DE102010007208A1 - Turbocharger for use in internal combustion engine e.g. diesel engine, has axial slidegate valve changing exhaust gas flow and arranged in discharge region of turbine that is provided in wheel chamber of exhaust gas guiding section - Google Patents

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Abstract

The turbocharger (2) has a turbine (8) provided with a number of turbine blades and rotatably provided in a wheel chamber of an exhaust gas guiding section (4). A capsule-shaped axial slidegate valve (15) is provided for changing exhaust gas flow. The valve is pneumatically adjustable and arranged with the turbine blades. The valve is arranged in a discharge region of the turbine. The valve exhibits inner and external walls extending in axial direction. A controllable moving device positions the valve and exhibits a support device formed in a form of spiral spring.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 34 915 A1 ist ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche in einem Abgasführungsabschnitt einen Axialschieber zur Änderung der Abgasströmung aufweist. Der Axialschieber ist stromauf eines in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommenen, mit einer Mehrzahl von Turbinenschaufeln bestückten Turbinenrades positioniert. Durch diese Positionierung wird die Änderung des Abgases, welches das Turbinenrad beaufschlagt, am Turbinenradeintritt verändert. Dies ist ein Regulativ zur Änderung der Abgaskonditionen am Turbinenrad um eine Leistungsänderung des Abgasturboladers herbeizuführen.From the European patent application EP 34 915 A1 an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine is known, which has an axial slide for changing the exhaust gas flow in an exhaust gas guide section. The axial slide is positioned upstream of a turbine wheel rotatably received in a wheel chamber of the exhaust guide section and equipped with a plurality of turbine blades. Due to this positioning, the change in the exhaust gas which acts on the turbine wheel is changed at the turbine wheel inlet. This is a regulation for changing the exhaust conditions on the turbine wheel to bring about a change in performance of the exhaust gas turbocharger.

Der Axialschieber ist pneumatisch verstellbar. Zur Positionierung des Axialschiebers wird Abgas oder Luft einer Druckkammer, deren Wandungen teilweise vom Axialschieber selbst gebildet sind, zugeführt oder entnommen. Eine Gegenkraft zur Positionierung des Axialschiebers ist mit Hilfe eines Federelementes ausgebildet. Zur Abdichtung der Druckkammer gegenüber einem Spiralkanal des Abgasführungsabschnittes sowie gegenüber einem von dem Federelement eingenommenen Raum sind Dichtelemente am Axialschieber vorgesehen.The axial slide is pneumatically adjustable. To position the axial slide exhaust or air of a pressure chamber whose walls are partially formed by the axial slide itself, fed or removed. A counterforce to the positioning of the axial slide is formed by means of a spring element. To seal the pressure chamber with respect to a spiral channel of the exhaust gas guide section and with respect to a space occupied by the spring element sealing elements are provided on the axial slide.

Ein Nachteil des Gegenstandes des Standes der Technik ist darin zu sehen, dass zur Positionierung des Axialschiebers eine Kraft in der Druckkammer wirken muss, welche größer ist als der Druck des Abgases vor dem Turbinenrad.A disadvantage of the subject matter of the prior art is the fact that for the positioning of the axial slide, a force must act in the pressure chamber which is greater than the pressure of the exhaust gas in front of the turbine wheel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Abgasturbolader mit einfachen Maßnahmen zu schaffen, deren Positionierung des Axialschiebers auch bei geringen Drücken sicher herbeigeführt werden kann.The invention has for its object to provide an exhaust gas turbocharger with simple measures, the positioning of the axial slide can be brought about safely even at low pressures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved by an exhaust gas turbocharger with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader weist einen Axialschieber in einem Abgasführungsabschnitt auf, welcher eine Mehrzahl der Turbinenschaufeln eines im Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommenen Turbinenrades in einem Austrittsbereich der Turbinenschaufeln umfassend ausgebildet ist. Das Abgas ist aufgrund der Positionierung des Axialschiebers somit nicht am Turbinenradeintritt sondern in einem Turbinenradaustrittsbereich konditionierbar. Ein am Turbinenrad anliegendes Druckgefälle, gekennzeichnet durch den Abgasdruck vor dem Turbinenrad abzüglich des Abgasdruckes am Turbinenradaustritt, ist dadurch über den Betriebsbereich des Abgasturboladers in einem günstigeren Wirkungsgradbereich des Abgasturboladers einstellbar. Da der Axialschieber im Turbinenradaustrittsbereich positioniert ist, in einem Bereich, in welchem die Abgasdrücke geringer sind als im Turbinenradeintrittsbereich, ist der Vorteil für eine pneumatische Verstellbarkeit des Axialschiebers darin zu sehen, dass eine Verstellung des Axialschiebers bereits mit Hilfe kleiner Drücke realisiert werden kann. Somit lässt sich der Axialschieber der erfindungsgemäßen Turbine bereits mit Hilfe geringer Kräfte bzw. niedriger Drücke positionieren.The exhaust gas turbocharger according to the invention has an axial slide in an exhaust gas guide section, which comprises a plurality of the turbine blades of a turbine wheel rotatably received in the exhaust guide section in an exit region of the turbine blades. Due to the positioning of the axial slide, the exhaust gas can thus not be conditioned at the turbine wheel inlet but in a turbine wheel outlet area. A pressure gradient applied to the turbine wheel, characterized by the exhaust pressure upstream of the turbine wheel minus the exhaust gas pressure at the turbine wheel outlet, can thereby be adjusted over the operating range of the exhaust gas turbocharger in a more favorable efficiency range of the exhaust gas turbocharger. Since the axial slide is positioned in the turbine wheel outlet region, in a region in which the exhaust gas pressures are lower than in the turbine wheel inlet region, the advantage for a pneumatic adjustability of the axial slide is that an adjustment of the axial slide can already be realized with the aid of small pressures. Thus, the axial slide of the turbine according to the invention can already be positioned with the aid of low forces or low pressures.

Eine weitere Reduzierung der zur Positionierung aufzuwendenden Drücke ist dadurch erzielbar, dass der Axialschieber hülsenförmig ausgestaltet ist, wobei er eine sich in axialer Richtung erstreckende Innenwand und eine sich in axialer Richtung erstreckende Außenwand aufweist, und wobei ausschließlich die Außenwand des Axialschiebers eine Berührung mit einer Wandung des Abgasführungsabschnitts aufweist. Da nur die Außenwand des Axialschiebers Berührung mit der Wandung des Abgasführungsabschnittes aufweist ist eine wesentliche Reduzierung der Reibungskräfte, welche bei der Positionierung des Axialschiebers auftreten, herbeigeführt.A further reduction of the expended for positioning pressures is achieved in that the axial slide is designed sleeve-shaped, wherein it has an axially extending inner wall and extending in the axial direction of the outer wall, and wherein only the outer wall of the axial slide contact with a wall the exhaust gas guide section has. Since only the outer wall of the axial slide has contact with the wall of the exhaust gas guide section, a substantial reduction in the frictional forces which occur during the positioning of the axial slide is brought about.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine steuerbare Bewegungsvorrichtung zur Positionierung des Axialschiebers vorgesehen. Mit Hilfe der steuerbaren Bewegungsvorrichtung ist eine gleichförmige Bewegung des Axialschiebers bei einer Positionierung möglich. Der Vorteil der Bewegungsvorrichtung ist weiterhin eine gesicherte Platzierung des Axialschiebers in einer Schließposition.In an advantageous embodiment, a controllable movement device for positioning the axial slide is provided. With the help of the controllable movement device, a uniform movement of the axial slide during positioning is possible. The advantage of the movement device is further a secure placement of the axial slide in a closed position.

In einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung weist die Bewegungsvorrichtung eine als Gegenkraft wirkende Rückhaltevorrichtung auf, welche in einfachster Ausführungsform als Schraubenfeder ausgebildet ist.In a simple and cost-effective embodiment, the movement device has a counterforce acting as a restraint device which is formed in the simplest embodiment as a helical spring.

In einer alternativen Ausgestaltung ist die Rückhaltevorrichtung in Form einer Balg-Verstelleinrichtung ausgebildet. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist der, dass Dichtelemente zum Abdichten der Druckkammer bspw. gegenüber des Spiralkanals entfallen, da die Druckkammer selbst vom Balg gebildet ist.In an alternative embodiment, the retaining device is designed in the form of a bellows adjusting device. A particular advantage of this embodiment is that sealing elements for sealing the pressure chamber, for example, account for the spiral channel, since the pressure chamber itself is formed by the bellows.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 Eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader mit einer erfindungsgemäßen Turbine und 1 A schematic diagram of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger with a turbine according to the invention and

2 ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Turbine, mit einem Axialschieber in einer Schließposition. 2 a longitudinal section of a turbine according to the invention, with an axial slide in a closed position.

Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1, ein Dieselmotor oder ein Ottomotor, ist mit einem Abgasturbolader 2 ausgestattet. Der Abgasturbolader 2 weist einen Frischluftführungsabschnitt 3, einen Abgasführungsabschnitt 4 und einen Lagerabschnitt 5 auf. Ein Laufzeug 6 des Abgasturboladers 2 umfasst ein Verdichterrad 7, ein Turbinenrad 8 und eine das Verdichterrad 7 mit dem Turbinenrad 8 drehfest verbindende Welle 9. Das Verdichterrad 7 ist im Frischluftführungsabschnitt 3, das Turbinenrad 8 ist im Abgasführungsabschnitt 4 und die Welle 9 ist im Lagerabschnitt 5 drehbar aufgenommen. Der Frischluftführungsabschnitt 3 ist in einem Ansaugstrang 10 der Brennkraftmaschine 1 und der Abgasführungsabschnitt 4 ist in einem Abgastrakt 11 der Brennkraftmaschine 1 positioniert. Der Abgastrakt 11 weist eine Abgasleitung 21 auf, welche einen nicht näher dargestellten Auslassbereich der Brennkraftmaschine 1 mit dem Abgasführungsabschnitt 4 durchströmbar verbindet.In the 1 illustrated internal combustion engine 1 , a diesel engine or a gasoline engine, is with an exhaust gas turbocharger 2 fitted. The turbocharger 2 has a fresh air guide section 3 , an exhaust gas guide section 4 and a storage section 5 on. A jig 6 the exhaust gas turbocharger 2 includes a compressor wheel 7 , a turbine wheel 8th and one the compressor wheel 7 with the turbine wheel 8th rotatably connecting shaft 9 , The compressor wheel 7 is in the fresh air duct section 3 , the turbine wheel 8th is in the exhaust gas guide section 4 and the wave 9 is in the warehouse section 5 rotatably received. The fresh air guidance section 3 is in a suction line 10 the internal combustion engine 1 and the exhaust gas guide section 4 is in an exhaust tract 11 the internal combustion engine 1 positioned. The exhaust tract 11 has an exhaust pipe 21 on which a not shown exhaust area of the internal combustion engine 1 with the exhaust gas guide section 4 permeable connects.

Das Turbinenrad 8 wird von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine 1 über die Abgasleitung 21, wobei es ein Drehbewegung ausführt, welche mit Hilfe der Welle 9 auf das Verdichterrad 7 übertragen wird, so dass das Verdichterrad 7 Luft ansaugen kann. Im Frischluftführungsabschnitt 3 wird die angesaugte Luft in der Regel auf einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Ladedruck verdichtet, welche der Brennkraftmaschine 1 über eine Ladeluftleitung 12 des Ansaugstranges 10 zur Verfügung gestellt wird.The turbine wheel 8th is from the pressurized exhaust gases of the internal combustion engine 1 over the exhaust pipe 21 , wherein it performs a rotational movement, which by means of the shaft 9 on the compressor wheel 7 is transferred so that the compressor wheel 7 Can suck in air. In the fresh air guidance section 3 the sucked air is usually compressed to a relation to the ambient pressure boost pressure, which of the internal combustion engine 1 via a charge air line 12 of the intake line 10 is made available.

Stromab des Frischluftführungsabschnitts 3 ist ein Ladeluftkühler 13 zur Senkung der aufgrund der Verdichtung erhöhten Temperatur der Luft vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform weist der Frischluftführungsabschnitt 3 eine Vorrichtung zur Expansion der Luft auf.Downstream of the fresh air duct section 3 is a charge air cooler 13 provided for lowering the increased temperature of the air due to the compression. In an alternative embodiment, the fresh air guide section 3 a device for expanding the air.

Der Abgasführungsabschnitt 4 ist mit einem Leitgitter 14 zur Konditionierung des Abgases stromauf des Turbinenrades 8 sowie mit einem Axialschieber 15 zur Konditionierung des Abgases in einem Austrittsbereich 16 des Turbinenrades 8 ausgestattet. Die axiale Verschiebbarkeit des Axialschiebers 15 ist in 1 mit Hilfe des als durchgezogene Linie und des als gestrichelten Linie dargestellten Aggregatschemata angedeutet. Das Leitgitter 14 ist in einer alternativen Ausführungsform in Form einer axial verschiebbaren Hülse ausgebildet.The exhaust gas guide section 4 is with a baffle 14 for conditioning the exhaust gas upstream of the turbine wheel 8th as well as with an axial slide 15 for conditioning the exhaust gas in an exit area 16 of the turbine wheel 8th fitted. The axial displaceability of the axial slide 15 is in 1 indicated by means of the solid line and the dashed line shown aggregate schemes. The Leitgitter 14 is formed in an alternative embodiment in the form of an axially displaceable sleeve.

Stromab der Brennkraftmaschine 1 und stromauf des Abgasführungsabschnitts 4 ist eine Abgasrückführungseinrichtung 17 vorgesehen, welche eine Rückführleitung 18, ein Rückführventil 19 sowie einen Abgaskühler 20 umfasst. Die Rückführleitung 18 ist als Verbindungsleitung der Abgasleitung 21 und der Ladeluftleitung 12 ausgestaltet. Die Rückführleitung 18 zweigt dabei stromauf des Abgasführungsabschnitts 4 von der Abgasleitung 21 ab und mündet stromab des Ladeluftkühlers 13 in die Ladeluftleitung 12.Downstream of the internal combustion engine 1 and upstream of the exhaust guide section 4 is an exhaust gas recirculation device 17 provided, which is a return line 18 , a return valve 19 and an exhaust gas cooler 20 includes. The return line 18 is as a connecting line of the exhaust pipe 21 and the charge air line 12 designed. The return line 18 branches in this case upstream of the exhaust gas guide section 4 from the exhaust pipe 21 from and opens downstream of the intercooler 13 in the charge air line 12 ,

Stromab des Abgasführungsabschnitts 4 ist zur Abgasnachbehandlung eine Abgasnachbehandlungseinheit 22 in der Abgasleitung 21 vorgesehen.Downstream of the exhaust gas guide section 4 is for exhaust aftertreatment an exhaust aftertreatment unit 22 in the exhaust pipe 21 intended.

Über Stellsignale einer Regel- und Steuereinrichtung 23 können sämtliche einstellbare Aggregate der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 eingestellt werden. Insbesondere sind das Leitgitter 14 und der Axialschieber 15 im Abgasführungsabschnitt 4 sowie das Rückführventil 19 der Abgasrückführeinrichtung 17 einstellbar.About control signals of a control and regulating device 23 can all adjustable units of the internal combustion engine 1 depending on state and operating variables of the internal combustion engine 1 be set. In particular, the guide grid 14 and the axial slide 15 in the exhaust gas guide section 4 and the return valve 19 the exhaust gas recirculation device 17 adjustable.

Im Abgasführungsabschnitt 4 ist eine Radkammer 24 ausgebildet, in welcher das Turbinenrad 8 drehbar aufgenommen ist. Stromauf der Radkammer 24 ist im Abgasführungsabschnitt 4 eine Flut 25 eines in 2 nicht näher dargestellten Spiralkanals angeordnet. Der Spiralkanal ist mit einem ebenfalls nicht näher dargesteliten Eintrittskanal des Abgasführungsabschnitts 4 durchströmbar verbunden, welcher eine Verbindung mit der Abgasleitung 21 aufweisend ausgebildet ist. Stromab der Radkammer 24 ist im Abgasführungsabschnitt 4 ein Austrittskanal 26 ausgestaltet. Eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln 27 sind auf einer Nabe 28 des Turbinenrades 8 positioniert. Das Turbinenrad 8 weist eine Drehachse 29 auf.In the exhaust gas guide section 4 is a wheel chamber 24 formed, in which the turbine wheel 8th is received rotatably. Upstream of the wheel chamber 24 is in the exhaust gas guide section 4 a flood 25 one in 2 Not shown spiral channels arranged. The spiral channel is connected to an inlet channel of the exhaust gas guide section, which is likewise not illustrated in more detail 4 permeable connected, which connects to the exhaust pipe 21 is formed having. Downstream of the wheel chamber 24 is in the exhaust gas guide section 4 an exit channel 26 designed. A plurality of turbine blades 27 are on a hub 28 of the turbine wheel 8th positioned. The turbine wheel 8th has an axis of rotation 29 on.

Der Axialschieber 15 ist hülsenförmig ausgestaltet und weist eine Längsachse 30 auf, wobei der Axialschieber 15 koaxial zum Turbinenrad 8 ausgebildet ist. Der Axialschieber 15 ist eine sich in axialer Richtung erstreckende Innenwand 31 und eine sich in axialer Richtung erstreckende Außenwand 32 aufweisend ausgebildet, wobei die Innenwand 31 die Turbinenschaufeln 27 umfassend positioniert ist. Die Außenwand 32 des Axialschiebers 15 ist einer Wandung 33 des Abgasführungsabschnitts 4 zugewandt angeordnet, wobei ausschließlich die Außenwand 32 Berührung mit der Wandung 33 aufweist.The axial slide 15 is sleeve-shaped and has a longitudinal axis 30 on, with the axial slide 15 coaxial to the turbine wheel 8th is trained. The axial slide 15 is an inner wall extending in the axial direction 31 and an outer wall extending in the axial direction 32 formed having formed, wherein the inner wall 31 the turbine blades 27 is fully positioned. The outer wall 32 of the axial slide 15 is a wall 33 the exhaust gas guide section 4 facing away, with only the outer wall 32 Contact with the wall 33 having.

Der hülsenförmig ausgestaltete Axialschieber 15 weist in der dargestellten Ausführungsbeispiel wenigstens fünf ringförmig ausgestaltete Abschnitte auf, einen ersten Abschnitt 34 mit einem ersten Außendurchmesser D1 und einer ersten Länge L1, einen zweiten Abschnitt 35 mit einem zweiten Außendurchmesser D2 und einer zweiten Länge L2, einen dritten Abschnitt 36 mit einem dritten Außendurchmesser D3 und einer dritten Länge L3 sowie einen vierten Abschnitt 37 mit einem vierten Außendurchmesser D4 und einen fünften Abschnitt 38 mit einem fünften Außendurchmesser D5. Die fünf Abschnitte 34, 35, 36, 37, 38 sind mit dem überwiegend gleichen Innendurchmesser DI ausgebildet, wobei der erste Abschnitt 34 in einem dem Turbinenrad 8 zugewandten Bereich einen der Turbinenradschaufelaußenkontur 45 angepassten axialen Innendurchmesserverlauf aufweist. Der Axialschieber 15 weist somit eine Gesamtlänge LG auf, welche der Summe der ersten Länge L1, der zweiten Länge L2, der dritten Länge L3, der vierten Länge L4 und der fünften Länge L5 entspricht.The sleeve-shaped axial slide 15 has in the illustrated embodiment, at least five annular configured sections, a first section 34 with a first outer diameter D1 and a first length L1, a second portion 35 with a second Outer diameter D2 and a second length L2, a third section 36 with a third outer diameter D3 and a third length L3 and a fourth portion 37 with a fourth outer diameter D4 and a fifth portion 38 with a fifth outer diameter D5. The five sections 34 . 35 . 36 . 37 . 38 are formed with the predominantly same inner diameter DI, wherein the first section 34 in a turbine wheel 8th facing region of the turbine wheel outer contour 45 having adapted axial inner diameter course. The axial slide 15 thus has a total length LG which corresponds to the sum of the first length L1, the second length L2, the third length L3, the fourth length L4 and the fifth length L5.

Zur teilweisen Aufnahme des Axialschiebers 15 weist der Abgasführungsabschnitt 4 im Bereich des Austrittkanals 26 eine ringförmige, nutartige Aufnameaussparung 39 auf, in welcher neben der teilweisen Aufnahme des Axialschiebers 15 auch die überwiegende Aufnahme einer steuerbaren Bewegungsvorrichtung 40 zur Bewegung des Axialschiebers 15 untergebracht ist.For partially receiving the axial slide 15 has the exhaust gas guide section 4 in the area of the outlet channel 26 an annular, groove-like Aufnameaussparung 39 in, in addition to the partial inclusion of the axial slide 15 also the predominant inclusion of a controllable movement device 40 for moving the axial slide 15 is housed.

Eine axiale Erstreckungslänge LA der Aufnahmeaussparung 39 ist in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr in der Größenordnung der halbe Gesamtlänge LG des Axialschiebers 15 ausgebildet. Die Gesamtlänge LG des Axialschiebers 15 ist so dimensioniert, dass der Axialschieber 15 in seiner Positionierung im Abgasführungsabschnitt 4 sowohl in einer Schließposition, wie sie in 2 abgebildet ist, als auch in einer nicht näher dargestellten maximalen Öffnungsposition sowohl an seinem dem Turbinenrad 8 zugewandt positionierten Ende als auch an seinem dem Turbinenrad 8 abgewandt positionierten Ende die Aufnahmeaussparung 39 vollständig überdeckt.An axial extension length LA of the receiving recess 39 is in this embodiment, approximately on the order of half the total length LG of the axial slide 15 educated. The total length LG of the axial slide 15 is dimensioned so that the axial slide 15 in its positioning in the exhaust gas guide section 4 both in a closed position, as in 2 is shown, as well as in a maximum open position, not shown, both at its the turbine wheel 8th facing positioned end as well as at its the turbine wheel 8th turned away positioned end of the receiving recess 39 completely covered.

Die steuerbare Bewegungsvorrichtung 40 ist mehrteilig ausgestaltet und weist neben einer Rückhaltevorrichtung 41, welche in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Ringfeder ausgebildet ist, eine Druckleitung 42, eine Druckkammer 43 und ein Druckventil 44 auf, wobei mit Hilfe des Druckventils 44 die Bewegung des Axialschiebers 15 steuerbar ist. Die Bewegung des Axialschiebers 15 erfolgt pneumatisch mittels eines Fluids, welches beispielsweise Abgas der Brennkraftmaschine 1 oder Frischluft ist.The controllable movement device 40 is designed in several parts and has next to a restraint device 41 , which is formed in this embodiment in the form of an annular spring, a pressure line 42 , a pressure chamber 43 and a pressure valve 44 on, with the help of the pressure valve 44 the movement of the axial slide 15 is controllable. The movement of the axial slide 15 pneumatically by means of a fluid which, for example, exhaust gas of the internal combustion engine 1 or fresh air is.

Die Druckleitung 42 mündet an ihrem dem Axialschieber 15 zugewandt positionierten Ende in die Druckkammer 43. Ihr dem Axialschieber 15 abgewandt positioniertes Ende mündet in den Abgastrakt 11 stromauf des Abgasführungsabschnitts 4. Ebenso könnte das dem Axialschieber 15 abgewandt positionierte Ende in den Abgasführungsabschnitt 4 stromauf der Radkammer 24 münden. In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel mündet das dem Axialschieber 15 abgewandt positionierte Ende der Druckleitung 42 in den Ansaugstrang 10 stromab des Verdichterrades 7, wobei das dem Axialschieber 15 abgewandt positionierte Ende der Druckleitung 42 in den Frischluftführungsabschnitt 3 oder an einer beliebigen Stelle stromab des Frischluftführungsabschnittes 3 in den Ansaugstrang 10 münden kann.The pressure line 42 opens at her the axial slide 15 facing positioned end into the pressure chamber 43 , You the axial slide 15 turned away end opens into the exhaust tract 11 upstream of the exhaust gas guide section 4 , Likewise, this could be the axial slide 15 turned away positioned end in the exhaust gas guide section 4 upstream of the wheel chamber 24 lead. In another embodiment, not shown, this opens the axial slide 15 facing away from the end of the pressure line 42 in the intake manifold 10 downstream of the compressor wheel 7 , where the the axial slide 15 facing away from the end of the pressure line 42 in the fresh air duct section 3 or at any point downstream of the fresh air guide section 3 in the intake manifold 10 can lead.

Die Druckkammer 43 wird teilweise vom Abgasführungsabschnitt 4 und teilweise vom Axialschieber 15 selbst ausgebildet. Außenflächen des Axialschiebers 15, nämlich eine dem Abgasführungsabschnitt 4 zugewandt positionierte axiale Außenfläche 46 des ersten Abschnitts 34, eine dem Abgasführungsabschnitt 4 zugewandt positionierte axiale Außenfläche 47 und eine dem Turbinenrad 8 zugewandt positionierte radiale Außenfläche 48 des zweiten Abschnitts 35 sowie eine dem Turbinenrad 8 zugewandt positionierte radiale Außenfläche 49 des dritten Abschnitts 36, bilden einen Teil der Druckkammer 43.The pressure chamber 43 is partially from the exhaust gas guide section 4 and partly from the axial slide 15 self trained. External surfaces of the axial slide 15 namely, an exhaust gas guide section 4 facing axially positioned outer surface 46 of the first section 34 , one the exhaust guide section 4 facing axially positioned outer surface 47 and one the turbine wheel 8th facing radially positioned outer surface 48 of the second section 35 and a turbine wheel 8th facing radially positioned outer surface 49 of the third section 36 , form part of the pressure chamber 43 ,

Zur Abdichtung der Druckkammer 43 weist in diesem Ausführungsbeispiel der dritte Abschnitt 36 an seiner dem Abgasführungsabschnitt 4 zugewandt positionierten axialen Außenfläche 50 zwei Dichtvorrichtungen 51 in Form von Kolbenringen auf. Die Anzahl der Dichtvorrichtungen 51 ist nicht zwingend auf zwei beschränkt, es könnte durchaus nur eine Dichtvorrichtung oder mehr als zwei Dichtvorrichtungen an dieser Außenfläche 50 vorgesehen sein.For sealing the pressure chamber 43 has in this embodiment, the third section 36 at its the exhaust gas guide section 4 facing axially positioned outer surface 50 two sealing devices 51 in the form of piston rings. The number of sealing devices 51 is not necessarily limited to two, it could just one sealing device or more than two sealing devices on this outer surface 50 be provided.

Ebenso weist der erste Abschnitt 34 an seiner axialen, dem Abgasführungsabschnitt 4 zugewandt positionierten Außenfläche 46 zwei Dichtvorrichtungen 51 zur Abdichtung der Druckkammer 43 gegen die Radkammer 24 und den Austrittskanal 26 auf. Auch hier kann die Anzahl der Dichtvorrichtungen 51 variieren.Likewise, the first section 34 at its axial, the exhaust gas guide section 4 facing outer surface 46 two sealing devices 51 for sealing the pressure chamber 43 against the wheel chamber 24 and the exit channel 26 on. Again, the number of sealing devices 51 vary.

Die Aufnahmeaussparung 39 ist mit Hilfe des dritten Abschnitts 36 in zwei druckdicht voneinander getrennte Bereiche geteilt. Der erste Bereich 52 umfasst die Druckkammer 43, während der zweite Bereich 53 zur Aufnahme der Rückhaltevorrichtung 41 ausgebildet ist.The recording opening 39 is with the help of the third section 36 divided into two pressure-tight separated areas. The first area 52 includes the pressure chamber 43 while the second area 53 for receiving the restraint device 41 is trained.

Vom Abgasführungsabschnitt 4 gebildete Teile der Druckkammer 43 sind eine radiale, im Bereich des Turbinenrades 8 ausgebildete Wandung der Aufnahmeaussparung 39, sowie eine axiale, dem Austrittskanal zugewandt positionierte Wandung der Aufnahmevorrichtung 39. Je nach Positionierung des Axialschiebers 15 verändert sich die Größe der Druckkammer 43.From the exhaust gas guide section 4 formed parts of the pressure chamber 43 are a radial, in the area of the turbine wheel 8th trained wall of the receiving recess 39 , As well as an axial, the outlet channel facing positioned wall of the receiving device 39 , Depending on the positioning of the axial slide 15 the size of the pressure chamber changes 43 ,

Eine Gegenkraft zur in der Druckkammer 43 ausgebildeten Druckkraft wird mit Hilfe der Rückhaltevorrichtung 41 ausgebildet. Die Rückhaltevorrichtung 41 ist im zweiten Bereich 53 positioniert, welcher mittels des dritten Abschnitts von der Druckkammer 43 abgetrennt in der Aufnahmeaussparung 39 ausgebildet ist. In diesem Bereich 53 wirkt der sich stromab des Turbinenrades im Austrittskanal einstellende Abgasdruck.A counterforce to in the pressure chamber 43 trained compressive force is using the restraint device 41 educated. The Restraint 41 is in the second area 53 positioned by means of the third section of the pressure chamber 43 separated in the receiving recess 39 is trained. In this area 53 acts the downstream of the turbine wheel in the outlet channel adjusting exhaust pressure.

Ein Druckabbau oder ein Druckaufbau in der Druckkammer 43 erfolgt über die Druckleitung 42. Der Axialschieber 15 weist eine Schließposition und zwischen der Schließposition und einer maximalen Öffnungsposition unterschiedliche weitere Öffnungspositionen auf. Wird der Druck in der Druckkammer 43 erhöht, so wirkt auf den Axialschieber 15 eine Kraft, welche den Axialschieber 15 in eine der weiteren Öffnungsposition schiebt. Die Rückhaltevorrichtung 41 weist dann eine Gegenkraft zur Stabilisierung des Axialschiebers 15 in dieser Öffnungsposition auf. Die maximale Öffnungsposition des Axialschiebers 15 ist dann erreicht, wenn eine vom Turbinenrad 8 abgewandt positionierte radiale Außenfläche 54 des vierten Abschnitts 37 eine Berührung mit einer vom Turbinenrad 8 abgewandt positionierten radiale Fläche 55 der Aufnahmeaussparung 39 aufweist.A pressure reduction or pressure build-up in the pressure chamber 43 via the pressure line 42 , The axial slide 15 has a closed position and between the closed position and a maximum opening position different further opening positions. Will the pressure in the pressure chamber 43 increased, so acts on the axial slide 15 a force which the axial slide 15 slides into one of the further opening position. The restraint device 41 then has a counterforce to stabilize the axial slide 15 in this opening position. The maximum opening position of the axial slide 15 is reached when one of the turbine wheel 8th facing away radially outer surface 54 of the fourth section 37 a touch with one from the turbine wheel 8th turned away radial surface 55 the recording opening 39 having.

Eine Druckreduzierung in der Druckkammer 43 bewirkt eine Verschiebung des Axialschiebers 15 in Richtung auf oder in seine Schließposition. Zur Einhaltung der beiden Extrempositionen, Schließposition und maximale Öffnungsposition, weisen die radiale Fläche 55 und eine dem Turbinenrad 8 abgewandt positionierten radiale Fläche 56 der Aufnahmeaussparung 39 Dämpferelemente 57 auf, so dass ein Verschleiß weitestgehend reduziert ist. Diese Dämpferelemente können in Form von gehärteten Ringen ausgestaltet sein, oder eine Materialbehandlung in Form von Induktivhärten an diesen Stellen des Abgasführungsabschnitts 4 sein.A pressure reduction in the pressure chamber 43 causes a displacement of the axial slide 15 towards or into its closed position. To comply with the two extreme positions, closing position and maximum opening position, have the radial surface 55 and one the turbine wheel 8th turned away radial surface 56 the recording opening 39 damper elements 57 on, so that wear is largely reduced. These damper elements may be configured in the form of hardened rings, or a material treatment in the form of inductive hardening at these locations of the exhaust gas guide section 4 be.

Mit Hilfe eines Deckels 58, welcher als lösbares Teil des Abgasführungsabschnittes 4 ausgestaltet ist, erfolgt eine einfache Montage des Axialschiebers 15 und der Bewegungsvorrichtung 40.With the help of a lid 58 , which as a detachable part of the exhaust gas guide section 4 is configured, a simple assembly of the axial slide takes place 15 and the movement device 40 ,

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Bereich 53 der Aufnahmeaussparung 39 als Druckkammer 43 ausgebildet, wobei die Druckleitung 42 dabei in diesen zweiten Bereich 53 mündet. In dem ersten Bereich 52 der Aufnahmeaussparung 39 ist dementsprechend die Rückhaltevorrichtung 41 aufgenommen. In dem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist zum Verschieben des Axialschiebers 15 in seine Schließposition eine Druckerhöhung erforderlich, während zur Verschiebung des Axialschiebers 15 in eine Öffnungsposition eine Druckreduzierung erfolgen muss.In a non-illustrated embodiment, the second area 53 the recording opening 39 as a pressure chamber 43 formed, wherein the pressure line 42 in this second area 53 empties. In the first area 52 the recording opening 39 is accordingly the restraint device 41 added. In the embodiment not shown is for moving the axial slide 15 in its closed position, an increase in pressure required during the displacement of the axial slide 15 in an opening position, a pressure reduction must take place.

In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsvorrichtung 40 alternativ in Form einer Balg-Verstelleinrichtung ausgebildet. Die Balg-Verstelleinrichtung umfasst einem Balg, der auf einen Zylinder aufgestülpt ist. Der Balg weist einen Einströmstutzen auf, welcher mit der Druckleitung 42 druckdicht verbunden ist. Das Innere des Balgs kann über den Einströmstutzen mit unter Druck stehendem Fluid befüllt werden, wodurch sich die Wandung des Balgs aufrollt und der Balg eine größere Länge einnimmt.In a further, not shown embodiment, the movement device 40 alternatively formed in the form of a bellows adjusting device. The bellows adjusting device comprises a bellows, which is slipped on a cylinder. The bellows has an inflow, which with the pressure line 42 pressure-tight connected. The interior of the bellows can be filled via the inflow with pressurized fluid, whereby the wall of the bellows rolls up and the bellows takes a greater length.

Gemeinsam mit der axialen Bewegung des Balgs wird auch der im Balginneren angeordnete Zylinder verstellt. Dieser ist fest mit einer Schubstange verbunden, deren gegenüberliegende Stirnseite durch eine Ausnehmung in einer gehäusefesten, flanschähnlichen Halterung geführt ist und mit einem Übertragungselement verbunden ist. Dieses Übertragungselement ist mit dem Axialschieber 15 gekoppelt. Bei einer Längenänderung der Balgwandung des Balgs wird auch der mit dem Balg gekoppelte Zylinder axial verstellt, wobei diese Stellbewegung aufgrund der starren Kopplung zwischen Zylinder, Schubstange und Übertragungselement auf den Axialschieber 15 übertragen wird.Together with the axial movement of the bellows and the arranged inside the bellows cylinder is adjusted. This is fixedly connected to a push rod whose opposite end face is guided by a recess in a housing-fixed, flange-like holder and is connected to a transmission element. This transmission element is with the axial slide 15 coupled. With a change in length of the bellows wall of the bellows coupled to the bellows cylinder is adjusted axially, said adjusting movement due to the rigid coupling between the cylinder, push rod and transmission element on the axial slide 15 is transmitted.

Um die Schubstange ist ein als Druckfeder ausgebildetes Federelementgelegt, welches sich einenends an der gehäusefesten Halterung abstützt und anderenends den Zylinder in der Balgverstelleinrichtung beaufschlagt. Das Federelement drückt den Zylinder und damit auch den Balg in die eingezogene Position, die der zurückgezogenen Außerfunktionsstellung des Axialschiebers entspricht. Diese eingezogene Position ist über einen Anschlag begrenzt.To the push rod designed as a compression spring spring element is placed, which is supported at one end to the housing-fixed bracket and the other end applied to the cylinder in the Belgverstelleinrichtung. The spring element pushes the cylinder and thus also the bellows in the retracted position, which corresponds to the retracted non-functional position of the axial slide. This retracted position is limited by a stop.

Bei einem Befüllen des Innenraums des Balgs mit Fluid wird der Axialschieber 15 in eine Öffnungsposition bewegt. Sobald der Druck im Inneren des Balgs wieder abgebaut wird, bewegt sich der Zylinder unter dem Einfluss des Federelements wieder in seine zurückgezogene Ausgangsposition und damit auch der Axialschieber 15.When filling the interior of the bellows with fluid, the axial slide becomes 15 moved to an open position. As soon as the pressure in the interior of the bellows is reduced again, the cylinder moves under the influence of the spring element back into its retracted position and thus also the axial slide 15 ,

Ebenso könnte der Balg von einer druckdichten Hülle umschlossen sein. Das eingeleitete Fluid würde sich dann zwischen dem Balg und der Hülle befinden und könnte von außen auf den Balg einwirken, wodurch eine Längenänderung bewirkt werden könnte.Likewise, the bellows could be enclosed by a pressure-tight envelope. The fluid introduced would then be between the bellows and the shell and could act on the bellows from the outside, which could cause a change in length.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 34915 A1 [0002] EP 34915 A1 [0002]

Claims (7)

Abgasturbolader, mit einem Abgasführungsabschnitt (4) und einem Turbinenrad (8) mit einer Mehrzahl von Turbinenschaufeln (27), wobei das Turbinenrad (8) in einer Radkammer (24) des Abgasführungsabschnitts (4) drehbar aufgenommen ist, und mit einem Axialschieber (15) zur Änderung der Abgasströmung, wobei der Axialschieber (15) pneumatisch verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (15) die Mehrzahl der Turbinenschaufeln (27) in einem Austrittsbereich (16) des Turbinenrades (8) umfassend ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger, with an exhaust gas guide section ( 4 ) and a turbine wheel ( 8th ) with a plurality of turbine blades ( 27 ), wherein the turbine wheel ( 8th ) in a wheel chamber ( 24 ) of the exhaust gas guide section ( 4 ) is rotatably received, and with an axial slide ( 15 ) for changing the exhaust gas flow, wherein the axial slide ( 15 ) is pneumatically adjustable, characterized in that the axial slide ( 15 ) the plurality of turbine blades ( 27 ) in an exit area ( 16 ) of the turbine wheel ( 8th ) is formed comprehensively. Abgasturbolader nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (15) hülsenförmig ausgestaltet ist und eine sich in axialer Richtung erstreckende Innenwand (31) und eine sich in axialer Richtung erstreckende Außenwand (32) aufweist, wobei ausschließlich die Außenwand (32) des Axialschiebers (15) eine Berührung mit einer Wandung (33) des Abgasführungsabschnitts (4) aufweist.Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the axial slide ( 15 ) is designed sleeve-shaped and extending in the axial direction inner wall ( 31 ) and an axially extending outer wall ( 32 ), wherein only the outer wall ( 32 ) of the axial slide ( 15 ) a contact with a wall ( 33 ) of the exhaust gas guide section ( 4 ) having. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Axialschiebers (15) eine steuerbare Bewegungsvorrichtung (40) vorgesehen ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 1 or 2, characterized in that for positioning of the axial slide ( 15 ) a controllable movement device ( 40 ) is provided. Abgasturbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (40) eine Rückhaltevorrichtung (41) aufweist.Exhaust gas turbocharger according to claim 3, characterized in that the movement device ( 40 ) a restraint device ( 41 ) having. Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (41) in Form einer Spiralfeder ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 4, characterized in that the retaining device ( 41 ) is formed in the form of a spiral spring. Abgasturbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (40) in Form einer Balg-Verstelleinrichtung ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 3, characterized in that the movement device ( 40 ) is formed in the form of a bellows adjusting device. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Positionierung des Axialschiebers (15) einzusetzende Fluid Abgas einer Brennkraftmaschine (1) ist.Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the positioning of the axial slide ( 15 ) to be used fluid exhaust gas of an internal combustion engine ( 1 ).
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EP0034915A1 (en) 1980-02-22 1981-09-02 Holset Engineering Company Limited Radially inward flow turbine

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