DE102009007735A1 - Double-flow turbine housing for exhaust gas turbocharger of e.g. internal combustion engine, has guide vane arranged in transfer region between spiral channel and space, and intermediate wall sectionwise integrally designed with vane - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats, mit einem ersten Spiralkanal und mit einem zweiten Spiralkanal, welche jeweils mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar sind, mit einer Zwischenwandung, mittels welcher der zweite Spiralkanal von dem ersten Spiralkanal abgegrenzt ist, mit einem Aufnahmeraum für ein stromabwärts der Spiralkanäle anordenbares, mit Abgas beaufschlagbares Turbinenrad, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar ist, und mit einem in einem Übertrittsbereich zwischen zumindest einem der Spiralkanäle und dem Aufnahmeraum angeordneten Leitgitter.The The invention relates to a turbine housing for an exhaust gas turbocharger Drive unit, with a first spiral channel and with a second spiral channel, which can each be coupled to an exhaust tract of the drive unit are, with an intermediate wall, by means of which the second spiral channel is delimited from the first spiral channel, with a receiving space for a downstream the spiral channels can be arranged, with exhaust gas acted turbine wheel, which um a rotation axis is rotatably receivable in the turbine housing, and with one in a crossing area arranged between at least one of the spiral channels and the receiving space Guide grid.
Ein derartiges Turbinengehäuse ist in Form eines zweiflutigen Turbinengehäuses aus dem Stand der Technik bekannt.One Such turbine housing is in the form of a double-flow turbine housing of the prior art known.
Durch die fortwährende Verschärfung von Emissionsgrenzwerten, insbesondere für Stickoxide und Ruß, steigen auch die Anforderungen an Abgasturbolader bzw. an aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen. So ergeben sich beispielsweise wachsende Anforderungen hinsichtlich der Ladedruckbereitstellung über mittlere bis hohe Lastanforderungsbereiche der Verbrennungskraftmaschine, wodurch Abgasturbolader geometrisch zunehmend verkleinert werden müssen. Geforderte hohe Turbinenleistungen von Abgasturboladern werden mit anderen Worten durch eine Steigerung der Aufstaufähigkeit bzw. durch eine Verringerung der Schluckfähigkeit des Abgasturboladers im Zusammenspiel mit der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine realisiert. Um hierbei einer Verringerung des Wirkungsgrads der Turbine entgegenzuwirken, hat sich das Vorsehen eines Leitgitters in dem Übertrittsbereich zwischen wenigstens einem Spiralkanal und dem Turbinenrad als vorteilhaft erwiesen.By the perpetual intensification of emission limit values, in particular for nitrogen oxides and soot also the requirements for exhaust gas turbocharger or supercharged internal combustion engines. For example, there are growing demands in terms of the boost pressure provision via medium to high load requirement ranges of the internal combustion engine, whereby exhaust gas turbochargers are geometrically increasingly reduced have to. Demanded high turbine performance of exhaust gas turbochargers are with In other words, by increasing the Aufstaufähigkeit or by a reduction in the absorption capacity of the exhaust gas turbocharger implemented in interaction with the respective internal combustion engine. In order to counteract a reduction in the efficiency of the turbine, has the provision of a Leitgitters in the crossing area between at least a spiral channel and the turbine wheel proved to be advantageous.
Eine weitere Beeinflussung der Leistungsfähigkeit eines Abgasturboladers ergibt sich durch im Abgastrakt stromabwärts der Turbine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtungen, welche einen Partikelfilter, einen Katalysator und/oder ein SCR-System umfassen können (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion). Derartige Abgasnachbehandlungseinrichtungen führen zu einer Druckerhöhung auf einer Austrittsseite des Turbinengehäuses bzw. des Abgasturboladers. Um ein zum Bereitstellen einer zufriedenstellenden Leistung des Abgasturboladers ausreichendes Turbinendruckgefälle zu erhalten, muss auch der Druck stromaufwärts der Turbine erhöht werden. Als Turbinendruckgefälle ist hierbei der Quotient des Drucks vor der Turbine und des Drucks nach der Turbine ermittelbar.A further influencing the performance of an exhaust gas turbocharger results from exhaust aftertreatment devices arranged in the exhaust tract downstream of the turbine, which a particle filter, a catalyst and / or an SCR system may include (SCR = selective catalytic reduction, selective catalytic reduction). such Exhaust gas aftertreatment devices lead to an increase in pressure an outlet side of the turbine housing and the exhaust gas turbocharger. Around a for providing a satisfactory performance of the exhaust gas turbocharger sufficient turbine pressure gradient To obtain the pressure upstream of the turbine must be increased. As a turbine pressure gradient Here is the quotient of the pressure before the turbine and the pressure determined by the turbine.
Ein Auslegen der Turbinengröße zu besonders kleinen Werten kann hier zwar die Leistungsanforderung der Verdichterseite des Abgasturboladers befriedigen, geht jedoch mit geringeren Wirkungsgraden der Turbine einher. Eine gewisse Verbesserung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen mit Abgasrückführsystemen, bieten hierbei aus dem Stand der Technik bekannte Abgasturbolader, deren Turbinengehäuse zwei unabhängig voneinander mit Abgas durchströmbare und üblicherweise asymmetrisch ausgebildete Spiralkanäle umfassen. Die Spiralkanäle sind jeweils mit unterschiedlichen Abgassträngen des Abgastrakts der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Jedoch haben auch hier die Spiralkanäle derartiger Turbinengehäuse mittlerweile Spiralengrößen erreicht, die durch Wandreibung und aufgrund der kleinen Abmessungen zu sehr hohen Strömungsverlusten führen. Zudem bestehen bezüglich der Abgasrückführfähigkeit in Verbindung mit der erforderlichen Verbrennungsluft der Verbrennungskraftmaschine besonders im unteren bis mittleren Drehzahlbereich gewisse Probleme.One Laying out the turbine size too special small values can indeed be the power requirement of the compressor side satisfy the exhaust gas turbocharger, but goes with lower efficiencies accompanied by the turbine. A certain improvement, especially for internal combustion engines with exhaust gas recirculation systems, offer here from the prior art known exhaust gas turbocharger, their turbine housing two independent each other with exhaust gas flow through and usually comprise asymmetrically formed spiral channels. The spiral channels are each with different exhaust gas lines of the exhaust tract of the internal combustion engine coupled. However, here too the spiral channels of such turbine housings have meanwhile Spiral sizes achieved, due to wall friction and due to the small dimensions too much high flow losses to lead. In addition, there are regarding the exhaust gas recirculation capability in conjunction with the required combustion air of the internal combustion engine especially in the lower to medium speed range certain problems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Turbinengehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein Durchströmtwerden mit Abgas mit vergleichsweise geringen Strömungsverlusten erreichbar ist.task The present invention is a turbine housing of to create the aforementioned type, in which a flow can be reached with exhaust gas with comparatively low flow losses.
Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a turbine housing having the features of the patent claim 1 solved. Furthermore, this object is achieved by a method for manufacturing a turbine housing solved with the features of claim 12. Advantageous embodiments with appropriate training of the invention are in the dependent claims specified.
Bei dem erfindungsgemäßen Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats, mit einem ersten Spiralkanal und mit einem zweiten Spiralkanal, welche jeweils mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar sind, ist der zweite Spiralkanal von dem ersten Spiralkanal mittels einer Zwischenwandung abgegrenzt. Das Turbinengehäuse umfasst einen Aufnahmeraum für ein stromabwärts der Spiralkanäle anordenbares, mit Abgas beaufschlagbares Turbinenrad, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar ist. In einem Übertrittsbereich zwischen zumindest einem der Spiralkanäle und dem Aufnahmeraum ist ein Leitgitter angeordnet, wobei die Zwischenwandung zumindest bereichsweise einstückig mit dem Leitgitter ausgebildet ist.at the turbine housing according to the invention for a Exhaust gas turbocharger of a drive unit, with a first spiral channel and with a second spiral channel, each with an exhaust tract of the drive unit can be coupled, is the second spiral channel delimited from the first spiral channel by means of an intermediate wall. The turbine housing includes a receiving space for a downstream the spiral channels can be arranged, with exhaust gas acted turbine wheel, which um a rotation axis is rotatably receivable in the turbine housing. In a crossing area between at least one of the spiral channels and the receiving space arranged a guide grid, wherein the intermediate wall at least partially in one piece with the guide grid is formed.
Die Abgrenzung der zwei Spiralkanäle voneinander ist also mittels eines einstückig mit dem Leitgitter vorgefertigten Teils erreichbar, wodurch eine besonders präzise Trennung der Spiralkanäle vorgebbar ist. Insbesondere ist es hierbei möglich, das einstückig vorgefertigte Teil vor dem Verbinden mit dem Turbinengehäuse nachzubearbeiten, um so den Übertrittsbereich und/oder das Leitgitter innerhalb vorgegebener, aufgrund thermodynamischer Bedingungen einzuhaltender Toleranzen zu halten. Bei einer derartigen Nachbearbeitung kann insbesondere ein spanabtragendes Verfahren zum Einsatz kommen. Insbesondere durch ein derartiges, präzises Nachbearbeiten ist ein Durchströmtwerden des Turbinengehäuses mit Abgas mit vergleichsweise geringen Strömungsverlusten und folglich mit besonders hohem Wirkungsgrad erreichbar.The delimitation of the two spiral channels from each other can therefore be achieved by means of a piece prefabricated with the guide grille part, whereby a particularly precise separation of the spiral channels can be specified. In particular, it is possible here to rework the integrally prefabricated part prior to connection to the turbine housing, so as to keep the transition area and / or the guide grid within predetermined, due to thermodynamic conditions tolerances. In such a post-processing, in particular a chip-removing method can be used. In particular, by such, precise reworking is a Durchströmtwerden the turbine housing with exhaust gas with relatively low flow losses and consequently achievable with a particularly high efficiency.
Hierbei kann die Zwischenwandung von einem Zungenbereich, an welchem der Übertritt des Abgases aus dem Spiralkanal heraus auf das Turbinenrad erfolgt, bis zu einem Eintrittsflansch des Turbinengehäuses einstückig mit dem Leitgitter ausgebildet sein. An dem Eintrittsflansch des Turbinengehäuses ist ein dem jeweiligen Spiralkanal zugeordneter Strang des Abgastrakts mit dem jeweiligen Spiralkanal koppelbar.in this connection can the intermediate wall of a tongue area, at which the crossing of the exhaust gas out of the spiral channel out onto the turbine wheel, formed integrally with the guide grid to an inlet flange of the turbine housing be. At the inlet flange of the turbine housing is a the respective Spiral channel associated strand of the exhaust tract with the respective Spiral channel can be coupled.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwandung bereichsweise einstückig mit einem die Spiralkanäle umfassenden Gehäuseteil des Turbinengehäuses ausgebildet ist. Hierbei ist jedoch insbesondere der mit dem Zungenbereich zu verbindende Abschnitt der Zwischenwandung in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Leitgitter auszubilden und – beispielsweise mittels eines Eingießverfahrens oder durch einen Formschluss – mit dem die Spiralkanäle umfassenden Gehäuseteil zu verbinden.alternative can be provided that the intermediate wall partially in one piece with one the spiral channels comprehensive housing part of the turbine housing is trained. However, this is particularly the case with the tongue area to be joined portion of the intermediate wall in an advantageous manner one piece form with the guide grid and - for example by means of a Pouring method or by a positive connection - with the spiral channels comprehensive housing part connect to.
In alternativen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Spiralkanäle in dem Turbinengehäuse mittels jeweiliger Zwischenwandungen voneinander abgegrenzt sein.In alternative embodiments can also more than two spiral channels in the turbine housing be delimited from each other by means of respective intermediate walls.
Als Antriebsaggregat zum Beaufschlagen des Turbinengehäuses mit Abgas ist vorliegend auch ein von einer Verbrennungskraftmaschinen verschiedenes System, beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, einsetzbar.When Drive unit for applying the turbine housing with In the present case, exhaust gas is also one of an internal combustion engine different system, for example a fuel cell system, used.
In vorteilhafter Weise umfasst die Zwischenwandung ein in das Turbinengehäuse eingebettetes Verankerungsteil. Mittels des Verankerungsteils ist insbesondere ein Formschluss zwischen der Zwischenwandung und dem Turbinengehäuse erreichbar, wodurch ein besonders sicheres Festlegen der Zwischenwandung an dem Turbinengehäuse erreichbar ist. Das Verankerungsteil kann als Bereich der Zwischenwandung mit verbreitertem Querschnitt ausgeführt sein, welcher – beispielsweise im Eingießprozess – in das Turbinengehäuse eingebettet wird. Auch eine hakenförmige Ausbildung des Verankerungsteils oder ein Ausbilden eines T-Profils ist möglich. Ist die Zwischenwandung formschlüssig mit dem Turbinengehäuse verbunden, so können mechanische Spannungen in der Zwischenwandung durch ein Gleiten derselben im Lagerbereich abgebaut werden.In Advantageously, the intermediate wall comprises an anchoring part embedded in the turbine housing. By means of the anchoring part is in particular a positive connection between reach the intermediate wall and the turbine housing, whereby a Particularly secure setting of the intermediate wall can be reached on the turbine housing is. The anchoring part can be used as an area of the intermediate wall widened cross section executed be which - for example in the casting process - in the turbine housing is embedded. Also a hook-shaped design of the anchoring part or forming a T-profile is possible. Is the partition form-fitting with the turbine housing connected, so can mechanical stresses in the partition by sliding be dismantled in the storage area.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen das, insbesondere als Feingussteil oder Genaugussteil ausgebildete, Leitgitter und die Zwischenwandung zumindest bereichsweise den gleichen Werkstoff, insbesondere Stahlgusswerkstoff, auf. Durch Wahl gleichartiger Werkstoffe ist ein Verbinden von Leitgitter und Zwischenwandung durch Verschweißen und/oder Eingießen besonders gut zu bewerkstelligen. Als Stahlgusswerkstoff kann beispielsweise der Werkstoff 1.4849 zum Einsatz kommen. Ein solcher Stahlgusswerkstoff zeichnet sich unter anderem durch besonders hohe Rissfreiheit aus.In have a further advantageous embodiment of the invention that, in particular as a precision casting or Genaugussteil trained, Leitgitter and the intermediate wall at least partially the same Material, in particular cast steel, on. By choosing similar Materials is a connection of the guide grid and the intermediate wall by welding and / or pouring to do very well. As a cast steel material, for example the material 1.4849 are used. Such a steel casting material draws Among other things by particularly high crack-free.
Sind sowohl die Zwischenwandung als auch das Leitgitter aus einem Stahlgusswerkstoff gebildet, so ist das gasdichte Verbinden der Gussteile erleichtert. Thermodynamisch besonders gute Ergebnisse sind hierbei dann erreichbar, wenn das Leitgitter und die Zwischenwandung als Feingussteil oder Genaugussteil ausgebildet sind. Ein solches Feingussteil oder Genaugussteil weist nämlich eine besonders hohe Genauigkeit auf.are Both the intermediate wall and the guide grid of a cast steel material formed, so the gas-tight connection of the castings is facilitated. Thermodynamically particularly good results are then achievable, if the guide grid and the intermediate wall as a precision casting or Genaugussteil are formed. Such a precision casting or Genaugussteil points, namely a very high accuracy.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Zwischenwandung wenigstens einen Ausgleichsbereich auf, mittels welchem eine unterschiedliche thermische Ausdehnung von Bauteilen des Turbinengehäuses zumindest teilweise kompensierbar ist. Als solcher Ausgleichsbereich kann eine Krümmung oder eine Abfolge mehrerer Krümmungen in der Zwischenwandung vorgesehen sein. Temperaturspreizungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung des die Spiralkanäle in Zusammenwirkung mit der Zwischenwandung bildenden Bereichs des Turbinengehäuses und des Leitgitters können so ohne größere Spannungszunahmen kompensiert werden. Der Ausgleichsbereich kann insbesondere wellenförmige Gestalt haben. Auch unterschiedliche Relativdehnungen zwischen dem die Spiralkanäle in Zusammenwirkung mit der Zwischenwandung bildenden Bereich des Turbinengehäuses, dem Leitgitter und der Zwischenwandung selber sind so besonders gut beherrschbar.According to one further advantageous embodiment of the invention, the intermediate wall at least a compensation area, by means of which a different thermal expansion of components of the turbine housing at least is partially compensated. As such compensation area can a curvature or a sequence of multiple curvatures be provided in the intermediate wall. Temperature spreads through different thermal expansion of the spiral channels in cooperation with the intermediate wall forming portion of the turbine housing and of the Leitgitters can so without major increases in voltage be compensated. The compensation area can, in particular, be wave-shaped to have. Also, different relative strains between the spiral channels in cooperation forming with the intermediate wall region of the turbine housing, the Guideway and the partition itself are so very good manageable.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Zwischenwandung zumindest bereichsweise aus einem Blech gebildet ist, welches mit dem Leitgitter verbunden, insbesondere gasdicht verschweißt, ist. Beim Verschweißen der aus einem Blech gebildeten Zwischenwandung mit dem Leitgitter kann ein automatisches Schweißverfahren, etwa auf Basis eines Laser- oder Elektronenstrahlschweißprozesses, zum Einsatz kommen. Ein derartiges, die Zwischenwandung und das Leitgitter umfassendes Integralteil kann dann – insbesondere durch Eingießen – an dem Turbinengehäuse festgelegt werden. Ein derartiges Integralteil ist mit besonders geringen Fertigungstoleranzen, also besonders präzise herstellbar. Alternativ kann die Zwischenwandung formschlüssig mit dem Leitgitter verbunden sein. Durch die glatten Oberflächen des, beispielsweise mittels eines Tiefziehprozesses geformten, Blechs ist zudem ein Strömungsverlust des Abgases beim Durchströmen der Spiralkanäle besonders gering.As a further advantage, it has been shown that the intermediate wall is at least partially formed of a metal sheet, which is connected to the guide grid, in particular gas-tight welded. When welding the intermediate wall formed by a metal sheet with the guide grid, an automatic welding method, for example based on a laser or electron beam welding process, can be used. Such, the intermediate wall and the guide grid integral integral part can then - in particular by pouring - are fixed to the turbine housing. Such an integral part is produced with particularly low manufacturing tolerances, that is, particularly precise. Alternatively, the intermediate wall can be positively connected to the guide grid. Due to the smooth surfaces of, for example, formed by means of a deep drawing sheet, also a flow loss of the exhaust gas when flowing through the spiral channels is particularly low.
Auch mit dem im Zusammenwirken mit der Zwischenwandung die Spiralkanäle bereitstellenden Turbinengehäuseteil kann die Zwischenwandung formschlüssig verbunden sein.Also with the turbine housing part providing the spiral channels in cooperation with the intermediate wall the intermediate wall can be positively connected.
Alternativ kann die Zwischenwandung zumindest mittelbar durch Eingießen mit dem Turbinengehäuseteil verbunden sein. Hierbei kann die Zwischenwandung selber in das im Zusammenwirken mit der Zwischenwandung die voneinander abgegrenzten Spiralkanäle bereitstellende Turbinengehäuseteil eingegossen sein. Ergänzend oder alternativ ist vorstellbar, die Zwischenwandung mit dem Leitgitter zu verbinden und ein derartiges, einstückiges Integralteil durch Eingießen des Leitgitters in das Turbinengehäuseteil mit diesem zu verbinden. Auf diese Weise sind eine gasdichte Trennung der Spiralkanäle und/oder ein gasdichtes Festlegen des Leitgitters an dem Turbinengehäuseteil erreichbar. Dies geht mit einem besonders hohen, insbesondere über weite Temperaturbereiche konstant hohen, Wirkungsgrad der Turbine einher.alternative can the intermediate wall at least indirectly by pouring with the turbine housing part be connected. Here, the partition itself in the im Interaction with the partition between the demarcated spiral channels providing turbine housing part be poured. additional or alternatively it is conceivable, the intermediate wall with the guide grid to connect and such a one-piece integral part by pouring the Leitgitters in the turbine housing part to connect with this. In this way, a gas-tight separation the spiral channels and / or a gas-tight setting of the guide grid on the turbine housing part reachable. This is possible with a particularly high, especially over wide temperature ranges constant high, turbine efficiency.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Turbinengehäuses ist mittels des, insbesondere eine Mehrzahl feststehender Leitschaufeln aufweisenden, Leitgitters in dem Übertrittsbereich zwischen dem ersten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum ein Strömungszustand einstellbar ist, welcher von einem in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum einstellbaren Strömungszustand verschieden ist. Durch das Leitgitter ist so eine asymmetrische Eigenschaft des Turbinengehäuses erreichbar. Insbesondere kann es hierbei vorgesehen sein, den für den stärker aufgestauten Abgasstrom ausgelegten Spiralkanal einer Abgasrückführeinrichtung zuzuordnen. Aus Platzgründen ist es hierbei sinnvoll, dieses Leitgitter im Übertrittsbereich desjenigen Spiralkanals anzuordnen, welcher einem Lagergehäuse näher liegt als der zweite Spiralkanal. Das Lagergehäuse, welches an dem Turbinengehäuse festlegbar ist, dient hierbei zum Aufnehmen und Lagern einer Welle, welche drehfest mit dem Turbinenrad verbindbar ist.at a further advantageous embodiment of the turbine housing is by means of, in particular a plurality of stationary vanes having Leitgitters in the crossing area between the first spiral channel and the receiving space a flow state is adjustable, which from one in the crossing area adjustable between the second spiral channel and the receiving space flow state is different. Through the Leitgitter is so asymmetrical Property of the turbine housing reachable. In particular, it may be provided here for the more pent-up Associate exhaust flow designed spiral channel an exhaust gas recirculation device. Out space limitations In this case, it makes sense to have this guide grid in the crossing area of the one Spiral channel to arrange, which is closer to a bearing housing than the second spiral channel. The bearing housing, which on the turbine housing can be fixed, serves here for receiving and supporting a shaft, which is rotatably connected to the turbine wheel.
Durch das vergleichsweise starke Aufstauen des Abgases in dem ersten Spiralkanal, welcher das mit der Zwischenwandung einstückig ausgebildete Leitgitter aufweist, ist es ermöglicht, diesen Spiralkanal mit einem Strang des Abgastrakts zu koppeln, aus welchem Abgas der Ladeluft zugeführt wird. Mittels des dem ersten Spiralkanal zugeordneten Leitgitters ist also eine Aufstaufähigkeit des ersten Spiralkanals bereitstellbar, welche für eine effiziente Abgasrückführung nutzbar ist.By the relatively high damming of the exhaust gas in the first spiral channel, which the integrally formed with the intermediate wall guide grid has, it is possible to couple this spiral channel with a strand of the exhaust tract, from which exhaust gas the charge air is supplied becomes. By means of the first spiral channel associated Leitgitters is therefore a Aufstaufähigkeit the first spiral channel available, which can be used for efficient exhaust gas recirculation is.
Zum Einstellen unterschiedlicher Strömungszustände in dem jeweiligen Übertrittsbereich kann der Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad hingegen als freie Ringdüse ausgebildet sein.To the Setting different flow conditions in the respective crossing area can the crossing area between the second spiral channel and the receiving space for the turbine wheel however, as a free ring nozzle be educated.
Bevorzugt ist jedoch, gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad ein von dem Leitgitter des ersten Spiralkanals verschiedenes Strömungsleitelement anordenbar. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Strömungsleitelement handeln, mittels welchem wenigstens zwei voneinander verschiedene Strömungszustände in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad einstellbar sind.Prefers is, however, according to one Another embodiment of the invention, in the crossing area between the second spiral channel and the receiving space for the turbine wheel from the guide grid the first spiral channel different flow guide can be arranged. This may in particular be a flow guide, by means of which at least two different flow states in the crossing area between the second spiral channel and the receiving space for the turbine wheel are adjustable.
Ein solches Strömungsleitelement kann als Vario-Einrichtung ein axial verschiebbares Leitgitter, einen Axialschieber zum unterschiedlich weiten Überdecken eines Leitgitters oder dergleichen Vario-Einrichtung umfassen. Mittels einer solchen Vario-Einrichtung zum Verstellen der Turbinengeometrie sind insbesondere auf eine Vielzahl von Betriebsbedingungen der Turbine abgestimmte Strömungszustände einstellbar. Insbesondere kann durch ein derartiges Strömungsleitelement eine Turbobrake-Funktionalität (Turbo-Bremse) bereitgestellt werden. Durch Verringern des durchströmbaren Querschnitts im Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad mittels des Strömungsleitelements ist beim Heranziehen des Strömungsleitelements für die Turbobrake-Funktionalität ein Abgasgegendruck einstellbar, welcher bremsend auf eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine wirkt.One such flow guide can as Vario device an axially displaceable guide grille, a Axial slide for different widths covering a Leitgitters or the like vario device. By means of such Vario device for adjusting the turbine geometry are in particular tuned to a variety of operating conditions of the turbine Flow conditions adjustable. In particular, a turbo-brake functionality (turbo-brake) can be achieved by means of such a flow-guiding element. to be provided. By reducing the flow-through cross section in the crossing area between the second spiral channel and the receiving space for the turbine wheel by means of the flow guide is when pulling the flow guide for the Turbobrake functionality an exhaust back pressure adjustable, which brakes on an output shaft of the Internal combustion engine acts.
In vorteilhafter Weise ist hierbei das Strömungselement in dem Übertrittsbereich desjenigen Spiralkanals angeordnet, welcher einen Austrittskanal des Turbinengehäuses umfasst. Auf der Seite dieses Austrittskanals liegen nämlich weniger beengte Platzverhältnisse zum Vorsehen der Vario-Einrichtung vor als auf einer dem Lagergehäuse nahen Seite des Turbinengehäuses.In Advantageously, in this case, the flow element in the transition area arranged that spiral channel, which has an outlet channel of the turbine housing includes. On the side of this exit channel are less cramped space to provide the Vario device before than on a close to the bearing housing Side of the turbine housing.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein durchströmbarer Querschnitt einer durch die Zwischenwandung abgegrenzten ersten Flut einem durchströmbaren Querschnitt einer durch die Zwischenwandung abgegrenzten zweiten Flut zumindest im Wesentlichen gleich ist. Bei einem derartigen zweiflutigen und symmetrischen Turbinengehäuse ergeben sich in vorteilhafter Weise selbst in dem für die Abgasrückführung genutzten, also das mit der Zwischenwandung einstückig ausgebildete Leitgitter aufweisenden, ersten Spiralkanal allenfalls geringe Strömungsverluste.As a further advantage, it has been shown, when a flow-through cross section of a demarcated by the intermediate wall first flood to a flow-through cross-section of a demarcated by the intermediate wall second flood to at least substantially the same. In such a double-flow and symmetrical turbine housing arise in an advantageous manner even in the exhaust gas recirculation used, so having integrally formed with the intermediate wall guide vanes, first spiral channel at most low flow losses.
Durch Vorsehen des Leitgitters sind dennoch Eigenschaften einer asymmetrischen Turbine erreichbar. in dem so vergleichsweise groß ausgelegten, das mit der Zwischenwandung einstückig ausgebildete Leitgitter aufweisenden, ersten Spiralkanal strömt das Abgas also beim Betreiben des Antriebsaggregats, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, besonders verlustarm. Die für eine besonders gute Anströmung des Turbinenrads sorgende Beschleunigung des Abgases wird dann mittels des Leitgitters auf besonders kurzem Weg erreicht.By Providing the guide grid are nevertheless characteristics of an asymmetric Turbine accessible. in the so comparatively large, the integrally formed with the partition Leitgitter having, first spiral channel so the exhaust gas flows when operating the drive unit, in particular the internal combustion engine, especially low loss. The for a particularly good flow Accelerator of the exhaust gas is then provided by means of the Leitgitters achieved in a particularly short way.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn Komponenten des Turbinengehäuses formschlüssig miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht ein sehr exaktes Fertigen und insbesondere besonders gutes Nachbearbeiten der einzelnen Komponenten vor deren Zusammenbau. Ein solcher Aufbau des Turbinengehäuses stellt zudem eine hohe Dichtigkeit der Verbindung der Komponenten miteinander sicher. Ein weiterer Vorteil ist die kostengünstige Herstellbarkeit der Komponenten des Turbinengehäuses.Finally has it has proven to be advantageous if components of the turbine housing form fit with each other are connected. this makes possible a very exact manufacturing and especially very good finishing the individual components before assembly. Such a construction of the turbine housing also provides a high density of the connection of the components secure with each other. Another advantage is the cost-effective manufacturability the components of the turbine housing.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats, mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Turbinengehäuseteils mit wenigstens einem Spiralkanal, welcher mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar ist, und mit einem Aufnahmeraum für ein stromabwärts des wenigstens einen Spiralkanals anordenbares, mit Abgas beaufschlagbares Turbinenrad, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar ist,
- b) Bereitstellen eines Leitgitters, welches in einem Übertrittsbereich zwischen wenigstens einem Spiralkanal und dem Aufnahmeraum anordenbar ist, und Anordnen des Leitgitters an dem Turbinengehäuseteil, wobei das Leitgitter eine zumindest bereichsweise einstückig mit dem Leitgitter ausgebildete Zwischenwandung umfasst, mittels welcher eine erste Flut von einer zweiten Flut abgegrenzt wird.
- a) providing a turbine housing part with at least one spiral channel, which can be coupled to an exhaust tract of the drive assembly, and with a receiving space for a downstream of the at least one spiral channel can be arranged, can be acted upon with exhaust turbine wheel, which is rotatably received about an axis of rotation in the turbine housing,
- b) providing a guide grid, which can be arranged in a transfer area between at least one spiral channel and the receiving space, and arranging the guide grid on the turbine housing part, wherein the guide grid comprises an at least partially integrally formed with the guide baffle intermediate wall, by means of which a first flood of a second Tide is demarcated.
Die für das erfindungsgemäße Turbinengehäuse beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses.The for the Turbine housing according to the invention described preferred embodiments and benefits also apply to the inventive method for producing a turbine housing.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments and with reference to the Drawings in which the same or functionally identical elements with identical reference numerals are provided. Showing:
Ein
in
Der
erste Spiralkanal
Das
Leitgitter
Ein
die Spiralkanäle
Bei
der in
Das
einstückig
vorgefertigte, das Leitgitter
Das
Teilgehäuse
Das
Leitgitter
Das
Turbinengehäuse
Mittels
eines solchen, vorliegend nicht gezeigten und beispielsweise Leitschaufeln
umfassenden Strömungsleitelements
sind in dem Übertrittsbereich
zwischen dem zweiten Spiralkanal
Der
in die Matrize
Ein
durchströmbarer
Querschnitt einer durch die Zwischenwandung
Durch
das Leitgitter
Das
vorliegend symmetrisch ausgebildete zweiflutige Turbinengehäuse
Bei
der Ausführungsform
des Turbinengehäuses
Jedoch
ist im Gegensatz zu der in
Vorstellbar
ist es, bei einer alternativen Ausführungsform des Turbinengehäuses
Solange
das den Austrittskanal
Des
Weiteren weist die Zwischenwandung
In
alternativen Ausführungsformen
kann der Ausgleichsbereich
Das
Leitgitter
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---|---|---|---|
DE200910007735 DE102009007735A1 (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Double-flow turbine housing for exhaust gas turbocharger of e.g. internal combustion engine, has guide vane arranged in transfer region between spiral channel and space, and intermediate wall sectionwise integrally designed with vane |
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DE200910007735 DE102009007735A1 (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Double-flow turbine housing for exhaust gas turbocharger of e.g. internal combustion engine, has guide vane arranged in transfer region between spiral channel and space, and intermediate wall sectionwise integrally designed with vane |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009007735A1 true DE102009007735A1 (en) | 2010-08-12 |
Family
ID=42317413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE200910007735 Withdrawn DE102009007735A1 (en) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Double-flow turbine housing for exhaust gas turbocharger of e.g. internal combustion engine, has guide vane arranged in transfer region between spiral channel and space, and intermediate wall sectionwise integrally designed with vane |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010005492A1 (en) * | 2010-01-23 | 2011-07-28 | Bosch Mahle Turbo Systems GmbH & Co. KG, 70376 | Spiral housing e.g. turbine housing, for supercharger of motor car, has tongue element made of wear- and resistant materials and firmly connected with housing, and channel structure connected with cooling system |
DE102015016486A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Man Diesel & Turbo Se | Radial turbine, turbocharger and insert for a turbine housing of the radial turbine |
-
2009
- 2009-02-05 DE DE200910007735 patent/DE102009007735A1/en not_active Withdrawn
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