in 1 eingezeichneten Pfeile Umgebungsluft über den oder jeden Kanal 21 in den Ringkanal 20 und vom Ringkanal 20 über den oder jeden Kanal 22 in den Abgasströmungskanalabschnitt 19 des Diffusors 13 gesaugt wird.
  • Mit der angesaugten, relativ kalten Umgebungsluft können insbesondere Komponenten des Düsenrings 11 sowie der Abdeckring 15 gekühlt werden. Dann, wenn der Abgasturbolader eine Undichtigkeit aufweist, und sich in der Umgebung der Turbine Abgas sammelt, so wird dieses Abgas angesaugt und dem Diffusor 13 der Turbine des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zugeführt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Zuströmgehäuse
    11
    Düsenring
    12
    Turbinenrotor
    13
    Diffusor
    14
    Laufschaufel
    15
    Abdeckring
    16
    erster Abgasströmungskanalabschnitt
    17
    zweiter Abgasströmungskanalabschnitt
    18
    dritter Abgasströmungskanalabschnitt
    19
    vierter Abgasströmungskanalabschnitt
    20
    Ringkanal
    21
    Kanal
    22
    Kanal

Claims (1)

  1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einer Turbine zur Entspannung eines einen Motor der Brennkraftmaschine verlassenden Abgasstroms, und mit einem Verdichter zur Verdichtung eines dem Motor der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluftstroms, wobei die Turbine ein Zuströmgehäuse (10), einen Düsenring (11), einen Turbinenrotor (12) und einen Diffusor (13) aufweist, die einen Abgasströmungskanal der Turbine definieren, und wobei das Zuströmgehäuse (10), der Düsenring (11) und der Diffusor (13) weiterhin einen Ringkanal (20) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zuströmgehäuse (10) mindestens ein Kanal (21) integriert ist, der den Ringkanal (20) mit der Umgebung der Turbine verbindet, und dass in den Diffusor (13) oder in einen den Turbinenrotor (12) radial außen begrenzenden Abdeckring (15) mindestens ein Kanal (22) integriert ist, der den Ringkanal (20) mit einem von dem Diffusor (13) bereitgestellten Abschnitt (19) des Abgasströmungskanals verbindet, wobei über die in das Zuströmgehäuse (10) und den Diffusor (13) oder den Abdeckring (15) eingebrachten Kanäle (21, 22) Umgebungsluft der Turbine ansaugbar und über den Ringkanal (20) in den vom Diffusor (13) bereitgestellten Abschnitt (19) des Abgasströmungskanals einleitbar ist.
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