DE102010010470A1 - Turbine for supercharger of e.g. diesel engine, of passenger car, has flow channel removing exhaust gas from region of outer contour and guiding downstream of turbine wheel, where inlet of channel is arranged downstream of wheel inlet - Google Patents

Turbine for supercharger of e.g. diesel engine, of passenger car, has flow channel removing exhaust gas from region of outer contour and guiding downstream of turbine wheel, where inlet of channel is arranged downstream of wheel inlet Download PDF

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    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Abstract

The turbine (10) has a turbine housing (12) and a turbine wheel (14) accommodated in the housing, where exhaust gas of an internal combustion engine is pressurized with a turbine wheel inlet (22). The turbine wheel has an outer contour (24) sectionally covered in a radial direction (26) of the turbine wheel by a wall portion (28) of the turbine housing. A flow channel (30) removes exhaust gas from a region of the outer contour and guides downstream of the turbine wheel. An inlet (34) of the flow channel is arranged downstream of the turbine wheel inlet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.

Die DE 10 2006 009 298 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, der eine Abgasturbine im Abgasstrang und einen Verdichter im Ansaugtrakt umfasst, wobei die Abgasturbine zwei separate Turbinenfluten aufweist, über die dem Turbinenrad Abgas zuführbar ist. Der Massenstrom durch die beiden Turbinenfluten ist über eine Schalteinrichtung einstellbar, wobei die Schalteinrichtung in einem Schaltgehäuse ein um eine Drehachse schwenkbare Sperrklappe mit zwei zumindest annährendend gleichlangen Flügeln zu beiden Seiten der Drehachse aufweist. Die Sperrklappe ist in einem Verbindungsraum im Schaltgehäuse gelagert und der Verbindungsraum sowohl mit den beiden Turbinenfluten der Abgasturbine als auch mit zwei Abgasleitungen verbunden, die jeweils einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine zugeordnet sind.The DE 10 2006 009 298 A1 discloses an internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger, which comprises an exhaust gas turbine in the exhaust line and a compressor in the intake tract, wherein the exhaust gas turbine has two separate turbine flows through which exhaust gas can be supplied to the turbine wheel. The mass flow through the two turbine flows is adjustable via a switching device, wherein the switching device in a switch housing has a pivotable about an axis of rotation locking flap with two at least approximately equally long wings on both sides of the axis of rotation. The blocking flap is mounted in a connecting space in the switching housing and the connecting space is connected both to the two turbine flows of the exhaust gas turbine and to two exhaust gas lines, which are each assigned to a cylinder bank of the internal combustion engine.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine für einen Abgasturbolader bereitzustellen, welche einen hohen Wirkungsgrad aufweist.It is an object of the present invention to provide a turbine for an exhaust gas turbocharger, which has a high efficiency.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbine für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a turbine for an exhaust gas turbocharger having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Turbinengehäuse, in welchem ein über ein Turbinenradeintritt mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbares Turbinenrad aufgenommen ist, welches eine Außenkontur aufweist, welche in radialer Richtung des Turbinenrads zumindest bereichsweise von zumindest einem Wandbereich des Turbinengehäuses überdeckt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Strömungskanal vorgesehen ist, mittels welchem Abgas aus einem Bereich der von dem Wandbereich überdeckten Außenkontur entnehmbar und stromab des Turbinenrads führbar ist. Ein Eintritt des Strömungskanals kann dabei in Strömungsrichtung des Abgases stromauf des Turbinenradeintritts angeordnet sein. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch Reibungsverluste, welche aufgrund der Reibung zwischen dem Abgas und Wandbereichen des Turbinengehäuses entstehen, reduziert sind, da infolge der Ausbildung des Strömungskanals und dessen Eintritts weniger Wandbereiche bzw. eine geringere Fläche an Wandbereichen existiert, die die Reibungsverluste verursachen. Damit weist die erfindungsgemäße Turbine einen hohen Wirkungsgrad auf, welcher der zugeordneten Verbrennungskraftmaschine zugute kommt, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch sowie geringe CO2-Emissionen resultieren. Diese Reduzierung der Reibungsverluste ist insbesondere dann gegeben, wenn der Eintritt des Strömungskanals besonders nahe an dem Turbinenradeinritt angeordnet ist, so zum Beispiel in axialer Richtung des Turbinenrads unmittelbar vor oder hinter dem Turbinenradeintritt, wobei also das Abgas zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung des Turbinenrads in den Strömungskanal einströmen kann.A turbine according to the invention for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a turbine housing, in which a turbine wheel is acted upon via a Turbinenradeintritt with exhaust gas of the internal combustion engine is included, which has an outer contour which is at least partially covered in the radial direction of the turbine wheel of at least one wall portion of the turbine housing draws is characterized in that at least one flow channel is provided, by means of which exhaust gas can be removed from a region of the outer region covered by the wall region and can be guided downstream of the turbine wheel. An inlet of the flow channel can be arranged in the flow direction of the exhaust gas upstream of the turbine wheel inlet. This has the advantage that thereby frictional losses, which arise due to the friction between the exhaust gas and wall portions of the turbine housing, are reduced, since due to the formation of the flow channel and its entry less wall areas or a smaller area exists on wall areas that cause the friction losses. Thus, the turbine according to the invention has a high efficiency, which benefits the associated internal combustion engine, resulting in low fuel consumption and low CO 2 emissions result. This reduction of the friction losses is given in particular if the inlet of the flow channel is arranged particularly close to the turbine wheel step, for example in the axial direction of the turbine wheel immediately before or after the turbine wheel inlet, ie the exhaust gas at least substantially in the axial direction of the turbine wheel in FIG can flow in the flow channel.

Dadurch, dass das Abgas mittels des Strömungskanals stromab des Turbinenrades, insbesondere stromab eines Turbinenradaustritts, führbar ist, ist die Leistung der Turbine mittels des Strömungskanals einstellbar, und das auch mit einer festen, also nicht variablen Turbinengeometrie, also beispielsweise verstellbaren Leitschaufeln. Diese so realisierte Einstellung der Leistung der Turbine führt dazu, dass auch die Leistung eines Verdichters des Abgasturboladers mit einem Verdichterrad, welches über eine Welle von dem Turbinenrad antreibbar ist, einstellbar ist. Dies führt wiederum dazu, dass ein Luftbedarf der Verbrennungskraftmaschine auf dessen Ansaugseite zur Darstellung eines gewünschten Drehmoments bzw. einer gewissen Leistung über den Strömungskanal infolge der Einstellbarkeit der Leistung der Turbine und der Leistung des Verdichters einstellbar ist. Durch den Strömungskanal wird weniger Masse des Abgases genutzt, um Leistung an der Turbine erzeugen, was in der ausgeführten Art und Weise auch den Luftbedarf einstellt.Characterized in that the exhaust gas by means of the flow channel downstream of the turbine wheel, in particular downstream of a turbine outlet, is feasible, the power of the turbine by means of the flow channel is adjustable, and with a fixed, that is not variable turbine geometry, so for example adjustable vanes. This adjustment of the power of the turbine realized in this way means that the power of a compressor of the exhaust-gas turbocharger with a compressor wheel, which can be driven by the turbine wheel via a shaft, can also be set. This in turn means that an air requirement of the internal combustion engine on the suction side to represent a desired torque or a certain power through the flow channel due to the adjustability of the power of the turbine and the power of the compressor is adjustable. The flow channel uses less mass of exhaust gas to produce power at the turbine, which also adjusts the air requirement in the way it is designed.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Eintritt des Strömungskanals stromab des Turbinenradeintritts und stromauf des Turbinenradsaustritts, also in Strömungsrichtung des Abgases zwischen dem Turbinenradeintritt und dem Turbinenradaustritt angeordnet. Dies ermöglicht es, die Leistung der Turbine und damit die Leistung des Verdichters bedarfsgerecht einzustellen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the inlet of the flow channel is arranged downstream of the turbine wheel inlet and upstream of the turbine wheel outlet, ie in the flow direction of the exhaust gas between the turbine wheel inlet and the turbine wheel outlet. This makes it possible to adjust the performance of the turbine and thus the performance of the compressor as needed.

Des Weiteren kann das Abgas über den Strömungskanal den Turbinenradaustritt, welcher gegebenenfalls den geringsten Strömungsquerschnitt der Turbine und somit eine Drossel in der Turbine darstellt, zumindest teilweise umströmen, da dem Massenstrom des Abgases über den Strömungskanal und dessen Eintritt zwischen dem Turbinenradeintritt und dem Turbinenradaustritt eine Teilmasse entnommen wird. Gleichzeitig strömt jedoch der gesamte Massenstrom des Abgases, also das gesamte Abgas über den Turbinenradeintritt an das Turbinenrad, wodurch das Turbinenrad mit der gesamten Abgasmasse beaufschlagt wird und somit die Leistung der Turbine erzeugen kann. Bei dieser Ausführungsform ist es also vermieden, dass das Turbinenrad nur mit einer Teilmenge des Abgases beaufschlagt wird und somit lediglich nur ein Teil der Abgasenergie genutzt wird, um Leistung zu erzeugen, was den Wirkungsgrad der Turbine und damit der Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflussen würde. Das bedeutet also, dass die Turbine zur Leistungserzeugung das gesamte Abgas nutzt, was mit einem sehr hohen Wirkungsgrad der Turbine und damit mit einem hohen Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.Furthermore, the exhaust gas via the flow channel, the turbine wheel outlet, which optionally represents the lowest flow cross-section of the turbine and thus a throttle in the turbine, at least partially flow around, as the mass flow of the exhaust gas through the flow channel and its entry between the turbine wheel inlet and the Turbinenradaustritt a partial mass is removed. At the same time, however, the entire mass flow of the exhaust gas, so the entire exhaust gas flows through the Turbinenradeintritt to the turbine wheel, whereby the turbine wheel is acted upon by the entire exhaust gas mass and thus can produce the power of the turbine. In this embodiment, it is thus avoided that the turbine wheel is acted upon only with a partial amount of the exhaust gas and Thus, only a portion of the exhaust gas energy is used to generate power, which would adversely affect the efficiency of the turbine and thus the internal combustion engine. This means that the turbine uses the entire exhaust gas to generate power, which is associated with a very high efficiency of the turbine and thus with a high efficiency of the internal combustion engine.

Dadurch ist es ermöglicht, den Durchsatzparameter der Turbine anzuheben, bei gleichzeitiger Darstellung einer so genannten Abblasemöglichkeit also der Einstellung der Leistung der Turbine durch Entnahme einer bestimmten Masse von Abgas über den Strömungskanal. Dies führt zu einem Druckabfall, was wiederum zu einem verbesserten Ladungswechsel der Verbrennungskraftmaschine führt, woraus ein reduzierter Kraftstoffverbrauch sowie reduzierte CO2-Emissionen resultieren.This makes it possible to increase the flow rate parameter of the turbine, while simultaneously displaying a so-called Abblasemöglichkeit thus adjusting the power of the turbine by removing a certain mass of exhaust gas via the flow channel. This leads to a pressure drop, which in turn leads to an improved charge exchange of the internal combustion engine, resulting in a reduced fuel consumption and reduced CO 2 emissions.

Die erfindungsgemäße Turbine ist bei jedweder Art von Verbrennungskraftmaschine einsetzbar, so zum Beispiel bei Dieselmotoren, Ottomotoren oder Diesotto-Motoren. Ebenso kann die erfindungsgemäße Turbine sowohl bei Personenkraftwagenanwendungen sowie Nutzkraftwagenanwendungen eingesetzt werden. Insbesondere im Zusammenwirken mit einer Verbrennungskraftmaschine in einem Personenkraftwagen wirken sich die ausgeführten Vorteile besonders positiv aus, da hier in der Regel Abblasemengen von über 50% vorliegen.The turbine according to the invention can be used in any type of internal combustion engine, for example in diesel engines, Otto engines or Diesotto engines. Likewise, the turbine according to the invention can be used both in passenger car applications and commercial vehicle applications. In particular, in cooperation with an internal combustion engine in a passenger car, the benefits shown have a particularly positive effect, since there are usually Abblasemengen of over 50%.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Ventileinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Strömungskanal zumindest bereichsweise freigebbar bzw. bereichsweise verschließbar ist. Durch dieses Ventil kann ein Zeitpunkt und/oder eine Menge an Abgas, die der Gesamtmenge an Abgas zu entnehmen ist und welche durch den Strömungskanal strömt, eingestellt werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass mittels der Ventileinrichtung der Strömungskanal lediglich geöffnet oder geschlossen wird. Ebenso ist es möglich, dass die Ventileinrichtungen den Strömungskanal komplett verschließen, komplett freigeben und/oder eine Zwischenstellung aufweisen kann, wobei in der Zwischenstellung ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals dargestellt ist, welcher geringer ist als bei komplett mittels der Ventileinrichtung freigegebenem Strömungskanal. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung zwischen zwei unterschiedlichen Durchlassstellungen einstellbar ist, in welchem zwei unterschiedliche Strömungsquerschnitte dargestellt sind. Darüber hinaus ist es möglich, dass mittels der Ventileinrichtung eine Mehrzahl von unterschiedlichen Strömungsquerschnitten kontinuierlich, also zumindest nahezu stufenlos einstellbar ist. In jeglicher Hinsicht ermöglicht die Ventileinrichtung eine hohe Flexibilität zur Einstellung der Menge bzw. der Masse des den Strömungskanal zu durchströmenden Abgases, wodurch die Turbine sehr gut an ein breites Spektrum von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann. Dies wirkt sich weiterhin positiv auf den effizienten Betrieb der Turbine und damit der Verbrennungskraftmaschine aus, was zu einer weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie der CO2-Emissionen führt.In an advantageous embodiment of the invention, at least one valve device is provided, by means of which the flow channel is at least partially releasable or partially closed. Through this valve, a time and / or an amount of exhaust gas, which is the total amount of exhaust gas to remove and which flows through the flow channel can be adjusted. It is possible, for example, that the flow channel is merely opened or closed by means of the valve device. It is also possible that the valve devices completely close the flow channel, completely release and / or may have an intermediate position, wherein in the intermediate position, a flow cross-section of the flow channel is shown, which is less than in completely released by the valve means flow channel. Furthermore, it can be provided that the valve device is adjustable between two different passage positions, in which two different flow cross-sections are shown. Moreover, it is possible that by means of the valve device, a plurality of different flow cross sections is continuously, so at least almost infinitely adjustable. In all respects, the valve device allows a high degree of flexibility for adjusting the amount or mass of the exhaust gas to be flowed through the flow channel, whereby the turbine can be adapted very well to a wide range of different operating points of the internal combustion engine. This continues to have a positive effect on the efficient operation of the turbine and thus of the internal combustion engine, which leads to a further reduction in fuel consumption and CO 2 emissions.

Der Eintritt des Strömungskanals kann in Umfangsrichtung des Turbinenrads über 360° ausgebildet sein, wodurch der Eintritt in Form eines komplett umlaufenden Ringspalts vorliegt. Ebenso möglich ist jedoch, dass der Eintritt des Strömungskanals in Umfangsrichtung des Turbinenrads über weniger als 360° ausgebildet ist, wodurch er beispielsweise lediglich die Form eines Ringspaltsegments aufweist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Eintritt des Strömungskanals als eine Mehrzahl von Ringspaltsegmenten dargestellt ist, die in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verteilt angeordnet sind.The inlet of the flow channel can be formed in the circumferential direction of the turbine wheel over 360 °, whereby the entry is in the form of a completely circumferential annular gap. However, it is also possible that the inlet of the flow channel in the circumferential direction of the turbine wheel is formed over less than 360 °, whereby it has, for example, only the shape of an annular gap segment. Furthermore, it can be provided that the inlet of the flow channel is shown as a plurality of annular gap segments, which are arranged distributed in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in der Figur ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbine.The drawing shows in the figure a detail of a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of the turbine according to the invention.

Die Figur zeigt eine Turbine 10 für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Turbinengehäuse 12, in welchem ein Turbinenrad 14 um eine Drehachse 16 drehbar angeordnet ist. Das Turbinenrad 14 ist mit einer Welle 18 des Abgasturboladers drehfest verbunden, mit welcher ebenso ein Verdichterrad eines Verdichters des Abgasturboladers drehfest verbunden ist. Das Turbinengehäuse 12 weist einen Strömungskanal 20 auf, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine bei einem Betrieb derselbigen durchströmt wird. Das Turbinenrad 14 ist dabei über einen Turbinenradeintritt 22 mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbar, wodurch das Turbinenrad 14 von dem Abgas bzw. der im Abgas enthaltenen Energie angetrieben wird. Dadurch wird auch das Verdichterrad des Verdichters angetrieben, wodurch der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zur Darstellung eines bestimmten Drehmoments bzw. einer bestimmten Leistung verdichtet wird.The figure shows a turbine 10 for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a turbine housing 12 in which a turbine wheel 14 around a rotation axis 16 is rotatably arranged. The turbine wheel 14 is with a wave 18 the exhaust gas turbocharger rotatably connected, with which also a compressor of a compressor of the exhaust gas turbocharger is rotatably connected. The turbine housing 12 has a flow channel 20 on which exhaust gas of the internal combustion engine is flowed through during operation of the same. The turbine wheel 14 is about a Turbinenradeintritt 22 acted upon by the exhaust gas of the internal combustion engine, whereby the turbine wheel 14 is driven by the exhaust gas or the energy contained in the exhaust gas. As a result, the compressor of the compressor is driven, whereby the internal combustion engine to be supplied to the air Representation of a specific torque or a specific power is compressed.

Wie der Figur zu entnehmen ist, weist das Turbinenrad 14 eine Außenkontur 24 auf, welche in radialer Richtung des Turbinenrads 14 gemäß einem Richtungspfeil 26 von einem Wandbereich 28 des Turbinengehäuses 12 überdeckt ist.As the figure can be seen, the turbine wheel 14 an outer contour 24 on, which in the radial direction of the turbine wheel 14 according to a directional arrow 26 from a wall area 28 of the turbine housing 12 is covered.

Die Außenkontur 24 des Turbinenrad 14 ist insbesondere in einem sich unmittelbar an den Turbinenradeintritt 22 anschließenden Bereich des Wandbereichs 28 unter Ausbildung eines engen Konturspalts 32 überdeckt. Zur Einstellung der Leistung der Turbine 10 und damit der Leistung des Verdichters zur Darstellung eines bestimmten Luftbedarfs für die Verbrennungskraftmaschine ist nun ein weiterer Strömungskanal 30 vorgesehen, mittels welchem Abgas aus dem Bereich des zwischen dem Turbinenrad 14 und dem Wandbereich 28 gebildeten Konturspalts 32 entnehmbar und stromab eines Turbinenradaustritts 36 führbar und in einen weiteren Strömungskanal 38 des Turbinengehäuses 12 einleitbar ist. Das Abgas, das den Strömungskanal 30 durchströmt, so wie das Abgas, das das Turbinenrad 14 über dessen Turbinenradaustritt 36 verlässt, wird von dem Strömungskanal 38 sowie entsprechenden Abgasverrohrungen zu zumindest einer in Strömungsrichtung des Abgases stromab angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung der Verbrennungskraftmaschine geführt, mittels welcher es nachbehandelt, insbesondere gereinigt, und anschließend an die Umwelt entlassen wird.The outer contour 24 of the turbine wheel 14 is in particular in a directly to the turbine wheel inlet 22 adjoining area of the wall area 28 forming a narrow contour gap 32 covered. To adjust the power of the turbine 10 and thus the power of the compressor to represent a specific air demand for the internal combustion engine is now another flow channel 30 provided by means of which exhaust gas from the region of between the turbine wheel 14 and the wall area 28 formed contour gap 32 removable and downstream of a turbine outlet 36 feasible and in another flow channel 38 of the turbine housing 12 can be introduced. The exhaust, which is the flow channel 30 flows through, as well as the exhaust gas, the turbine wheel 14 over the turbine wheel outlet 36 leaves is from the flow channel 38 and corresponding exhaust gas pipings to at least one downstream of the exhaust gas arranged downstream exhaust gas treatment device of the internal combustion engine, by means of which it is post-treated, in particular cleaned, and then discharged to the environment.

Ein Eintritt 34 des Strömungskanals 30 ist in dem Bereich des Konturspalts 32 und damit in Strömungsrichtung des Abgases zwischen dem Turbinenradeintritt 22 und dem Turbinenradaustritt 36 angeordnet. Somit kann zunächst die komplette, den Strömungskanal 20 durchströmende Menge an Abgas das Turbinenrad 14 über den Turbinenradeintritt 22 anströmen, wodurch die Energie des kompletten Abgases genutzt werden kann, um Leistung der Turbine 10 zu erzeugen bzw. die im Abgas enthaltene Energie in mechanische Arbeit bzw. Leistung durch das Turbinenrad 14 um zuwandeln. Stromab kann dann zumindest eine Teilmenge des Abgases gemäß einem Richtungspfeil 40 über den Eintritt 34 in den Strömungskanal 30 einströmen und über einen Austritt 42 des Strömungskanal 30 aus diesem gemäß einem Richtungspfeil 44 in den Strömungskanal 38 austreten. Dadurch, dass der Eintritt 34 zwischen dem Turbinenradeintritt 22 und dem Turbinenradaustritt 36 und der Austritt 42 stromab des Turbinenradaustritts 36 angeordnet sind, kann das den Strömungskanal 30 durchströmende Abgas den Turbinenradaustritt 36 umströmen, wodurch der Turbinenradaustritt 36 also bypassiert ist. Mit Hilfe des Strömungskanals 30 kann ein engster Strömungsquerschnitt der Turbine 10 bypassiert werden. Durch das Vorsehen des Strömungskanals 30 wandert der engste Strömungsquerschnitt von dem Turbinenradaustritt 36 zu einer Position, die in der Figur mit einer strichliierten Linie 46 bezeichnet ist.An entrance 34 of the flow channel 30 is in the area of the contour gap 32 and thus in the flow direction of the exhaust gas between the turbine wheel inlet 22 and the turbine exhaust 36 arranged. Thus, first, the complete, the flow channel 20 amount of exhaust gas flowing through the turbine wheel 14 over the turbine wheel entry 22 flow, whereby the energy of the entire exhaust gas can be used to power the turbine 10 or to generate the energy contained in the exhaust gas into mechanical work or power through the turbine wheel 14 to change. Downstream can then at least a subset of the exhaust gas according to a directional arrow 40 about the entrance 34 in the flow channel 30 inflow and over an exit 42 the flow channel 30 out of this according to a directional arrow 44 in the flow channel 38 escape. By doing that, the entrance 34 between the turbine wheel inlet 22 and the turbine exhaust 36 and the exit 42 downstream of the turbine exhaust 36 are arranged, this can be the flow channel 30 exhaust gas flowing through the turbine wheel outlet 36 flow around, causing the turbine exhaust 36 So it is bypassed. With the help of the flow channel 30 can be a narrowest flow area of the turbine 10 be bypassed. By providing the flow channel 30 the narrowest flow cross section migrates from the turbine wheel outlet 36 to a position in the figure with a dashed line 46 is designated.

Die Turbine 10 weist somit einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, da das Turbinenrad 14 die Energie der kompletten Abgasmenge nutzen kann, um Leistung zu erzeugen. Dies wirkt sich auch positiv auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine aus, was zu einem geringen Kraftstoffverbrauch und geringen CO2-Emissionen führt. Des Weiteren ist durch die Bypassierung des Turbinenradaustritts 36 in einfacher Art und Weise die Leistung der Turbine und damit der dazustellende Luftbedarf auf Seiten des Verdichters einstellbar.The turbine 10 thus has a particularly high efficiency, since the turbine wheel 14 can use the energy of the entire amount of exhaust gas to generate power. This also has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine, resulting in low fuel consumption and low CO 2 emissions. Furthermore, by the bypassing of the turbine exhaust 36 in a simple way, the performance of the turbine and thus the air requirement to be displayed on the part of the compressor adjustable.

Der Eintritt 34 des Strömungskanal 30 muss dabei nicht zwangsläufig in Umfangsrichtung des Turbinenrads 14 über dessen Umfang über 360° ausgebildet sein, sondern kann auch die Form eines Ringspaltsegments aufweisen. Auch die Strömungsführung des Abgases durch den Strömungskanal 30 kann in unterschiedlichen Varianten ausgestaltet sein.The entry 34 the flow channel 30 does not necessarily have to be in the circumferential direction of the turbine wheel 14 may be formed over its circumference over 360 °, but may also have the shape of an annular gap segment. Also, the flow of the exhaust gas through the flow channel 30 can be configured in different variants.

Ein Bereich 48 in der Figur deutet an, dass die Turbine 10 eine Ventileinrichtung 48 umfasst, mittels welcher der Strömungskanal 30 zumindest bereichsweise freigebbar bzw. zumindest verschließbar ist. Dadurch ist mittels der Ventileinrichtung 48 ein Zeitpunkt einstellbar, zu welchem das Abgas zumindest teilweise den Strömungskanal 30 durchströmen kann. So ist die Turbine besonders flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine anpassbar. Ebenso ermöglicht es die Ventileinrichtung 48, eine bestimmte und gewünschte Menge bzw. Masse des den Strömungskanal 30 zu durchströmenden Abgases einzustellen, was einen weiteren Freiheitsgrad zur Anpassung der Turbine 10 an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine darstellt, um somit den Wirkungsgrad weiter zu verbessern und damit den Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen zu senken.An area 48 in the figure indicates that the turbine 10 a valve device 48 comprises, by means of which the flow channel 30 is at least partially releasable or at least closed. As a result, by means of the valve device 48 a time adjustable, to which the exhaust gas at least partially the flow channel 30 can flow through. Thus, the turbine is particularly flexible adaptable to different operating points of the internal combustion engine. Likewise, it allows the valve device 48 , a certain and desired amount or mass of the flow channel 30 to adjust to flowing exhaust gas, which is another degree of freedom to adapt the turbine 10 represents at different operating points of the internal combustion engine, thus further improving the efficiency and thus to reduce fuel consumption and CO 2 emissions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006009298 A1 [0002] DE 102006009298 A1 [0002]

Claims (6)

Turbine (10) für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Turbinengehäuse (12), in welchem ein über einen Turbinenradeintritt (22) mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbares Turbinenrad (14) aufgenommen ist, welches eine Außenkontur (24) aufweist, welche in radialer Richtung (26) des Turbinenrads (14) zumindest bereichsweise von zumindest einem Wandbereich (28) des Turbinengehäuses (12) überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungskanal (30) vorgesehen ist, mittels welchem Abgas aus einem Bereich der von dem Wandbereich (28) überdeckten Außenkontur (24) entnehmbar und stromab des Turbinenrades (14) führbar ist.Turbine ( 10 ) for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a turbine housing ( 12 ) in which one enters via a turbine wheel ( 22 ) can be acted upon with exhaust gas of the internal combustion engine turbine wheel ( 14 ), which has an outer contour ( 24 ), which in the radial direction ( 26 ) of the turbine wheel ( 14 ) at least in regions of at least one wall area ( 28 ) of the turbine housing ( 12 ) is covered, characterized in that at least one flow channel ( 30 ) is provided, by means of which exhaust gas from a region of the wall region ( 28 ) covered outer contour ( 24 ) and downstream of the turbine wheel ( 14 ) is feasible. Turbine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eintritt (34) des Strömungskanals (30) stromab des Turbinenradeintritts (22) angeordnet ist.Turbine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that an entrance ( 34 ) of the flow channel ( 30 ) downstream of the turbine wheel inlet ( 22 ) is arranged. Turbine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Austritt (42) des Strömungskanals (30) stromab eines Turbinenradaustritts (36) angeordnet ist.Turbine ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that an outlet ( 42 ) of the flow channel ( 30 ) downstream of a turbine outlet ( 36 ) is arranged. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher der Strömungskanal (30) zumindest bereichsweise freigebbar bzw. zumindest bereichsweise verschließbar ist.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one valve device is provided, by means of which the flow channel ( 30 ) is at least partially releasable or at least partially closed. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eintritt (34) des Strömungskanals (30) in Umfangsrichtung des Turbinenrads (14) über weniger als 360 Grad ausgebildet ist.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an entry ( 34 ) of the flow channel ( 30 ) in the circumferential direction of the turbine wheel ( 14 ) is formed over less than 360 degrees. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (30) in das Turbinengehäuse (12) integriert ist.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channel ( 30 ) in the turbine housing ( 12 ) is integrated.
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