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Stand der Technik
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Für die Aufladung von Verbrennungskraftmaschinen werden heute als Aufladeeinrichtungen überwiegend Abgasturbolader eingesetzt. Abgasturbolader umfassen einen Turbinenteil, welcher heißem Abgas, was unter hohem Druck steht, Energie entzieht sowie einen Verdichterteil, welche die Ansaugluft unter Ausnutzung der vom Turbinenteil zur Verfügung gestellten Energie komprimiert. Die komprimierte angesaugte Luft wird durch den Ansaugtrakt den einzelnen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine, sei es eine fremdgezündete, sei es eine selbstgezündete Verbrennungskraftmaschine, zugeleitet und gegebenenfalls in einem Ladeluftkühler abgekühlt, so dass der Füllungsgrad der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden kann. Im Automobilbereich, insbesondere zur Anwendung an Personenkraftwagen werden heute ausschließlich radiale Strömungsmaschinen eingesetzt.
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Um auch in Betriebsbereichen, die einem Teillastzustand entsprechen, gute Systemwirkungsgrade erzielen zu können, werden heute Turbinenteile mit variabler Leitbeschaufelung eingesetzt anstelle von Turbinenteilen, die mit einem waste-gate geregelt werden. Bei einer variablen Leitbeschaufelung sind konzentrisch um das Turbinenlaufrad des Turbinenteiles in Form eines Ringes angeordnete Leitschaufeln eingebaut, welche die Strömungsführung auf das Turbinenlaufrad beeinflussen. In der Regel sind die entlang des Umfangs eines Ringes angeordneten Leitschaufeln verdrehbar angeordnet und können über einen Verstellring um einen bestimmten Winkel verstellt werden. Auf diese Weise lässt sich am Turbinenteil für verschiedene Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine eine optimale Schaufelstellung anpassen. Ein Beispiel für eine variable Leitbeschaufelung ist zum Beispiel aus
EP 0 160 460 A2 bekannt.
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Aus der
FR 2 524 065 A1 ist eine Aufladeeinrichtung mit einem Turbinenteil bekannt, welcher einen Spiralkanal für einen Abgasstrom aufweist, der auf ein Turbinenlaufrad geleitet wird.
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Aus der
DE 43 15 474 C1 ist ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine bekannt, der eine Turbine mit einem Gehäuse und ein Laufrad umfasst, wobei das Gehäuse mindestens einen Spiralkanal mit einem an das Laufrad mündenden Ringspalt und eine Zunge mit einem Zungenende besitzt, die Anfang und Ende des Spiralkanales möglichst dicht über dem Laufrad trennt. Der Ringspalt ist in einem veränderbaren, jeweils an dem Zungenende beginnenden Sektor mit in dem Ringspalt angeordneten Verstellmitteln für die Zuströmung von Abgas auf das Laufrad mindestens teilweise absperrbar.
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Um eine Verstellbarkeit einer variablen Leitbeschaufelung im gesamten Temperaturspektrum, über welches sich die Abgastemperaturen erstrecken, zu gewährleisten, sind hohe Anforderungen an die Passungen, an denen die Leitschaufeln verdrehbar gelagert sind, zu stellen. Dies wiederum ist mit relativ hohen Herstellkosten verbunden. Die prinzipbedingt verbleibenden Spalte zwischen den einzelnen Leitschaufeln der variablen Leitbeschaufelung, welche um das Turbinenrad des Turbinenteiles herum angeordnet ist, und dem Gehäuse der Aufladeeinrichtung sorgen zudem für eine Sekundärströmung. Mit der Sekundärströmung geht eine Wirkungsgradeinbuße einher. Darüber hinaus kann es insbesondere in eng tolerierten Spalten zur Versottung kommen, die wiederum eine Schwergängigkeit des Verstellmechanismus zur Folge haben kann oder im Extremfall den Verstellmechanismus ganz blockiert.; Die derzeitig eingesetzten variablen Leitbeschaufelungen sind daher lediglich bis zu einem Temperaturniveau von etwa 830°C einsetzbar. Eine Erhöhung der Abgastemperatur, so zum Beispiel bei Ottomotoren, lässt sich daher in Bezug auf die einzusetzenden Aufladeeinrichtungen derzeit nur mit erheblichem Aufwand realisieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die bisher eingesetzte variable Leitschaufelgeometrie (VTG) mit ihrer Vielzahl von Leitschaufeln durch ein verstellbares Regelorgan, insbesondere ein kreissegmentförmiges Zungenelement zu ersetzen. Dieses verstellbare Regelorgan wird beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Turbinenteil in einer Nut laufend in bzw. aus dem Spiralbereich des Gehäuses des Turbinenteils geschoben. In einer sich innerhalb des Gehäuses der Aufladeeinrichtung erstreckenden, sich in Strömungsrichtung des Abgases verjüngenden Volute wird das Abgas dadurch auf eine höhere Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt. Das Abgas strömt von der Volute aus über eine Querschnittsverengung dem Turbinenlaufrad radial zu. Die sich an die Volute anschließende Querschnittsverengung wirkt als Düse, in der die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases kurz vor Eintritt in das Turbinenlaufrad nochmals erheblich zunimmt.
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Ein gedachter Kreis, der durch das insbesondere als kreissegmentförmiges Zungenelement ausgebildetes Regelorgan in geschlossener bzw. offener Position gebildet wird, hat eine von der Rotationsachse des Turbinenlaufrades des Turbinenteiles verschiedene Achse. Entlang dieses gedachten Kreises wird das als kreissegmentförmiges Zungenelement ausgebildete Regelorgan in Umfangsrichtung zwischen seiner Öffnungs- und seiner Schließposition verfahren. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Regelorgan Öffnungen zur Vergleichmäßigung der Anströmung des Turbinenlaufrades aufweist.
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Die Düse bzw. ein Sammler hat im Bereich des kreissegmentförmig ausgebildeten Zungenelementes eine größere Höhe als an der diesem Bereich gegenüberliegenden Seite. Dies rührt daher, dass andernfalls das verschiebbar relativ zum Umfang des Turbinenlaufrades angeordnete kreissegmentförmige Zungenelement sich in der offenen Position mit der Volute schneiden würde. Durch die gewählte Lösung kann auch in dem Bereich der Düse, der durch das verschiebbare kreissegmentförmig ausgebildete Zungenelement von der Volute getrennt ist, der Strömungsquerschnitt verringert werden und eine über den Umfang im Wesentlichen näherungsweise gleichmäßige Anströmung des Turbinenlaufrades erreicht werden.
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Insbesondere an als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtungen herrschen hohe zeitliche Temperaturgradienten. Um zu verhindern, dass das kreissegmentförmige Zungenelement keine Verformung annimmt und in der Nut, in der es läuft, klemmt, wird das kreissegmentförmige Zungenelement bevorzugt aus einem keramischen Material hergestellt. Im Gegensatz zu einer variablen Leitbeschaufelung, die aus einer Vielzahl von zu betätigenden Leitschaufeln aufgebaut ist, wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lediglich ein Regelelement, nämlich das kreissegmentförmig ausgebildete Zungenelement bewegt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gegenüber der bisher eingesetzten variablen Leitschaufelgeometrie (VTG) ist die sehr kompakte Bauweise im Gegensatz zu einer ringförmigen VTG. Eine ringförmige VTG wird in der Regel um das Turbinenlaufrad herum angeordnet, um die Zuströmung zum Turbinenlaufrad zu beeinflussen. Diese Bauweise hat eine größere Baugröße einer insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung zwangsläufig zur Folge. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist darüber hinaus aufgrund der Fertigung aus einem keramischen Material auch für hohe Abgastemperaturen geeignet, so zum Beispiel zum Einsatz an einem Ottomotor. Dort herrschen Abgastemperaturen in der Größenordnung von etwa 1000°C. Im geschlossenen Zustand ist in Bezug auf den Turbinenteil der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung ein guter Wirkungsgrad realisierbar.
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Zur Verstellung des kreissegmentförmig gestalteten Zungenelementes in der Nut am Gehäuse der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung kann das kreissegmentförmige Zungenelement an einer Seite eine Verzahnung aufweisen. Damit ist es möglich, das kreissegmentförmige Zungenelement mittels eines Zahnrad- oder eines Schneckengetriebes zu verstellen. Die für einen Antrieb notwendige Wellendurchführung kann nach außen relativ gut abgedichtet werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens besteht die Möglichkeit, das innerhalb der Nut laufende, bewegbare kreissegmentförmige Zungenelement mit einer Anzahl von Strömungsdurchlässen zu versehen, so dass eine gleichmäßigere Einströmung des Abgases in die Düse und damit eine bessere Anströmung des Turbinenlaufrades ermöglicht wird.
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Figurenliste
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nahe stehend eingehender beschrieben. Es zeigt:
- 1 ein kreissegmentförmiges Zungenelement in in den Spiralkanal des Turbinenteiles eingefahrener Position,
- 1.1 einen Schnitt durch den Spiralkanal zur Darstellung der Düse,
- 2 das kreissegmentförmige Regelelement in aus dem Spiralkanal herausgefahrener Position,
- 3 eine Ausführungsvariante des in geschlossener Position in den Spiralkanal eingefahrenen kreissegmentförmigen Regelelementes mit Öffnungen und
- 4 die Öffnungen im vorderen Bereich des kreissegmentförmigen Regelelementes in vergrößert wiedergegebener Darstellung.
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Ausführungsformen
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Der Darstellung gemäß 1 ist ein Schnitt durch eine Aufladeeinrichtung 10 zu entnehmen, die insbesondere als Abgasturbolader ausgeführt ist. Die Aufladeeinrichtung 10 umfasst einen in der Darstellung gemäß 1 schematisch wiedergegebenen Turbinenteil 12. Der Turbinenteil 12 der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 wird in Strömungsrichtung 18 von einem Abgasstrom 14 durchströmt. Der Abgasstrom 14 stammt entweder von einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine und weist in diesem Fall eine Temperatur in der Größenordnung von etwa 800°C bis 850°C auf, oder von einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine und weist in diesem Fall eine Temperatur in der Größenordnung von etwa 1050°C auf. Die genannten Temperaturniveaus stellen hohe Anforderungen an eine variable Leitbeschaufelung, die dem Umfang eines Turbinenlaufrades 22 zugeordnet ist. Der Turbinenteil 12 der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 umfasst einen Spiralkanal 16, der auch als Volute bezeichnet wird. Der in Strömungsrichtung 18 vom Abgasstrom 14 durchströmte Spiralkanal 16 zieht sich spiralförmig zusammen, d. h. weist einen, in Strömungsrichtung 18 des Abgasstromes 14 gesehen, sich kontinuierlich verringernden Querschnitt 20 auf. In der Darstellung gemäß 1 ist ein erster Querschnitt durch Bezugszeichen 20.1, ein weiterer, reduzierter Querschnitt durch Bezugszeichen 20.2 und ein dritter Querschnitt durch Bezugszeichen 20.3 angedeutet. Aufgrund der Querschnittsreduzierung innerhalb des Spiralkanales 16 erfolgt eine Beschleunigung des Abgasstromes 14 in Strömungsrichtung 18 durch den Spiralkanal 16 (Volute).
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Durch die Geometrie des Spiralkanales 16 bedingt, erfolgt eine Beschleunigung des Abgasstromes 14 in Strömungsrichtung 18 desselben, so dass ein Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 des Turbinenteiles 12 mit einem eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Abgasstrom 14 beaufschlagt wird.
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Wie der Darstellung gemäß 1 des Weiteren zu entnehmen ist, rotiert das Turbinenlaufrad 22 um seine Rotationsachse 26. In der Darstellung gemäß 1 befindet sich ein kreissegmentförmig ausgebildetes Regelorgan 28 in einer geschlossenen Position 34. Durch das in die geschlossene Position 34 gestellte kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 wird ein verengter Austrittsquerschnitt 40 in Strömungsrichtung 18 für den bereits beschleunigten Abgasstrom 14 gebildet. In der geschlossenen Position 34 ist das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in den Spiralkanal 16 derart eingefahren, dass sich anströmseitig am Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 eine weitere Beschleunigung des Abgasstromes 14 einstellt. Über einen in 1 nicht dargestellten Stellantrieb kann das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28, welches entweder aus einem temperaturbeständigen metallischen Material oder aus Keramik gefertigt ist, von der in 1 dargestellten geschlossenen Position 34 in eine offene Position gefahren werden. Aufgrund der Geometrie des kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 kann dieses an einer Außenseite des Gehäuses des Turbinenteiles 12, dessen Rundung im Wesentlichen der Krümmung des kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 entspricht, in der offenen Position 36 gehalten werden.
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Während das Turbinenlaufrad 22, welches vom Umfang 24 in Richtung auf die Rotationsachse 26 von dem nochmals beschleunigten Abgasstrom 14 durchströmt wird, um die Rotationsachse 26 rotiert, erfolgt die Stellbewegung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 von einer offenen Position 36 (vergleiche Darstellung gemäß 2) in die geschlossene Position 34 und umgekehrt um eine Drehachse 38, deren Zentrum verschieden von der Rotationsachse 26 des Turbinenlaufrades 22 ist. Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten variablen Leitschaufelgeometrien (VTG), bei denen über einen Ring eine Vielzahl von Leitschaufeln die Anströmung des Umfanges 24 des Turbinenlaufrades 22 beeinflussen, kommt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß der Ausführungsform in 1 lediglich ein Regelelement, nämlich das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28, zum Einsatz. Wird zum Beispiel eine Außenseite 32 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 mit einer Verzahnung versehen, so kann dieses sehr einfach in den Spiralkanal 16 (Volute), insbesondere in die geschlossene Position 34 gefahren werden, um insbesondere eine Beschleunigung des Abgasstromes 14 beim Eintritt in das. Turbinenlaufrad 22 zu bewirken. Im Gegensatz zu einer ringförmig um den Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 angeordneten variablen Leitschaufelanordnung (VTG) baut die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wesentlich kompakter, was die Baugröße des Turbinenteiles 12 der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 günstig beeinflusst. Eine den Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 umgebende, eine Vielzahl von zu betätigenden Leitschaufeln aufweisende variable Turbinengeometrie (VTG) würde zwangsläufig zu einer Vergrößerung des Gehäuses des Turbinenteiles 12 führen.
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1 zeigt, dass der Querschnitt des Spiralkanales 16 (Volute) aufgrund der kontinuierlichen Querschnittsreduktion, vergleiche Querschnitte 20.1, 20.2 und 20.3, kontinuierlich abnimmt und aus diesem Grunde eine Beschleunigung des Abgasstromes 14 erfolgt. Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in die geschlossene Position 34 gefahren ist. Die Verstellbewegung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 erfolgt über einen Stellantrieb 46, welcher das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in die geschlossene Position 34 stellt. In der geschlossenen Position 34 bildet ein erstes Ende 58 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 mit der Außenwand des Spiralkanales 16 (Volute) einen Austrittsquerschnitt 40. Ein Vergleich der Querschnittsflächen 20.1, 20.2 und 20.3 des Spiralkanales 16 zeigt, dass aufgrund der Reduktion des Austrittsquerschnittes 40 am ersten Ende 58 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 aus Kontinuitätsgründen eine erhebliche Beschleunigung des Abgasmassenstromes 14 vorliegt. Der beschleunigte Abgasstrom 14 tritt vom Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 ausgehend, in einzelne Kanäle 52 des Turbinenlaufrades 22 ein, die sich in Richtung auf die Rotationsachse 26 kontinuierlich verengen und jeweils von zwei Schaufelblättern 54 begrenzt sind. Das Turbinenlaufrad 22, das um die Rotationsachse 26 rotiert, dreht sich im Drehsinn 56 - hier entgegen dem Uhrzeigersinn. Die durch den Doppelpfeil 50 angedeutete Verstellbewegung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 erfolgt durch den Stellantrieb 46. Dieser kann zum Beispiel mit einer an der Außenseite 32 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 vorgesehenen Verzahnung 48 kämmen und die Verstellbewegung 50 vornehmen. Ein zweites Ende 60 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 befindet sich noch innerhalb einer Nut 42 des Gehäuses des Turbinenteiles 12. Die gestrichelt dargestellte Verlängerung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28, die über dessen zweites Ende 60 hinausgeht, ist der Bereich, in dem beispielsweise die Verzahnung 48 an der Außenseite 32 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 ausgeführt sein kann. In der schematischen Darstellung gemäß 1.1 ist dargestellt, dass das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 bevorzugt innerhalb einer Düse 61 unterhalb des Spiralkanales 16 verfahren wird. Die Düse 61 weist in Umfangsrichtung eine konstante Breite B auf, im Gegensatz zum Spiralkanal 16 (Volute). Eine Höhe der Düse 61 ist durch H bezeichnet. Die Höhe H der Düse 61 ist in Umfangsrichtung des Spiralkanales 16 gesehen nicht konstant. Während die Düse 61 über den gesamten Umfang die konstante Breite B aufweist, weist der Spiralkanal 16 (Volute) über den Umfang gesehen eine veränderliche Breite auf, was die Führung des kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 im Spiralkanal 16 erschwert. Die Führung des kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 in der Düse 61 jedoch ist recht einfach darzustellen.
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In 2 befindet sich das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in seiner offenen Position 36. Wie aus 2 hervorgeht, ist das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in seine offene Position 36 gestellt. Das erste Ende 58 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 ist aus dem Spiralkanal 16 herausgestellt. Es erfolgt im Gegensatz zur in 2 dargestellten geschlossenen Position 34 keine weitere Beschleunigung der Abgasströmung des Abgasstromes 14 in Richtung auf den Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22. In der in 2 dargestellten offenen Position 36 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28, ist dieses an eine Außenseite 44 des Gehäuses des Turbinenteiles 12 zurückgestellt. Die Stellbewegung 50 um die Drehachse 38 erfolgt mittels des Stellantriebes 46, der an der Außenseite 44 des Gehäuses des Turbinenteiles 12 der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 angeordnet sein kann. Zur platzsparenden Unterbringung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 an der Außenseite 44 des Gehäuses des Turbinenteiles 12 kann an der Außenseite eine Ausnehmung, ein Spalt oder dergleichen ausgebildet sein, der eine platzsparende Unterbringung unter Berücksichtigung zulässiger thermischer Ausdehnung bzw. thermisch bedingter Dehnungen des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 ermöglicht. Bevorzugt ist der Stellantrieb 26 als Elektroantrieb ausgeführt.
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Anstelle der in 2 an der Außenseite 32 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 ausgebildeten Verzahnung 48, welche über den Stellantrieb 46 angetrieben wird, kann auch eine andere formschlüssige oder kraftschlüssige Kraftübertragungsmöglichkeit gewählt werden. So kann das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 auch über einen Schneckenantrieb zur Vornahme der Verstellbewegung 50 angetrieben werden. Wie in der Darstellung gemäß 2 gezeigt, wird das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 durch die Nut 42 des Gehäuses des Turbinenteils 12 bewegt. Dabei folgt das erste Ende 58 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 der gestrichelten Linie gemäß 2, welche eine Begrenzung des sich in seinem Querschnitt 20.1, 20.2, 20.3 in Strömungsrichtung 18 des Abgasstromes 14 kontinuierlich verengenden Spiralkanales 16 (Volute) darstellt. Die Außenseite 44 des Gehäuses des Turbinenteiles 12 ist so beschaffen, dass das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 in seiner offenen Position 36 möglichst platz- und bauraumsparend an der gekrümmten Außenfläche des Gehäuses des Turbinenteiles 12 untergebracht werden kann. Dies beeinflusst den für das Turbinenteil 12 der bevorzugt als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 im Motorraum erforderlichen Bauraum sehr günstig. Je weiter die Krümmung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 an die Krümmung der Außenseite 44 des Gehäuses des Turbinenteiles 12 angepasst ist, ein desto geringerer Einbauraum lässt sich erreichen.
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2 zeigt des Weiteren, dass das Turbinenlaufrad 22 vom Umfang 24 her in Richtung auf die Rotationsachse 26 durch den im Spiralkanal 16 beschleunigten Abgasstrom 14 beaufschlagt ist. Die einzelnen, durch jeweils ein Paar von Schaufelblättern 54 begrenzten Strömungskanäle 52 verengen sich vom Umfang 24 her in Richtung auf die Rotationsachse 26. Bezugszeichen 38 bezeichnet das Zentrum der Verstellbewegung 50, welche das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 bei Antrieb durch den Stellantrieb 46 durchläuft.
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Der Drehsinn des Turbinenlaufrades 22 in der Darstellung gemäß 2 ist entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet und durch Bezugszeichen 56 identifiziert.
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Der Darstellung gemäß 3 ist entnehmbar, dass das Gehäuse des Turbinenteiles 12 der Aufladeeinrichtung 10 in Strömungsrichtung 18 vom Abgasstrom 14 durchströmt ist. 3 zeigt, dass das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 durch die Nut 42 maximal in den Spiralkanal 16 eingeschoben ist. Dadurch ist das erste Ende 58 so weit wie möglich an den Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 angestellt. Dadurch ergibt sich der verengte Austrittsquerschnitt 40, durch den die bereits im Spiralkanal 16 beschleunigte Abgasströmung 14 nochmals beschleunigt wird. Dies bedeutet, dass in der geschlossenen Position 34 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 die Eintrittsgeschwindigkeit des Abgasstromes 14 in die Kanäle 52, die durch ein Paar von Schaufelblättern 54 begrenzt sind, maximiert ist. Der Abgasstrom 14 wird aufgrund der kontinuierlichen Verengung des Querschnittes, vergleiche Positionen 20.1, 20.2 und 20.3, beschleunigt und erfährt im geschlossenen Zustand 34 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 eine weitere Beschleunigung, wobei der Ort der weiteren Beschleunigung optimaler Weise möglichst nah an den Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 verlagert ist. Der bereits beschleunigte Abgasstrom 14 wird unmittelbar vor dem Eintritt in die Kanäle 52 des Turbinenlaufrades 22 vom Umfang 24 her nochmals beschleunigt. Spaltverluste werden aufgrund des gewählten Designs minimiert. Des Weiteren ist als Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gegenüber einer bisher ausgeführten VTG am Umfang 24 des Turbinenlaufrades 22 mit mehreren gemeinsam anzusteuernden Leitschaufeln zu nennen, dass erfindungsgemäß lediglich ein Bauteil zu betätigen ist, nämlich das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28.
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Aufgrund des hohen Temperaturniveaus im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine wird das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 entweder aus einem temperaturbeständigen metallischen Material, wie zum Beispiel Nickel oder einer Nickel enthaltenden Legierung gefertigt. Alternativ kann das kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 auch aus keramischem Material gefertigt sein. Die genannten Materialien widerstehen den Abgastemperaturen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen in der Größenordnung von 800°C bis 850°C, bzw. den Abgastemperaturen fremdgezündeter Verbrennungskraftmaschinen, welche zwischen 1000°C und 1100°C liegen.
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4 ist eine vergrößerte Darstellung des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 zu entnehmen. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass eine Winkelerstreckung 68 vom ersten Ende 58 bis zum zweiten Ende 60 des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 kleiner 180° liegt und in der Darstellung gemäß 4 etwa 135° beträgt. Bei einer Winkelerstreckung zwischen 120° und 180° werden die besten Resultate hinsichtlich der Regelbarkeit des Turbinenteiles 12 der insbesondere als Abgasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung 10 erzielt. Wie 4 zeigt, sind in der Hälfte des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28, welches dem ersten Ende 58 zuweist, Öffnungen 64 bzw. 66 vorgesehen. Diese Öffnungen 64, 66 ermöglichen eine gleichmäßigere Anströmung des Umfangs 24 des Turbinenlaufrades 22. Eine Materialdicke, in welcher das aus temperaturbeständigem metallischem Material, einer temperaturbeständigen metallischen Legierung oder einem Keramik hergestellte, kreissegmentförmig ausgebildete Regelorgan 28 gefertigt ist, ist durch Bezugszeichen 62 angedeutet. Wie aus der Darstellung gemäß 4 entnommen werden kann, liegen die erste Öffnung 64 und die zweite Öffnung 66 derart im Material des im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildeten Regelorgans 28 orientiert, dass deren Eintrittsöffnung der Anströmrichtung 18 durch den im Spiralkanal 16 (Volute) beschleunigten Abgasstrom 14 zuweist.
