DE102011115251A1 - Internal combustion engine e.g. Otto engine for passenger car, has check portions that are arranged between spiral channel outlet cross-sections downstream and turbine wheel upstream, to cause shock charge in shock loading position - Google Patents

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Abstract

The engine (10) has a turbine (58) having a receiving space in turbine housings. A combustion chamber (12) is fluidly coupled with the spiral channels, for feeding exhaust gas. A positioning device is provided for adjusting the outlet cross-sections of the spiral channels. The check portions are arranged between the downstream of spiral channels outlet cross-sections and upstream of a turbine wheel, for causing a shock charge in causative shock loading position and for adjusting hold-up charge in causative jam loading position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1. Art.

Die fortwährende Verschärfung von Emissionsgrenzwerten, insbesondere hinsichtlich der Stickoxid-(NOx-) und der Ruß-Emissionen führt auch zu einer starken Beeinflussung von Aufladeeinrichtungen für die Aufladung von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftwagen. Die wachsenden Anforderungen hinsichtlich der Bereitstellung eines gewünschten Ladedrucks aufgrund von hohen Abgasrückführraten über den mittleren Lastbereich bis hin zur Volllast führen dazu, Turbinen von Abgasturboladern der Aufladeeinrichtungen geometrisch mehr und mehr zu verkleinern. Dies bedeutet, dass erwünscht hohe Turbinenleistungen durch eine Steigerung der Aufstaufähigkeit bzw. durch Reduzierung der Schluckfähigkeit der Turbinen im Zusammenspiel mit der zugeordneten Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.The ongoing tightening of emission limits, particularly with regard to nitrogen oxides (NO x ) and soot emissions, also leads to a strong influence on charging devices for the supercharging of internal combustion engines of motor vehicles. The growing demands for providing a desired charge pressure due to high exhaust gas recirculation rates over the medium load range up to the full load lead to geometrically more and more downsizing turbochargers of turbochargers of the superchargers. This means that desired high turbine outputs can be realized by increasing the Aufstaufähigkeit or by reducing the absorption capacity of the turbines in interaction with the associated internal combustion engine.

Des Weiteren wird gegebenenfalls das Eintrittsdruckniveau der Turbinen durch den Gegendruck von stromab angeordneten Partikel- bzw. Rußfiltern weiterhin nach oben getrieben, was eine weitere geometrische Verkleinerung der Turbine mit sich zieht, um Leistungsanforderungen auf der Verdichterseite für die Verbrennungsluft-Lieferung befriedigen zu können.Further, if necessary, the inlet pressure level of the turbines will continue to be driven up by the back pressure from downstream particulate soot filters, which entails further geometric downsizing of the turbine to meet compressor side power requirements for combustion air delivery.

Darüber hinaus bestehen Schwierigkeiten, eine gewünschte Abgasrückführungsfähigkeit in Verbindung mit der erforderlichen, zu liefernden Verbrennungsluft der Verbrennungskraftmaschine darzustellen, insbesondere in unteren bis mittleren Betriebsbereichen der Verbrennungskraftmaschine. Bei üblichen Auslegungsrandbedingungen, die auch vom Nennpunkt der Verbrennungskraftmaschine her von der Ladungswechselseite, Verbrauchsseite definiert werden kann, kann insbesondere bei einer asymmetrischen, zweiflutigen Festgeometrie-Turbine der untere Motordrehzahlbereich nicht optimal bedient werden.In addition, there are difficulties in representing a desired exhaust gas recirculation capability in conjunction with the required combustion air of the internal combustion engine to be supplied, particularly in lower to middle operating ranges of the internal combustion engine. In the case of the usual design boundary conditions, which can also be defined from the nominal point of the internal combustion engine from the charge change side, consumption side, the lower engine speed range can not be optimally operated, in particular in the case of an asymmetric, double-flow, solid geometry turbine.

Die DE 199 18 232 A1 offenbart einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader und mit mindestens zwei unterschiedlichen Zylindern oder Zylindergruppen zugeordneten, separaten Abgasleitungen zur Turbine des Abgasturboladers, weiche entsprechend der Stellung eines Stellglieds vor dem Eintritt in die Turbine fluidisch verbindbar oder trennbar sind. Das Stellglied ist über eine Steuerleitung mit einer Steuereinheit verbunden und empfängt Stellbefehle zur bedarfsweisen Trennung oder Verbindung der Abgasleitungen in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors. Dabei ist vorgesehen, dass die Abgasleitungen im Bereich des Stellgliedes etwa in einer Ebene aneinander liegen und das Stellglied als Wandabschnitte der Abgasleitungen tragender Schieber ausgebildet ist, wobei die bewegbaren Wandabschnitte in Schließstellung des Schiebers zum Trennen der Abgasleitungen in Überdeckung mit den festliegenden Wandabschnitten bringbar sind.The DE 199 18 232 A1 discloses a multi-cylinder internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and with at least two different cylinders or cylinder groups associated, separate exhaust gas lines to the turbine of the exhaust gas turbocharger, which are fluidly connectable or separable according to the position of an actuator before entering the turbine. The actuator is connected via a control line to a control unit and receives setting commands for the demand-related separation or connection of the exhaust pipes as a function of the operating point of the internal combustion engine. It is provided that the exhaust pipes in the region of the actuator lie approximately in a plane and the actuator is formed as wall sections of the exhaust pipes carrying slide, wherein the movable wall sections in the closed position of the slide for separating the exhaust pipes in coverage with the fixed wall sections can be brought.

Ferner ist aus der DE 10 2008 039 085 A1 eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen bekannt, welcher eine in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Turbine umfasst. Die Turbine weist ein Turbinengehäuse mit einem Aufnahmeraum auf, in dem ein um eine Drehachse drehbares Turbinenrad zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Das Turbinengehäuse weist wenigstens zwei mit jeweils zumindest einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine fluidisch gekoppelte Spiralkanäle zum Führen von Abgas auf. Die Spiralkanäle weisen jeweilige in den Aufnahmeraum mündende Austrittsquerschnitte auf, über welche das Abgas dem Aufnahmeraum zuführbar ist. Dabei sind die Austrittsquerschnitte in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang nebeneinander angeordnet, wobei den Spiralkanälen jeweils zumindest ein erster Sperrkörper einer Sperreinrichtung zugeordnet ist, mittels welchem der jeweilige Austrittsquerschnitt des zugeordneten Spiralkanals einstellbar ist.Furthermore, from the DE 10 2008 039 085 A1 an internal combustion engine for a motor vehicle, which comprises a turbine arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine. The turbine has a turbine housing with a receiving space in which a turbine wheel which is rotatable about an axis of rotation is received at least in regions. The turbine housing has at least two spiral channels, which are fluidically coupled to at least one combustion chamber of the internal combustion engine, for guiding exhaust gas. The spiral channels have respective outlet cross-sections opening into the receiving space, via which the exhaust gas can be fed to the receiving space. In this case, the outlet cross-sections are arranged in the circumferential direction of the turbine wheel about its circumference next to each other, wherein the spiral channels at least a first locking body is associated with a locking device, by means of which the respective outlet cross-section of the associated spiral channel is adjustable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein effizienterer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.The invention has for its object to further develop an internal combustion engine for a motor vehicle of the type mentioned in such a way that a more efficient operation of the internal combustion engine is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine for a motor vehicle having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen umfasst eine in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Turbine. Die Turbine weist ein Turbinengehäuse mit einem Aufnahmeraum auf. In dem Aufnahmeraum ist zumindest bereichsweise ein um eine Drehachse drehbares Turbinenrad aufgenommen. Das Turbinengehäuse weist dabei wenigstens zwei mit jeweils zumindest einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine fluidisch gekoppelte Spiralkanäle zum Führen von Abgas auf. Dies bedeutet, dass Abgas aus den entsprechend zugeordneten Brennräumen in die jeweiligen Spiralkanäle einströmen kann.Such an internal combustion engine for a motor vehicle comprises a turbine arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine. The turbine has a turbine housing with a receiving space. In the receiving space, a turbine wheel, which can be rotated about an axis of rotation, is accommodated at least in regions. The turbine housing has at least two, each with at least one combustion chamber of the internal combustion engine fluidly coupled spiral channels for guiding exhaust gas. This means that exhaust gas from the correspondingly assigned combustion chambers can flow into the respective spiral channels.

Die Spiralkanäle weisen jeweilige in den Aufnahmeraum mündende Austrittsquerschnitte auf, über welche das Abgas dem Aufnahmeraum zuführbar ist. Dies bedeutet, dass das die jeweiligen Spiralkanäle durchströmende Abgas über die jeweiligen Austrittsquerschnitte aus den jeweiligen Spiralkanälen aus- und in den Aufnahmeraum einströmen kann.The spiral channels have respective outlet cross-sections opening into the receiving space, via which the exhaust gas can be fed to the receiving space. This means that the respective ones Exhaust gas flowing through the spiral channels can flow out of the respective spiral channels via the respective outlet cross sections and flow into the receiving space.

Die Austrittsquerschnitte sind dabei in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang nebeneinander angeordnet. Dies bedeutet, dass ein erster der Austrittsquerschnitte in Umfangsrichtung auf den zweiten Austrittsquerschnitt folgt.The outlet cross sections are arranged side by side in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. This means that a first of the outlet cross sections in the circumferential direction follows the second outlet cross section.

Den Spiralkanälen ist jeweils zumindest ein erster Sperrkörper einer Stelleinrichtung der Turbine zugeordnet. Mittels des jeweiligen ersten Sperrkörpers ist der jeweilige Austrittsquerschnitt des entsprechend zugeordneten Spiralkanals einstellbar.At least one first blocking body of an adjusting device of the turbine is assigned to each of the spiral channels. By means of the respective first blocking body of the respective outlet cross-section of the corresponding associated spiral channel is adjustable.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die ersten Sperrkörper zwischen wenigstens einer die Spiralkanäle stromab der Austrittsquerschnitte und stromauf des Turbinenrads fluidisch zumindest im Wesentlichen voneinander trennenden und eine Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine bewirkenden Stoßladestellung und wenigstens einer die Spiralkanäle stromab der Austrittsquerschnitte und stromauf des Turbinenrads fluidisch miteinander verbindenden und eine Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine bewirkenden Stauladestellung verstellbar sind. Dies bedeutet, dass die Spiralkanäle in der Stoßladestellung fluidisch voneinander getrennt sind, so dass die Verbrennungskraftmaschine besonders effizient und effektiv mittels Stoßaufladung aufgeladen wird.According to the invention, it is provided that the first blocking bodies between at least one of the spiral channels downstream of the outlet cross-sections and upstream of the turbine wheel fluidly at least substantially separated and a Stoßaufladung the internal combustion engine causing shock loading position and at least one of the spiral channels downstream of the outlet cross-sections and upstream of the turbine fluidly interconnecting and one Jam charging the internal combustion engine causing jam position are adjustable. This means that the spiral channels are fluidly separated from each other in the shock charging position, so that the internal combustion engine is particularly efficiently and effectively charged by means of shock charging.

Die Turbine der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine stellt somit eine mehrflutige bzw. zumindest zweiflutige Turbine mit wenigstens zwei Fluten in Form der Spiralkanäle dar, wobei die entsprechend angeordneten Spiralkanäle auch als Spiralsegmente bezeichnet werden. Diese mehrflutige Turbine ermöglicht es, ein erwünschtes Aufstauverhalten zur Darstellung erwünscht hoher Abgasrückführraten sowie notwendige bzw. erwünschte Luft-Kraftstoff-Verhältniszahlen sowie ein erwünschtes Verhältnis zwischen den Abgasrückführraten und den Luft-Kraftstoff-Verhältniszahlen in einem besonders großen Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine zumindest im Wesentlichen optimal einstellen zu können, wobei die mehrflutige und segmentierte Turbine eine besonders ausgeprägte Stoßaufladungsfähigkeit aufweist und die Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.The turbine of the internal combustion engine according to the invention thus represents a multi-flow or at least double-flow turbine with at least two floods in the form of the spiral channels, wherein the correspondingly arranged spiral channels are also referred to as spiral segments. This Mehrflutige turbine makes it possible to set a desired Aufstauverhalten to display desirable high exhaust gas recirculation rates and necessary or desirable air-fuel ratio and a desired ratio between the exhaust gas recirculation rates and the air-fuel ratio in a particularly large operating range of the internal combustion engine at least substantially optimal to be able to, with the multi-flow and segmented turbine has a particularly pronounced shock charging capability and allows the Stoßaufladung the internal combustion engine.

Turbinen, die speziell für die Stoßaufladung ausgelegt werden, haben besonders große Strömungsquerschnitte für die Verwertung sehr großer, nutzbarer Energieschwankungen bzw. Druckpulsationen. Diese hohen Druckpulsationen der Verbrennungskraftraschine existieren und ergeben sich an der Turbine dann, wenn man die sich üblicherweise einstellenden Drossel- und Reibungsverluste an Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine sowie in einem Krümmerbereich durch eine entsprechende Geometriegestaltung bis in die entsprechende Turbine hinein besonders gering hält.Turbines, which are specially designed for boost charging, have particularly large flow cross sections for the utilization of very large, usable energy fluctuations or pressure pulsations. These high pressure pulsations of the internal combustion engine exist and arise at the turbine then, if one keeps the usually adjusting throttle and friction losses on exhaust valves of the internal combustion engine and in a manifold region by a corresponding geometry design into the corresponding turbine into it.

Dieses Geringhalten der Drossel- und Reibungsverluste stromauf der Turbine fördert die Erreichung einer gewünschten, extremen Stoßaufladung, wodurch ein besonders hoher mittlerer Wirkungsgrad einer Exergienutzung des Abgases trotz großer zeitlicher Schwankungen des Turbinenwirkungsgrads erreicht wird. Diese Vorteile der Stoßaufladung sind bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine nutzbar.Maintaining throttling and frictional losses upstream of the turbine promotes the achievement of a desired, extreme boost charge, thereby providing a particularly high average efficiency of exhaust exergy utilization despite large variations in turbine efficiency over time. These advantages of the supercharging can be used in the internal combustion engine according to the invention.

Es hat sich gezeigt, dass die eine sogenannte Segmentturbine darstellende Turbine in positiven Verbrennungskraftmaschinenbereichen der Stoßaufladung eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit bei relativ stark aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen ermöglicht. Dies ist insbesondere bei einer Verbrennungskraftmaschine von Vorteil, die nach dem sogenannten Downsizing-Prinzip ausgestaltet ist. Eine solche Verbrennungskraftmaschine weist ein relativ geringes Hubvolumen auf, kann jedoch besonders hohe Drehmomente und Leistungen bereitstellen.It has been shown that the turbine, which represents a so-called segment turbine, enables a particularly advantageous driveability in relatively highly supercharged internal combustion engines in positive internal combustion engine regions of the supercharger. This is particularly advantageous in an internal combustion engine, which is designed according to the so-called downsizing principle. Such an internal combustion engine has a relatively low displacement, but can provide particularly high torques and power.

Die Turbine weist neben den geschilderten Vorteilen infolge der Realisierbarkeit der Stoßaufladung ferner den Vorteil auf, dass mittels der Turbine auch besonders große Durchsatzspreizungen darstellbar sind. Dies ist insbesondere bei einer als Otto-Motor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft, da ein Otto-Motor besonders hohe Durchsatzspreizungen aufweist. So kann bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine beispielsweise ab einem mittleren Durchsatz von Abgas von der Stoßaufladung in die Betriebsweise der Stauaufladung übergegangen werden, um zumindest im Wesentlichen einen gesamten Turbinen radaustrittsquerschnitt, über welchen das Turbinenrad von Abgas abgeströmt wird, zu nutzen. Insbesondere ist es mittels der Stelleinrichtungen möglich, zumindest im Wesentlichen kontinuierlich zwischen der Stoßaufladung und der Stauaufladung umzuschalten.The turbine has in addition to the described advantages due to the feasibility of the shock charging further has the advantage that by means of the turbine also very large throughput spreads can be displayed. This is particularly advantageous in a trained as gasoline engine internal combustion engine, since an Otto engine has particularly high throughput spreads. Thus, in the internal combustion engine according to the invention, for example, from a mean throughput of exhaust gas from the supercharging in the operation of the jam charging to at least substantially an entire turbine radaustrittsquerschnitt over which the turbine wheel is discharged of exhaust gas to use. In particular, it is possible by means of the adjusting devices to switch at least substantially continuously between the supercharging and the accumulating charge.

Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine die Verknüpfung der Vorteile der Stauaufladung mit den Vorteilen der Stoßaufladung, was zu einem besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in zumindest nahezu ihrem gesamten Kennfeld führt. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden, was mit geringen CO2-Emissionen einhergeht.Thus, the internal combustion engine according to the invention makes it possible to combine the advantages of accumulation charging with the advantages of supercharging, which leads to particularly efficient operation of the internal combustion engine in at least almost its entire characteristic field. As a result, the internal combustion engine can be operated with only low fuel consumption, which is associated with low CO 2 emissions.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ist, dass die fluidische Trennung bzw. Zusammenführung der einzelnen Spiralkanäle zumindest nahezu unmittelbar stromauf des Turbinenrads stattfindet. Mit anderen Worten wird das Abgas in besonders enger Nähe zu dem Turbinenrad in den Aufnahmeraum eingespeist, Dies führt zu einer besonders vorteilhaften Anströmung des Turbinenrads von dem Abgas. Außerdem ist dadurch in der Stoßaufladestellung eine besonders effiziente Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine darstellbar, was ihrem effizienten Betrieb zugute kommt.Another advantage of the internal combustion engine according to the invention is that the fluidic separation or merging of the individual spiral channels at least almost immediately upstream takes place of the turbine wheel. In other words, the exhaust gas is fed into the receiving space in particularly close proximity to the turbine wheel. This leads to a particularly advantageous flow of the turbine wheel from the exhaust gas. In addition, a particularly efficient supercharging of the internal combustion engine is thereby represented in the Stoßaufladestellung what their efficient operation benefits.

Die Stelleinrichtung stellt darüber hinaus vorteilhafterweise die Funktionalität bereit, mittels den Sperrkörpern die Austrittsquerschnitte, welche auch als Strömungsdüsenflächen bezeichnet werden, direkt vor dem Turbinenrad zur Drallerzeugung variabel einstellen zu können. Mit anderen Worten ist es möglich, die Austrittsquerschnitte durch Bewegen der Sperrkörper relativ zu dem Turbinengehäuse zu vergrößern und demgegenüber zu verkleinern. So können die Austrittsquerschnitte und damit die Turbine besonders effizient an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten sowie an eine Vielzahl von unterschiedlichen Abgasmassenströmen der Verbrennungskraftmaschine effizient und bedarfsgerecht angepasst werden.In addition, the adjusting device advantageously provides the functionality of being able to variably set the outlet cross-sections, which are also referred to as flow nozzle surfaces, directly in front of the turbine wheel by means of the blocking bodies. In other words, it is possible to increase the outlet cross-sections by moving the locking body relative to the turbine housing and to reduce it in contrast. Thus, the outlet cross sections and thus the turbine can be adapted to a variety of different operating points as well as to a variety of different exhaust gas mass flows of the internal combustion engine efficiently and as needed.

Der für den Aufstau des Abgases (Strömungsaufstau) mitbestimmende Turbinenradaustrittsquerschnitt stromab des Turbinenrads, der im Stoßaufladebetrieb temporär nur Anteile des Gesamtturbinenradaustrittsquerschnitts für die ankommenden Druckpulse nutzen kann, wird durch die kontinuierliche Umschaltung bzw. den kontinuierlichen Übergang vom Stoßaufladebetrieb zum Stauaufladebetrieb auch temporär dann zumindest nahezu vollständig durchströmbar, wodurch der Ausnutzungsgrad des Turbinenradaustrittsquerschnitts über eine solche Mittelung der Stauaufladung über die Stelleinrichtung stromauf des Turbinenrads quasi seinen vollen Wert von zumindest nahezu 100% erhält.The for the accumulation of the exhaust gas (Strömungsaufstau) co-determining turbine outlet cross section downstream of the turbine, which can temporarily only use portions of the Gesamtturbinenradaustrittsquerschnitts for the incoming pressure pulses in the shock charging operation is also temporary then at least almost completely by the continuous switching or the continuous transition from Stoßaufladebetrieb to accumulation charging operation permeable, whereby the degree of utilization of the turbine wheel outlet cross-section over such an average of the accumulation of charge via the adjusting device upstream of the turbine wheel quasi its full value of at least almost 100% receives.

Somit ist durch die Stelleinrichtung stromauf des Turbinenrads nicht nur eine sogenannte Radeintrittsvariabilität geschaffen. Vielmehr ist auch bei dem beispielsweise als geometrisch nicht verstellbaren Festgeometrie-Turbinenrad eine effektive, kontinuierliche Turbinenradaustrittsquerschnittsvariabilität der Ausmittelung der Segmente über die im Turbinenradeintrittsbereich verursachte Stauaufladung bzw. Pulsationsglättung erreicht.Thus, not only a so-called Radeintrittsvariabilität is created by the adjusting device upstream of the turbine wheel. Rather, an effective, continuous turbine wheel outlet cross-section variability of the averaging out of the segments via the charge accumulation or pulsation smoothing caused in the turbine wheel inlet region is also achieved in the case of the solid geometry turbine wheel that can not be adjusted geometrically, for example.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein erster der Spiralkanäle mit einer Mehrzahl von ersten Brennräumen, d. h. mit wenigstens zwei ersten Brennräumen, der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbunden. So kann Abgas aus der Mehrzahl der ersten Brennräume in den ersten Spiralkanal ein- und diesen durchströmen. Der zweite Spiralkanal ist dabei ausschließlich mit einem einzigen zweiten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbunden. Dies bedeutet, dass der erste Spiralkanal fluidisch nicht mit dem zweiten Brennraum verbunden ist. Daraus folgt, dass lediglich das Abgas aus dem zweiten Brennraum in den zweiten Spiralkanal ein- und diesen durchströmen kann, während das Abgas aus den ersten Brennräumen lediglich in den ersten Spiralkanal ein- und diesen durchströmen kann. Dadurch können besonders hohe Abgasrückführraten dargestellt werden. Dies bedeutet, dass besonders hohe Mengen an Abgas von dem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt und in den Ansaugtrakt eingeleitet werden können. Das Abgas kann bei in den Brennräumen ablaufenden Verbrennungsvorgängen als Inertgas wirken und dadurch die Entstehung von Stickoxiden (NOx) in einem sehr geringen Rahmen halten.In an advantageous embodiment of the invention, a first of the spiral channels with a plurality of first combustion chambers, that is, with at least two first combustion chambers of the internal combustion engine fluidly connected. Thus, exhaust gas from the plurality of first combustion chambers in the first spiral channel and flow through this. The second spiral channel is fluidly connected exclusively to a single second combustion chamber of the internal combustion engine. This means that the first spiral channel is not fluidically connected to the second combustion chamber. It follows that only the exhaust gas from the second combustion chamber in the second spiral channel and this can flow through, while the exhaust gas from the first combustion chambers only in the first spiral channel and this can flow through. As a result, particularly high exhaust gas recirculation rates can be represented. This means that particularly high amounts of exhaust gas can be recirculated from the exhaust gas tract to an intake tract of the internal combustion engine and introduced into the intake tract. The exhaust gas can act as an inert gas in the combustion processes occurring in the combustion chambers and thereby keep the formation of nitrogen oxides (NO x ) in a very small frame.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die ersten Sperrkörper zwischen der Stoßaufladestellung und der Stauaufladestellung in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang um die Drehachse verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit in Umfangsrichtung über die Drehachse des Turbinenrads stellt eine sehr vorteilhafte Bewegungsart der Stelleinrichtung bzw. der ersten Sperrkörper dar, was den Bauraumbedarf der Turbine besonders gering hält. Dies ist insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie in einem Motorraum des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens von Vorteil. Dadurch können Package-Probleme gelöst und/oder vermieden werden.In a further advantageous embodiment, the first blocking body between the Stoßaufladestellung and the Staufaufladestellung in the circumferential direction of the turbine wheel over the circumference of the axis of rotation are displaceable. This displaceability in the circumferential direction over the axis of rotation of the turbine wheel represents a very advantageous type of movement of the adjusting device or the first locking body, which keeps the space requirement of the turbine particularly low. This is particularly advantageous in a space-critical area, such as in an engine compartment of the motor vehicle designed, for example, as a passenger car. This can solve and / or avoid package issues.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, auch eine axiale Verstellbarkeit der Stelleinrichtung bzw. der ersten Sperrkörper vorzusehen. Dies bedeutet, dass die ersten Sperrkörper zusätzlich oder alternativ auch zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung des Turbinenrads verschiebbar sein können. Dadurch ist ein weiterer Freiheitsgrad geschaffen, mittels welchem eine besonders hohe Variabilität und mannigfaltige Einstellbarkeit der Stelleinrichtung realisierbar ist.Alternatively or additionally, it is also possible to provide an axial adjustability of the adjusting device or of the first blocking body. This means that the first blocking bodies can additionally or alternatively also be displaceable at least substantially in the axial direction of the turbine wheel. As a result, a further degree of freedom is created by means of which a particularly high variability and varied adjustability of the adjusting device can be realized.

Die ersten Sperrkörper können zumindest im Wesentlichen zungenförmig bzw. tragflächenförmig ausgebildet sein. Die Stelleinrichtung ist somit als sogenannter Zungenschieber ausgebildet, deren Sperrkörper (Zungen) in Umfangsrichtung über den Umfang des Turbinenrads um die Drehachse verschoben werden können. Die Sperrkörper (Zungen) werden dabei in einem Ringkanal verschoben, welcher sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang erstreckt. Die fluidische Verbindung der Spiralkanäle in der Stauaufladestellung der Sperrkörper erfolgt dabei in dem Ringkanal und somit zumindest nahezu unmittelbar stromauf des Turbinenrads, was dessen Anströmung von dem Abgas zugute kommt.The first blocking body may be at least substantially tongue-shaped or wing-shaped. The adjusting device is thus designed as a so-called tongue slider whose locking body (tongues) can be displaced in the circumferential direction over the circumference of the turbine wheel about the axis of rotation. The blocking bodies (tongues) are displaced in an annular channel which extends in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. The fluidic connection of the spiral channels in the accumulation charging position of the blocking body takes place in the annular channel and thus at least almost immediately upstream of the turbine wheel, which benefits its flow from the exhaust gas.

Darüber hinaus weist der Zungenschieber eine besonders geringe Komplexität auf. Dies kommt seiner Robustheit zugute. Dies bedeutet, dass der Zungenschieber eine hohe Funktionserfüllungssicherheit auch über eine hohe Lebensdauer hinweg und bei hohen Abgastemperaturen gewährleisten kann. In addition, the tongue slider has a particularly low complexity. This benefits his robustness. This means that the tongue slider can ensure a high functional performance safety even over a long service life and at high exhaust gas temperatures.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die ersten Brennräume mittels wenigstens eines Abgasverrohrungselements insbesondere eines Abgaskrümmers, des Abgastrakts fluidisch zusammengeführt, wobei eine Abgasrückführeinrichtung vorgesehen ist. Die Abgasrückführeinrichtung umfasst wenigstens eine Abgasrückführleitung, welche einenends an einer Einleitstelle mit dem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine und andernends an einer Abzweigstelle mit dem Abgasverrohrungselement fluidisch verbunden ist. Dadurch kann Abgas an der Abzweigstelle abgezweigt, von dem Abgastrakt zum Ansaugtrakt rückgeführt und an der Einleitstelle in den Ansaugtrakt eingeleitet werden. Durch das Zusammenführen der ersten Brennräume sind besonders hohe Abgasrückführraten, d. h. besonders hohe Mengen an rückzuführendem Abgas darstellbar. So können insbesondere die Stickoxid- und Partikel-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden.In a further advantageous embodiment, the first combustion chambers are fluidically brought together by means of at least one exhaust gas piping element, in particular an exhaust manifold, of the exhaust gas tract, wherein an exhaust gas recirculation device is provided. The exhaust gas recirculation device comprises at least one exhaust gas recirculation line which is fluidically connected at one end to the intake tract of the internal combustion engine at a point of introduction and at the other end at a branching point to the exhaust gas piping element. As a result, exhaust gas can be branched off at the branching point, be recirculated from the exhaust tract to the intake tract and introduced into the intake tract at the point of introduction. By merging the first combustion chambers are particularly high exhaust gas recirculation rates, d. H. particularly high amounts of recirculating exhaust gas can be displayed. In particular, the nitrogen oxide and particle emissions of the internal combustion engine can be kept low.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist den ersten Sperrkörpern jeweils zumindest ein zweiter Sperrkörper zugeordnet, welcher sich in axialer Richtung an den zugeordneten ersten Sperrkörper anschließt. Mit anderen Worten folgt auf den ersten Sperrkörper jeweils wenigstens ein zweiter Sperrkörper. Dabei ist vorgesehen, dass sich die ersten Sperrkörper und die zweiten Sperrkörper hinsichtlich ihrer Erstreckung in Umfangrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang voneinander unterscheiden. Die Stelleinrichtung ist dabei in axialer Richtung des Turbinenrads zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Austrittsquerschnitte mittels der ersten Sperrkörper einstellbar sind, und wenigstens einer zweiten Stellung, in welcher die Austrittsquerschnitte mittels der zweiten Sperrkörper einstellbar sind, verstellbar. Dies bedeutet, dass in der ersten Stellung die Austrittsquerschnitte der Spiralkanäle durch Verschieben der ersten Sperrkörper in Umfangsrichtung variabel einstellbar sind. In der zweiten Stellung sind die Austrittsquerschnitte durch Verschieben der zweiten Sperrkörper in Umfangsrichtung um die Drehachse des Turbinenrads variabel einstellbar. Zum Verstellen der Stelleinrichtung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung sind die Sperrkörper axial verschiebbar. Dadurch ist eine besonders hohe Variabilität der Stelleinrichtung dargestellt, wobei die ersten Sperrkörper (erste Zungen) und die zweiten Sperrkörper (zweite Zungen) hinsichtlich ihrer Größe unterschiedlich ausgebildet sind.In an advantageous embodiment of the invention, the first blocking bodies are each assigned at least one second blocking body, which adjoins the associated first blocking body in the axial direction. In other words, in each case at least one second blocking body follows on the first blocking body. It is provided that the first locking body and the second locking body differ from each other in terms of their extent in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. The adjusting device is adjustable in the axial direction of the turbine wheel between a first position in which the outlet cross sections are adjustable by means of the first locking body, and at least one second position in which the outlet cross sections are adjustable by means of the second locking body. This means that in the first position, the outlet cross-sections of the spiral channels by moving the first locking body in the circumferential direction are variably adjustable. In the second position, the outlet cross sections can be variably adjusted by displacing the second blocking body in the circumferential direction about the axis of rotation of the turbine wheel. For adjusting the adjusting device between the first position and the second position, the locking body are axially displaceable. Characterized a particularly high variability of the adjusting device is shown, wherein the first locking body (first tongues) and the second locking body (second tongues) are formed differently in size.

Beispielsweise sind die ersten Sperrkörper kleiner ausgebildet als die zweiten Sperrkörper und ermöglichen somit einen relativ großen Strömungsdurchgang bzw. Austrittsquerschnitte der Spiralkanäle. Die zweiten Sperrkörper sind gegenüber den ersten Sperrkörpern größer ausgebildet und ermöglichen demzufolge einen demgegenüber kleineren Strömungsdurchgang bzw. Austrittsquerschnitte der Spiralkanäle. Dadurch ist eine Hintereinanderschaltung der verschieden großen Sperrkörper (Zungen) dargestellt. Dadurch kann die Turbine der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine besonders variabel und bedarfsgerecht an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden. Dies kommt dem effizienten und kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der erfindungsgemäßes Verbrennungskraftmaschine zugute.For example, the first locking body are formed smaller than the second locking body and thus allow a relatively large flow passage or outlet cross-sections of the spiral channels. The second blocking bodies are designed to be larger than the first blocking bodies and accordingly permit a flow passage or exit cross-sections of the spiral channels which is smaller in comparison. As a result, a series connection of differently sized blocking body (tongues) is shown. As a result, the turbine of the internal combustion engine according to the invention can be adapted particularly variably and as needed to different operating points of the internal combustion engine. This benefits the efficient and fuel-efficient operation of the internal combustion engine according to the invention.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Turbinenrad wenigstens eine Laufradschaufel mit einer Radkante auf, wobei die Radkante einen sich zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden ersten Längenbereich, einen sich an den ersten Längenbereich anschließenden zweiten Längenbereich und einen sich an den zweiten Längenbereich anschließenden dritten Längenbereich aufweist. Dabei schließen der zweite Längenbereich und der erste Längenbereich einen von 180° unterschiedlichen Winkel ein. Ebenso schließen der zweite Längenbereich und der dritte Längenbereich einen von 180° unterschiedlichen Winkel miteinander ein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der dritte Längenbereich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung des Turbinenrads erstreckt. Durch diese Ausgestaltung sind besonders vorteilhafte Strömungsbedingungen geschaffen, so dass das Abgas das Turbinenrad besonders effizient anströmen sowie abströmen kann.In a further advantageous embodiment, the turbine wheel has at least one impeller blade with a wheel edge, the wheel edge having a first longitudinal region extending at least substantially in the axial direction, a second longitudinal region adjoining the first longitudinal region and a third longitudinal region adjoining the second longitudinal region having. In this case, the second length range and the first length range include an angle different from 180 °. Similarly, the second length range and the third length range include an angle different from 180 ° with each other. It is preferably provided that the third longitudinal region extends at least substantially in the radial direction of the turbine wheel. By virtue of this embodiment, particularly advantageous flow conditions are created so that the exhaust gas can flow and flow off the turbine wheel in a particularly efficient manner.

Bevorzugt ist mittels wenigstens eines Teilbereichs des ersten Längenbereichs eine Anströmkante gebildet, über welche das Turbinenrad von dem Abgas insbesondere in radialer Richtung anströmbar ist. Ferner sind bevorzugt mittels des zweiten Längenbereichs und des dritten Längenbereichs jeweilige Abströmkanten gebildet, über welche das Turbinenrad von dem Abgas abströmbar ist. Dadurch sind besonders vorteilhafte Strömungsbedingungen geschaffen.Preferably, an inflow edge is formed by means of at least a portion of the first length region, via which the turbine wheel of the exhaust gas, in particular in the radial direction can be flowed. Furthermore, by means of the second length region and the third longitudinal region, respective outflow edges are preferably formed, via which the turbine wheel can be flowed off the exhaust gas. As a result, particularly advantageous flow conditions are created.

Bei einer weiteren vorteilhäften Ausführungsform der Erfindung ist in einem Turbinenradaustrittsbereich, d. h. stromab des Turbinenrads, eine weitere Stelleinrichtung angeordnet, mittels welcher der Turbinenradaustrittsquerschnitt variabel einstellbar ist. Die weitere Stelleinrichtung stellt dabei eine von der Stelleinrichtung separate Radaustrittsvariabilität dar. Mittels der durch die Stelleinrichtung dargestellten Radeintrittsvariabilität und der durch die weitere Stelleinrichtung dargestellten Radaustrittsvariabilität kann die Turbine der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine besonders effizient, bedarfsgerecht und flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the invention, a further adjusting device is arranged in a turbine wheel outlet region, ie downstream of the turbine wheel, by means of which the turbine wheel outlet cross section is variably adjustable. In this case, the further adjusting device constitutes a wheel outlet variability that is separate from the adjusting device. The turbine of the invention can be produced by means of the wheel inlet variability represented by the adjusting device and the wheel outlet variability represented by the further adjusting device Internal combustion engine particularly efficient, needs-based and flexible adapted to different operating points of the internal combustion engine.

Mittels der weiteren Stelleinrichtung ist es somit möglich, den sogenannten effektiven Turbinenradaustrittsquerschnitt im Stauaufladebetrieb sowie im Stoßaufladebetrieb hinsichtlich seiner Strömungsfläche variabel einzustellen, so dass das Abgas eine variabel einstellbare Strömungsfläche zum Abströmen von dem Turbinenrad nutzen kann.By means of the further adjusting device, it is thus possible to variably set the so-called effective turbine outlet cross section in the accumulation charging mode as well as in the shock charging mode with respect to its flow area, so that the exhaust gas can use a variably adjustable flow area for the outflow of the turbine wheel.

Vorteilhafterweise ist die weitere Stelleinrichtung zum Einstellen des Turbinenradaustrittsquerschnitts in axialer Richtung verschiebbar. Dadurch kann der Turbinenradaustrittsquerschnitt effizient und bedarfsgerecht eingestellt werden. Darüber hinaus weist die Stelleinrichtung somit eine besonders geringe Komplexität auf, was mit einer hohen Robustheit und damit mit einer sehr hohen Funktionserfüllungssicherheit einhergeht.Advantageously, the further adjusting device for adjusting the turbine wheel outlet cross-section in the axial direction is displaceable. As a result, the turbine wheel outlet cross section can be set efficiently and as needed. In addition, the adjusting device thus has a particularly low complexity, which is associated with a high degree of robustness and thus with a very high functional performance reliability.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erstreckt sich zumindest einer der ersten Sperrkörper und/oder zumindest einer der zweiten Sperrkörper in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang über einen Umschlingungswinkel, wobei der Umschlingungswinkel in einem Bereich von einschließlich 35° bis einschließlich 55° liegt. Einerseits können dadurch die Austrittsquerschnitte der Spiralkanäle vorteilhaft eingestellt werden, was der vorteilhaften Anpassbarkeit der Turbine an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine zugute kommt. Andererseits können die Spiralkanäle dadurch zum Darstellen des Stauaufladebetriebs vorteilhaft miteinander fluidisch verbunden werden, so dass auch ein besonders effizienter Stauaufladebetrieb durchführbar ist.In a further advantageous embodiment, at least one of the first blocking body and / or at least one of the second blocking body extends in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference over a wrap angle, wherein the wrap angle is in a range of from 35 ° to 55 ° inclusive. On the one hand, the outlet cross sections of the spiral channels can thereby be advantageously set, which benefits the advantageous adaptability of the turbine to different operating points of the internal combustion engine. On the other hand, the spiral channels can thereby be advantageously fluidly connected to one another to represent the accumulation charging operation, so that a particularly efficient accumulation charging operation can also be carried out.

Zur Darstellung des Stauaufladebetriebs ist beispielsweise vorgesehen, dass die ersten bzw. gegebenenfalls die zweiten Sperrkörper so weit in die jeweiligen Austrittsquerschnitte der Spiralkanäle hineinbewegt werden, dass ein Zusammenwirken der Sperrkörper mit die Spiralkanäle begrenzenden Wandungen, wodurch die Spiralkanäle fluidisch voneinander getrennt werden, aufgehoben ist.To illustrate the accumulation charging operation, it is provided, for example, that the first or possibly the second blocking bodies are moved into the respective outlet cross sections of the spiral channels so far that interaction of the blocking bodies with walls delimiting the spiral channels, whereby the spiral channels are fluidically separated from each other, is canceled.

Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine birgt darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Verstellbarkeit der Stelleinrichtung besonders hohe Durchsatzspreizungen möglich sind, wobei eine Umblaseeinrichtung, mittels welcher das Turbinenrad von Abgas zu umgehen und so nicht anzutreiben ist, entfallen kann bzw. nicht vorgesehen ist. Eine solche Abblaseeinrichtung, welche auch als Umgehungseinrichtung bezeichnet wird, führt falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind – zu unerwünscht hohen Verlusten, da das das Turbinenrad umgebende Abgas energetisch nicht genutzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ist eine solche Abblaseeinrichtung (Umgehungseinrichtung) nicht vonnöten und nicht vorgesehen, was die Verluste und damit den Energiebedarf zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine gering hält. Gleichzeitig sind auch hohe Durchsatzspreizungen darstellbar.The internal combustion engine according to the invention also has the advantage that particularly high throughput spreads are possible by the adjustability of the adjusting device, wherein a Umblaseeinrichtung, by means of which the turbine of exhaust gas to bypass and so is not driven, can be omitted or is not provided. Such a blow-off device, which is also referred to as a bypass device, leads if no appropriate countermeasures are taken - to undesirably high losses, since the exhaust gas surrounding the turbine is energetically not used. In the internal combustion engine according to the invention such a blow-off device (bypass device) is not required and not provided, which keeps the losses and thus the energy required to operate the internal combustion engine low. At the same time, high throughput spreads are also possible.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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 preferred embodiments 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 description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit einem Abgasturbolader, der eine Turbine mit einem Turbinengehäuse umfasst; 1 a schematic diagram of an internal combustion engine for a motor vehicle, with an exhaust gas turbocharger comprising a turbine with a turbine housing;

2a eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Turbinengehäuses der Turbine gemäß 1; 2a a schematic side view of an embodiment of a turbine housing of the turbine according to 1 ;

2b eine schematische Vorderansicht des Turbinengehäuses gemäß 2a; 2 B a schematic front view of the turbine housing according to 2a ;

2c eine weitere schematische Seitenansicht des Turbinengehäuses gemäß den 2a–b; 2c a further schematic side view of the turbine housing according to the 2a -b;

3 einen Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1; 3 a schematic diagram of another embodiment of the internal combustion engine according to 1 ;

4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß den 1 bis 3; 4 a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the turbine according to the 1 to 3 ;

5 eine schematische Draufsicht einer als Zungenschieber ausgebildeten Stelleinrichtung, welche in einem Turbinenradeintrittsbereich eines Turbinenrads der Turbine gemäß den 1 bis 4 anzuordnen ist; 5 a schematic plan view of a trained as a tongue slide actuator, which in a turbine wheel inlet region of a turbine wheel of the turbine according to the 1 to 4 to arrange;

6 eine mit der Stelleinrichtung gemäß 5 korrespondierende Darstellung von Spiralflächenverläufen und Ringdüsenflächenverläufen bei einer Verstellung der Stelleinrichtung; 6 one with the adjusting device according to 5 Corresponding representation of Spiralflächenverläufen and Ringdüsenflächenverläufen at an adjustment of the adjusting device;

7 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Stelleinrichtung gemäß 6; 7 a schematic plan view of another embodiment of the adjusting device according to 6 ;

8 eine mit der Stelleinrichtung gemäß 7 korrespondierende Darstellung von Spiralflächenverlaufen und Ringdüsenflächenverläufen bei einer Verstellung der Stelleinrichtung gemäß 7; 8th one with the adjusting device according to 7 Corresponding representation of Spiralflächenverläufe and Ringdüsenflächenverläufen in an adjustment of the adjusting device according to 7 ;

9 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Stelleinrichtung gemäß den 5 und 7; 9 a schematic plan view of another embodiment of the adjusting device according to the 5 and 7 ;

10 eine mit der Stelleinrichtung gemäß 9 korrespondierende Darstellung von Spiralenflächenverläufen und Ringdüsenflächenverläufen bei einer Verstellung der Stelleinrichtung gemäß 9; 10 one with the adjusting device according to 9 Corresponding representation of Spiralenflächenverläufen and Ringdüsenflächenverläufen in an adjustment of the adjusting device according to 9 ;

11 eine schematische Längsschnittansicht eines Turbinenrads der Turbine gemäß den 1 bis 10; 11 a schematic longitudinal sectional view of a turbine wheel of the turbine according to the 1 to 10 ;

12 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Turbinenrads gemäß 11; 12 a schematic longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine according to 11 ;

13 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform des Turbinenrads gemäß den 11 und 12; 13 a schematic plan view of an embodiment of the turbine according to the 11 and 12 ;

14 eine schematische Längsschnittansicht des Turbinenrads gemäß 13; 14 a schematic longitudinal sectional view of the turbine according to 13 ;

15 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Turbinenrads gemäß den 13 und 14; 15 a schematic plan view of the turbine according to the 13 and 14 ;

16 eine weitere schematische Ansicht des Turbinenrads gemäß den 13 bis 15; 16 a further schematic view of the turbine according to the 13 to 15 ;

17 eine schematische Perspektivansicht des Turbinenrads gemäß den 13 bis 16; und 17 a schematic perspective view of the turbine according to the 13 to 16 ; and

18 ein Diagramm mit zwei Verläufen von Ringdüsenquerschnitten bei der Verstellung einer Stelleinrichtung der Turbine gemäß 1 18 a diagram with two curves of annular nozzle cross sections in the adjustment of an actuator of the turbine according to 1

Die 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Kraftwagen, beispielsweise einen Nutzkraftwagen oder einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst sechs Zylinder 12, in denen während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 Verbrennungen ablaufen. In den Zylindern 12 ist ein jeweiliger Kolben translatorisch relativ zu dem zugehörigen Zylinder 12 bewegbar aufgenommen. Diese Kolben sind über jeweilige Pleuel mit einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 gelenkig gekoppelt. Über die gelenkige Kopplung der Kolben mit der Kurbelwelle 14 können die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern 12 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 14 umgewandelt werden, was in der 1 durch einen Richtungspfeil 16 angedeutet ist.The 1 shows an internal combustion engine 10 for a motor vehicle, such as a commercial vehicle or a passenger car. The internal combustion engine 10 is designed as a reciprocating internal combustion engine and comprises six cylinders 12 in which during a fired operation of the internal combustion engine 10 Burns occur. In the cylinders 12 a respective piston is translational relative to the associated cylinder 12 movably received. These pistons are connected via respective connecting rods with a crankshaft rotatable about a rotation axis 14 the internal combustion engine 10 articulated coupled. About the articulated coupling of the pistons with the crankshaft 14 can the translational movements of the pistons in the cylinders 12 in a rotational movement of the crankshaft 14 to be converted, which is in the 1 by a directional arrow 16 is indicated.

Während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 saugt diese Luft an, welche in einen Ansaugtrakt 18 der Verbrennungskraftmaschine 10 ein- und diesen durchströmt. Zunächst wird die angesaugte Luft mittels eines in dem Ansaugtrakt 18 angeordneten Luftfilters 20 gereinigt. Anschließend wird die Luft durch einen im Ansaugtrakt 18 angeordneten Verdichter 22 eines Abgasturboladers 24 der Verbrennungskraftmaschine 10 verdichtet und dadurch erwärmt.During operation of the internal combustion engine 10 sucks in this air, which in an intake 18 the internal combustion engine 10 and flows through it. First, the sucked air by means of a in the intake 18 arranged air filter 20 cleaned. Subsequently, the air is through a in the intake 18 arranged compressor 22 an exhaust gas turbocharger 24 the internal combustion engine 10 compressed and thereby heated.

In dem Ansaugtrakt 18 ist stromab des Verdichters 22 ein Ladeluftkühler 26 angeordnet, welcher die verdichtete und dadurch erwärmte Luft kühlt. Darüber hinaus ist in dem Ansaugtrakt 18 ein Ladeluftverteiler 28 angeordnet, welcher die verdichtete und mittels des Ladeluftkühlers 26 gekühlte Luft auf die Zylinder 12 verteilt.In the intake tract 18 is downstream of the compressor 22 a charge air cooler 26 arranged, which cools the compressed and thereby heated air. In addition, in the intake tract 18 a charge air distributor 28 arranged, which the compressed and by means of the intercooler 26 cooled air on the cylinders 12 distributed.

Aus den Verbrennungsvorgängen in den Zylindern 12 entstehendes Abgas strömt in Abgasverrohrungen 30 eines Abgastrakts 32 der Verbrennungskraftmaschine 10 ein. Die Abgasverrohrungen 30 umfassen einen Abgaskrümmer 34, welcher mit drei ersten der Zylinder 12 fluidisch verbunden ist und das Abgas der ersten der Zylinder 12 sammelt und zu einer ersten Flut 36 zusammenführt. Mit der ersten Flut 36 ist eine Abgasrückführleitung 38 einer Abgasrückführeinrichtung 40 an einer Abzweigstelle 42 fluidisch verbunden. Die Abgasrückführleitung 38 ist an einer Einleitstelle 44 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 18 verbunden. Über die Abgasrückführleitung 38 kann die Abgasrückführeinrichtung 40 Abgas an der Abzweigstelle 42 aus dem Abgastrakt 32 abzweigen, zu dem Ansaugtrakt 18 rückführen und an der Einleitstelle 44 in den Ansaugtrakt 18 einleiten.From the combustion processes in the cylinders 12 emerging exhaust gas flows in exhaust piping 30 an exhaust tract 32 the internal combustion engine 10 one. The exhaust piping 30 include an exhaust manifold 34 , which with three first of the cylinders 12 is fluidically connected and the exhaust gas of the first of the cylinder 12 collects and leads to a first flood 36 merges. With the first flood 36 is an exhaust gas recirculation line 38 an exhaust gas recirculation device 40 at a branch point 42 fluidly connected. The exhaust gas recirculation line 38 is at a discharge point 44 fluidic with the intake tract 18 connected. About the exhaust gas recirculation line 38 can the exhaust gas recirculation device 40 Exhaust gas at the branch point 42 from the exhaust tract 32 branch off to the intake tract 18 return and at the discharge point 44 in the intake tract 18 initiate.

Zur Einstellung einer gewünschten rückzuführenden Menge des Abgases umfasst die Abgasrückführeinrichtung 40 ein Abgasrückführventil 46, welches zumindest teilweise in der Abgasrückführleitung 38 angeordnet ist. In Strömungsrichtung des rückzuführenden Abgases stromab des Abgasrückführventils 46 und stromauf der Einleitstelle 44 ist ein Abgasrückführkühler 48 angeordnet, mittels welchem das rückzuführende Abgas zu kühlen ist.To set a desired amount of exhaust gas to be recirculated, the exhaust gas recirculation device comprises 40 an exhaust gas recirculation valve 46 which at least partially in the exhaust gas recirculation line 38 is arranged. In the flow direction of the recirculated exhaust gas downstream of the exhaust gas recirculation valve 46 and upstream of the discharge point 44 is an exhaust gas recirculation cooler 48 arranged, by means of which the recirculated exhaust gas is to be cooled.

Daraus ist es ersichtlich, dass die erste Flut 36 insbesondere dazu verwendet wird, ein erwünscht hohes Aufstauverhalten darzustellen, um besonders hohe Mengen an Abgas zum Ansaugtrakt 18 rückzuführen. Daher wird die erste Flut 36 auch als AGR-Flut bezeichnet (AGR-Abgasrückführung).From this it is evident that the first tide 36 is used in particular to represent a desired high Aufstauverhalten to particularly high amounts of exhaust gas to the intake 18 recirculate. Therefore, the first tide 36 also referred to as EGR flood (EGR exhaust gas recirculation).

Die Abgasverrohrungen 30 bilden ferner eine zweite Flut 50, eine dritte Flut 52 und eine vierte Flut 54, welche jeweils mit einem zweiten der Zylinder 12 fluidisch verbunden sind. Somit wird die zweite Flut 50 lediglich von Abgas aus einem zweiten der Zylinder 12 durchströmt. Ebenso werden die Fluten 52, 54 jeweils lediglich von Abgas aus einem zweiten der Zylinder 12 durchströmt. Die Fluten 50, 52, 54 werden insbesondere dazu verwendet, ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis, welches auch aus Verbrennungsluftverhältnis λ bezeichnet wird, einzustellen, um somit ein gewünschtes Drehmoment und eine gewünschte Leistung der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren. Daher werden die Fluten 50, 52, 54 auch als λ-Fluten bezeichnet.The exhaust piping 30 also form a second tide 50 a third flood 52 and a fourth flood 54 , each with a second of the cylinder 12 are fluidically connected. Thus, the second tide 50 only from exhaust from a second of the cylinders 12 flows through. Likewise, the floods 52 . 54 in each case only of exhaust gas from a second of the cylinders 12 flows through. The floods 50 . 52 . 54 are used in particular to set a desired air-fuel ratio, which is also referred to from combustion air ratio λ, so as to set a desired torque and a desired power of the internal combustion engine 10 to realize. Therefore, the floods 50 . 52 . 54 also called λ-floods.

Im Abgastrakt 32 ist auch eine Turbine 56 des Abgasturboladers 24 angeordnet. Die Turbine 56 umfasst dabei ein Turbinenrad 58, welches von Abgas aus den Zylindern 12 antreibbar ist. Das Turbinenrad 58 ist um eine Drehachse 60 drehbar und mit einer Welle 62 des Abgasturboladers 24 drehfest verbunden, so dass sich das Turbinenrad 58 mit der Welle 62 um die Drehachse 60 drehen kann. Mit der Welle 62 ist auch ein Verdichterrad 64 des Verdichters 22 drehfest verbunden, so dass das Turbinenrad 58 infolge der Beaufschlagung durch das Abgas über die Welle 62 das Verdichterrad 64 antreiben kann. Dies ist durch einen Richtungspfeil 66 dargestellt.In the exhaust tract 32 is also a turbine 56 the exhaust gas turbocharger 24 arranged. The turbine 56 includes a turbine wheel 58 that of exhaust from the cylinders 12 is drivable. The turbine wheel 58 is about a rotation axis 60 rotatable and with a shaft 62 the exhaust gas turbocharger 24 rotatably connected, so that the turbine wheel 58 with the wave 62 around the axis of rotation 60 can turn. With the wave 62 is also a compressor wheel 64 of the compressor 22 rotatably connected, so that the turbine wheel 58 due to the application of the exhaust gas via the shaft 62 the compressor wheel 64 can drive. This is by a directional arrow 66 shown.

Nach Antreiben des Turbinenrads 58 strömt das Abgas weiter durch den Abgastrakt 32 zu einer stromab des Turbinenrads 58 angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung 68, mittels welcher das Abgas gereinigt wird, bevor es an die Umwelt entlassen wird.After driving the turbine wheel 58 the exhaust gas flows further through the exhaust tract 32 to a downstream of the turbine wheel 58 arranged exhaust aftertreatment device 68 by which the exhaust gas is purified before it is released to the environment.

Wie in Zusammenschau mit den übrigen 2a bis 17 erkennbar ist, umfasst die Turbine 56 ein Turbinengehäuse 70, welches einen Aufnahmeraum 72 aufweist. In dem Aufnahmeraum 72 ist das Turbinenrad 58 zumindest bereichsweise um die Drehachse 60 relativ zu dem Turbinengehäuse 70 drehbar aufgenommen.As in synopsis with the rest 2a to 17 can be seen, includes the turbine 56 a turbine housing 70 which is a recording room 72 having. In the recording room 72 is the turbine wheel 58 at least partially around the axis of rotation 60 relative to the turbine housing 70 rotatably received.

Das Turbinengehäuse 70 weist ferner einen ersten Spiralkanal 74 auf, welcher über einen Flansch 76 des Turbinengehäuses 70 mit der ersten Flut 36 (AGR-Flut) fluidisch zu verbinden ist. Dadurch kann das Abgas aus der ersten Flut 36 in den ersten Spiralkanal 74 einströmen. Daher wird der erste Spiralkanal 74 auch als AGR-Spiralkanal bezeichnet.The turbine housing 70 also has a first spiral channel 74 on, which has a flange 76 of the turbine housing 70 with the first flood 36 (EGR flood) to be fluidly connected. This allows the exhaust gas from the first flood 36 in the first spiral channel 74 flow. Therefore, the first spiral channel becomes 74 also referred to as EGR spiral channel.

Darüber hinaus weist das Turbinengehäuse 70 einen zweiten Spiralkanal 78, einen dritten Spiralkanal 80 und einen vierten Spiralkanal 82 auf. Über den Flansch 76 wird der zweite Spiralkanal 78 fluidisch mit der zweiten Flut 50 verbunden. Der dritte Spiralkanal 80 wird über den Flansch 76 mit der dritten Flut 52 verbunden, während der vierte Spiralkanal 82 über den Flansch 76 mit der vierten Flut 54 verbunden wird. Somit werden die Spiralkanäle 78, 80, 82 als λ-Spiralkanäle bezeichnet.In addition, the turbine housing points 70 a second spiral channel 78 , a third spiral channel 80 and a fourth spiral channel 82 on. About the flange 76 becomes the second spiral channel 78 fluidly with the second tide 50 connected. The third spiral channel 80 is over the flange 76 with the third flood 52 connected while the fourth spiral channel 82 over the flange 76 with the fourth tide 54 is connected. Thus, the spiral channels become 78 . 80 . 82 referred to as λ-spiral channels.

Die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 weisen jeweilige Austrittsquerschnitte 84 auf, welche auch als Spiralenflächen oder Spiralenquerschnitte bezeichnet werden. Über die Austrittsquerschnitte 84 kann das die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 durchströmende Abgas in den Aufnahmeraum 72 ein- und das Turbinenrad 58 anströmen. In der 4 ist dabei ein maximaler AGR-Spiralenquerschnitt AAGR,0 gezeigt, welcher von unbewegbaren, den ersten Spiralkanal 74 begrenzenden Wandungen des Turbinengehäuses 70 begrenzt wird.The spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 have respective outlet cross sections 84 on, which are also referred to as spiral surfaces or spiral cross-sections. About the outlet cross sections 84 Can this be the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 flowing exhaust gas into the receiving space 72 one and the turbine wheel 58 Provide flow. In the 4 In this case, a maximum EGR spiral cross-section A AGR, 0 is shown, which of immovable, the first spiral channel 74 delimiting walls of the turbine housing 70 is limited.

Darüber hinaus sind in der 4 jeweilige maximale λ-Spiralenquerschnitte Aλ,0 gezeigt, welche von die Spiralkanäle 78, 80, 82 begrenzten Wandungen des Turbinengehäuses 70 begrenzt werden und welche kleiner sind als der maximale AGR-Spiralenquerschnitt AAGR,0.In addition, in the 4 respective maximum λ-spiral cross-sections A λ, 0 shown, which of the spiral channels 78 . 80 . 82 limited walls of the turbine housing 70 are limited and which are smaller than the maximum EGR spiral cross-section A AGR, 0 .

Wie der 5 ferner zu entnehmen ist, sind die Austrittsquerschnitte 84 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 58 über dessen Umfang aufeinanderfolgend, d. h. nebeneinander angeordnet. Die einzelnen Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 stellen somit Segmente dar, über welche das Turbinenrad 58 in Segmenten von dem Abgas zu beaufschlagen ist. Der erste Spiralkanal 74 stellt ein sogenanntes AGR-Segment dar, während die Spiralkanäle 78, 80, 82 sogenannte λ-Segmente darstellen.Again 5 it can also be seen, are the outlet cross-sections 84 in the circumferential direction of the turbine wheel 58 over its circumference consecutively, ie arranged side by side. The individual spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 thus represent segments over which the turbine wheel 58 in segments of the exhaust gas is to be applied. The first spiral channel 74 represents a so-called EGR segment, while the spiral channels 78 . 80 . 82 represent so-called λ segments.

Die Turbine 56 umfasst eine erste Stelleinrichtung 86 mit Sperrkörpern in Form von tragflächenförmigen Zungen 88, welche in Umfangsrichtung des Turbinenrads 58 über dessen Umfang um die Drehachse 60 verschiebbar sind. Dabei sind den Spiralkanälen 74, 78, 80, 82 jeweils eine der Zungen 88 zugeordnet.The turbine 56 includes a first actuator 86 with blocking bodies in the form of wing-shaped tongues 88 , which in the circumferential direction of the turbine wheel 58 about its circumference about the axis of rotation 60 are displaceable. Here are the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 one each of the tongues 88 assigned.

Die Zungen 88 sind dabei zwischen wenigstens einer die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 stromab der Austrittsquerschnitte 84 und stromauf des Turbinenrads 58 fluidisch zumindest im Wesentlichen voneinander trennenden, eine Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine 10 bewirkenden und in der 4 dargestellten Stoßaufladestellung und wenigstens einer die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 stromab der Austrittsquerschnitte 84 und stromauf des Turbinenrads 58 fluidisch miteinander verbindenden und eine Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine 10 bewirkenden Stauaufladestellung verstellbar. in der Stauaufladestellung zum Bewirken der Stauaufladung sind die Zungen 88 jeweils so weit in jeweilige Düsenquerschnitte 90 der Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 gedreht, dass sie nicht mehr mit dem die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 begrenzenden Wandungen zum fluidischen Trennen der Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 zusammenwirken, sondern die fluidische Verbindung der Spiralkanäle 74, 79, 80, 82 zulassen bzw. bewirken.The tongues 88 are between at least one of the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 downstream of the outlet cross sections 84 and upstream of the turbine wheel 58 fluidly at least substantially separated from each other, a Stoßaufladung the internal combustion engine 10 effecting and in the 4 illustrated Stoßaufladestellung and at least one of the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 downstream of the outlet cross sections 84 and upstream of the turbine wheel 58 fluidly interconnecting and a congestion charging the internal combustion engine 10 causing accumulation charging position adjustable. in the jam charging position for effecting the jam charging are the tongues 88 each so far in each nozzle cross-sections 90 the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 turned that they are no longer with the the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 bounding walls for fluidically separating the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 interact, but the fluidic connection of the spiral channels 74 . 79 . 80 . 82 allow or effect.

Die Zungen 88 sind dabei beispielsweise mit einem um die Drehachse 60 drehbaren Ring verbunden, so dass durch Drehen des einen Rings die Zungen 88 gleichzeitig um die Drehachse 60 verschoben werden können. Der Ring und damit die Zungen 88 sind dabei in einem Verstellbereich Δφ, insbesondere in einem Winkelbereich, um die Drehachse 60 verdrehbar. In der 4 bezeichnet dabei φ eine Laufvariable, die die Drehstellung bzw. die Winkelstellung bzw. den Verstellwinkel der Zungen 88 um die Drehachse 60 charakterisiert. Der Wert 0° für φ ist dabei eine Ausgangsstellung der Zungen 88. Insgesamt sind die Zungen 88 um absolut 60° verstellbar, was durch Δφ = 60° ausgedrückt wird. Mit anderen Worten bezeichnet die Laufvariable φ den Stellungswinkel der Zungen 88. Ausgehend von der Ausgangsstellung bei φ = 0° ist die Stauaufladung bewirkt, wenn –15° ≤ φ ≤ 0° und eingestellt ist, d. h. wenn sich die Zungen 88 in ihrer Ausgangsstellung oder in dem mit einem Minus-Zeichen gekennzeichneten Negativbereich des Verstellbereichs eingestellt sind. The tongues 88 are doing, for example, with a about the axis of rotation 60 rotatable ring connected so that by turning one ring the tongues 88 at the same time around the axis of rotation 60 can be moved. The ring and thus the tongues 88 are in an adjustment range Δφ, in particular in an angular range, about the axis of rotation 60 rotatable. In the 4 In this case, φ denotes a running variable which is the rotational position or the angular position or the displacement angle of the tongues 88 around the axis of rotation 60 characterized. The value 0 ° for φ is a starting position of the tongues 88 , Overall, the tongues 88 adjustable by absolutely 60 °, which is expressed by Δφ = 60 °. In other words, the running variable φ denotes the attitude angle of the tongues 88 , Starting from the initial position at φ = 0 °, the accumulation of charge is effected when -15 ° ≤ φ ≤ 0 ° and is set, ie when the tongues 88 are set in their initial position or in the negative region of the adjustment range marked with a minus sign.

Beträgt φ beispielsweise 0°, wobei sich die Zungen 88 in der Ausgangsstellung befinden, so findet eine volle Umströmung der tragflächenförmigen Zungen 88 in den Düsenquerschnitten 90 statt, wobei die Trennung der Segmente stromauf des Turbinenrads 58 zumindest weitgehend aufgehoben und zumindest nahezu die Grenzposition der Stauaufladung erreicht ist. Dreht man die Zungen 88 ausgehend von der Ausgangsstellung derart, dass φ in einem Bereich von 0° < φ ≤ 30° liegt, so sind dadurch die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 gegenüber der Stauaufladung geöffnet, während sich in einem Bereich, in dem 30° < φ ≤ 45° beträgt, ein Schließen ergibt. Daraus ist ersichtlich, dass der Verstellbereich Δφ von –15° bis 45° und damit absolut 60° beträgt. In der 4 ist mit einem Plus-Zeichen ein Positivbereich des Verstellbereichs Δφ gekennzeichnet.For example, if φ is 0 °, the tongues 88 are in the starting position, so there is a full flow around the wing-shaped tongues 88 in the nozzle cross sections 90 instead, with the separation of the segments upstream of the turbine wheel 58 at least largely canceled and at least almost reaches the limit position of congestion charging. You turn the tongues 88 starting from the initial position such that φ is in a range of 0 ° <φ ≤ 30 °, so are the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 open to congestion charge, while in a range in which 30 ° <φ ≤ 45 °, results in a closing. It can be seen that the adjustment range Δφ of -15 ° to 45 ° and thus absolute 60 °. In the 4 is marked with a plus sign a positive range of the adjustment Δφ.

Gemäß 4 befinden sich die Zungen 88 dabei in einer Drehstellung, in welcher φ 30° beträgt. Wie der 4 ferner zu entnehmen ist, bezieht sich dabei φ auf eine in positive Drehrichtung der Zungen 88 hintere Kante 92 der Zungen 88. Die Zungen 88 stellen eine profilierte Beschaufelung dar.According to 4 are the tongues 88 while in a rotational position, in which φ is 30 °. Again 4 it can also be seen that φ refers to a positive direction of rotation of the tongues 88 rear edge 92 the tongues 88 , The tongues 88 represent a profiled blading.

In der 4 ist auch durch strichlierte Linien ein Ringkanal 94 angedeutet, in weichem die Zungen 88 um die Drehachse 60 verschoben werden. Die fluidische Trennung zur Darstellung der Stoßaufladung sowie die fluidische Verbindung zur Darstellung der Stauaufladung erfolgt dabei zumindest im Wesentlichen in dem Ringkanal 94 indest nahezu unmittelbar stromauf des Turbinenrads 58.In the 4 is also by broken lines an annular channel 94 hinted, in soft tongues 88 around the axis of rotation 60 be moved. The fluidic separation for the representation of the shock charge and the fluidic connection for the representation of the charge accumulation takes place at least substantially in the annular channel 94 almost immediately upstream of the turbine wheel 58 ,

In der 5 ist weiterhin eine weitere Laufvariable dargestellt, welche den sogenannten Segmentwinkel der Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 (Segmente) bezeichnet. Der Segmentwinkel bezieht sich dabei auf die Erstreckung der Düsenquerschnitte 90 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 58 über dessen Umfang und kann somit auch als Spiralenwinkel bezeichnet werden. Ein auch als Spiralenbasiswinkel bezeichneter Basissegmentswinkel ε0 der Spiralkanäle 74, 78, 80, 82, d. h. wenn die Zungen 88 nicht in die Düsenquerschnitte 90 hineinragen, beträgt dabei jeweils 90°.In the 5 Furthermore, another variable is shown, which is the so-called segment angle of the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 (Segments). The segment angle refers to the extension of the nozzle cross sections 90 in the circumferential direction of the turbine wheel 58 over its circumference and thus can also be referred to as spiral angle. A base segment angle ε 0 of the spiral channels, also referred to as spiral base angle 74 . 78 . 80 . 82 ie when the tongues 88 not in the nozzle cross sections 90 protrude, is in each case 90 °.

Ragen die Zungen 88 in die jeweiligen Düsenquerschnitte 90 hinein, so werden die Austrittsquerschnitte 84 (Spiralenquerschnitte) nicht mehr ausschließlich durch die die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 begrenzenden Wandungen, sondern einerseits durch eine der Wandungen und andererseits durch die jeweiligen Zungen 88 begrenzt, d. h. abgegriffen. Darüber hinaus können durch Verschieben der Zungen 88 die Düsenquerschnitte 90 variabel eingestellt werden.Rise the tongues 88 in the respective nozzle cross sections 90 into it, so are the outlet cross sections 84 (Spiral cross sections) no longer exclusively through the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 limiting walls, but on the one hand by one of the walls and on the other hand by the respective tongues 88 limited, ie tapped. In addition, by moving the tongues 88 the nozzle cross sections 90 be set variably.

Wie anhand der 13 bis 17 ersichtlich ist, erfolgt bei der Stoßaufladung bezogen auf die Umfangsrichtung des Turbinenrads 58 über dessen Umfang hinweg eine Viertel-Segment-Pulsations-Beaufschlagung des Turbinenrads 58 über die vorliegend vier Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 (Segmente). Diese Viertelsegment-Pulsations-Beaufschlagung im Stoßaufladebetrieb erfolgt dabei dadurch, dass sowohl die λ-Segmente als auch das AGR-Segment jeweilige, bezogen auf die Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang hinweg Viertelsegmente darstellen, über die das Abgas dem Turbinenrad 58 zugeführt wird.As based on the 13 to 17 is apparent in the bumping with respect to the circumferential direction of the turbine wheel 58 over its circumference, a quarter-segment pulsation of the turbine wheel 58 over the present four spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 (Segments). This quarter-segment pulsation impingement in the surge charging operation takes place in that both the λ segments and the EGR segment represent respective, with respect to the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference of quarter segments, via which the exhaust gas to the turbine wheel 58 is supplied.

Bei Übergang von der Stoßaufladung zur Stauaufladung durch Verstellen der Zungen 88, welche zusammen mit dem Ring auch als Zungenschieber bezeichnet werden, kann in der Mittelung eine Vollbeaufschlagung des Turbinenrads 58 in Umfangsrichtung über dessen Umfang hinweg erfolgen.When transitioning from the bumping charge to congestion charging by adjusting the tongues 88 , which are also referred to as a tongue slider together with the ring, in the averaging a full application of the turbine wheel 58 take place in the circumferential direction over its circumference.

Analoges trifft auf einen Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 zu, über welchen das Turbinenrad 58 von dem Abgas abgeströmt wird. Beim Umschalten der Betriebsart bzw. Betriebsweise der Stoß- zur Stauaufladung ist es möglich, auch den Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 von einer Segment-Teilbeaufschlagung zur zumindest im Wesentlichen Vollbeaufschlagung zu vervollständigen, was einen hohen Nutzungsgrad des Turbinenradaustrittsquerschnitts A2 bedeutet.The same applies to a turbine wheel outlet cross-section A2, via which the turbine wheel 58 is discharged from the exhaust gas. When switching the mode or mode of operation of the shock to accumulate charging, it is also possible to complete the Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 from a segment sub-application for at least substantially full application, which means a high degree of utilization of the turbine wheel outlet A2.

Gewisse Auslegungen können es jedoch erfordern, eine weitere Vergrößerung, insbesondere eine jetzt geometrische Querschnittsvergrößerung des Turbinenradaustrittsquerschnitts A2 durchzuführen, um den Maximaldurchsatz durch die Turbine 56 mit erwünscht hohen Wirkungsgraden, also auch geringen Austrittsverlusten zu ermöglichen.However, certain designs may require a further enlargement, in particular a now geometric cross-sectional enlargement of the turbine wheel outlet cross section A2, to be performed in order to maximize the flow through the turbine 56 with desired high efficiencies, so allow low leakage losses.

Die 3 zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung einer solchen geometrischen Querschnittsvergrößerung. Die Turbine 56 gemäß 3 umfasst eine zweite Stelleinrichtung 96, welche zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung verschiebbar ist. Durch die zweite Stelleinrichtung 96 ist eine Radaustrittsvariabilität stromab des Turbinenrads 58 geschaffen, durch welche der Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 variabel eingestellt, d. h. vergrößert oder verkleinert werden kann. Dadurch ist die Turbine 56 als Vollvarioturbine ausgebildet, die sowohl eine durch die Stelleinrichtung 86 gebildete Radeintrittsvariabilität als auch die Radaustrittsvariabilität umfasst. Die zweite Stelleinrichtung 96 umfasst beispielsweise ein im Turbinenradaustrittsbereich angeordnetes Kontur-Element, insbesondere einen Konturkonus, mittels welchem Strömungskanten 98 (11) jeweiliger Radschaufeln 99 des Turbinenrads 58 zumindest in einem Teilbereich abdeckbar und freigebbar sind. The 3 shows a possibility for realizing such a geometric cross-sectional enlargement. The turbine 56 according to 3 includes a second actuator 96 which is at least substantially displaceable in the axial direction. By the second adjusting device 96 is a wheel outlet variability downstream of the turbine wheel 58 created, by which the turbine wheel outlet cross section A2 can be set variably, that can be increased or decreased. This is the turbine 56 designed as a full-variate turbine, both by the adjusting device 86 formed wheel inlet variability and the wheel outlet variability. The second adjusting device 96 For example, a contour element arranged in the turbine wheel outlet region, in particular a contour cone, comprises by means of which flow edges 98 ( 11 ) respective vanes 99 of the turbine wheel 58 at least in a partial area can be covered and released.

Dreht man beispielsweise ausgehend von der Drehstellung der Zungen 88 gemäß 4, wodurch die Stoßaufladung bewirkt ist, die Zungen 88 in der Bildebene der 4 im Uhrzeigersinn, so gelangen die Zungen 88 in einen freien Düsenbereich der Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 bzw. der Düsenquerschnitte 90, so dass die fluidische Trennung bzw. Versperrung der vier Segmente stromauf des Turbinenrads 58 aufgehoben und die Stoßaufladung bewirkt ist.Turning, for example, starting from the rotational position of the tongues 88 according to 4 , causing the shock charge, the tongues 88 in the picture plane the 4 clockwise, that's how the tongues get 88 in a free nozzle area of the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 or the nozzle cross sections 90 so that the fluidic isolation or obstruction of the four segments upstream of the turbine wheel 58 lifted and the bump charge is effected.

Den 1 und 3 zu entnehmen ist auch eine Regelungseinrichtung 97, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine 10 sowie die Stelleinrichtung 86 und gegebenenfalls die weitere Stelleinrichtung 96 zu regeln bzw. zu steuern sind.The 1 and 3 can also be seen a control device 97 , by means of which the internal combustion engine 10 as well as the adjusting device 86 and optionally the further adjusting device 96 to be regulated or controlled.

Die 5, 7 und 9 zeigen eine jeweilige Ausführungsform des Zungenschiebers mit den Zungen 88, die sich in ihrer jeweiligen Länge bzw. in ihrem jeweiligen Umschlingungswinkel in Umfangsrichtung des Turbinenrads 58 über dessen Umfang hinweg voneinander unterscheiden. Die Zungen 88 des Zungenschiebers gemäß 5 weisen dabei einen Umschlingungswinkel von zumindest im Wesentlichen 35° auf, während die Zungen 88 des Zungenschiebers gemäß 7 einen Umschlingungswinkel, welcher auch als Umschlingungsbogenwinkel bezeichnet wird, von zumindest im Wesentlichen 45° aufweisen. Die Zungen 88 des Zungenschiebers gemäß 9 weisen dabei einen Umschlingungswinkel von zumindest im Wesentlichen 55° auf.The 5 . 7 and 9 show a respective embodiment of the tongue slider with the tongues 88 , which are in their respective length or in their respective angle of wrap in the circumferential direction of the turbine wheel 58 different from each other across its scope. The tongues 88 of the tongue slider according to 5 have a wrap angle of at least substantially 35 °, while the tongues 88 of the tongue slider according to 7 a wrapping angle, which is also referred to as wrap angle, of at least substantially 45 °. The tongues 88 of the tongue slider according to 9 have a wrap angle of at least substantially 55 °.

Die 6 zeigt ein mit dem Zungenschieber gemäß 5 korrespondierendes Diagramm 100, während die 8 ein mit dem Zungenschieber gemäß 7 korrespondierendes Diagramm 100 zeigt. Dementsprechend zeigt die 10 ein mit dem Zungenschieber gemäß 9 korrespondierendes Diagramm 100. In den Diagrammen 100 sind jeweils ein erster Verlauf 102, ein zweiter Verlauf 104, ein dritter Verlauf 106 sowie ein vierter Verlauf 108 eingetragen. Auf der Abszisse 109 der Diagramme 100 ist der Spiralenwinkel (Laufvariable ε) aufgetragen, während auf der Ordinate 110 ein Flächenmaß aufgetragen ist. Dabei charakterisiert der erste Verlauf 102 das Verhalten der Spiralenquerschnitte der. λ-Segmente bei der Verstellung des Zungenschiebers in seinem Verstellbereich über Δφ = 60° hinweg. Dementsprechend charakterisiert der zweite Verlauf 104 das Verhalten des Spiralenquerschnitts des AGR-Segments. Der dritte Verlauf 106 charakterisiert das Verhalten der Düsenquerschnitte 90 der λ-Segmente beim Verstellen des Zungenschiebers, während der vierte Verlauf 108 das Verhalten des Düsenquerschnitts 90 hinsichtlich seiner Querschnittsfläche des AGR-Segments bzw. der AGR-Spirale charakterisiert.The 6 shows one with the tongue slider according to 5 corresponding diagram 100 while the 8th one with the tongue slider according to 7 corresponding diagram 100 shows. Accordingly, the shows 10 one with the tongue slider according to 9 corresponding diagram 100 , In the diagrams 100 are each a first course 102 , a second course 104 , a third course 106 and a fourth course 108 entered. On the abscissa 109 the diagrams 100 is the spiral angle (running variable ε) plotted while on the ordinate 110 a surface measure is plotted. This characterizes the first course 102 the behavior of the spiral cross sections of the. λ segments in the adjustment of the tongue slider in its adjustment over Δφ = 60 ° away. Accordingly, the second course characterizes 104 the behavior of the spiral cross-section of the EGR segment. The third course 106 characterizes the behavior of the nozzle cross sections 90 the λ segments when adjusting the tongue slider, during the fourth course 108 the behavior of the nozzle cross-section 90 characterized in terms of its cross-sectional area of the EGR segment and the AGR spiral.

Wie den Diagrammen 100 zu entnehmen ist, wird bei einem oberen Verstellwinkelbereich bzw. Verstellbereich Δφ von 60° des Zungenschiebers der Spiralenquerschnitt von einem ersten Wert (Ausgangswert) bis zum maximalen Spiralenquerschnitt AAGR,0 bzw. Aλ,0 bei einem Verstellwinkel φ erreicht. Bei den λ-Segmenten beträgt der erste Wert beispielsweise 560 mm2, während der erste Wert bei dem AGR-Segment beispielsweise 210 mm2 beträgt. Der maximale AGR-Spiralerquerschnitt AAGR,0 der AGR-Spirale beträgt beispielsweise 560 mm2, während der maximale λ-Spiralenquerschnitt Aλ,0 der λ-Segmente beispielsweise 1500 mm2 bei einem Zungenschieber gemäß 5 beträgt. Der restliche Verstellbereich von Δφ von 25° beeinflusst dabei den Grad der Stauaufladung durch die Position der Schaufelprofile darstellenden Zungen 88 zu den unbewegbaren, die Spiralkanäle 74, 78, 80, 82 begrenzenden Wandungen des Turbinengehäuses 70.Like the diagrams 100 can be seen, is achieved at an upper Verstellwinkelbereich or adjustment Δφ of 60 ° of the tongue slider of the spiral cross section of a first value (output value) to the maximum spiral cross section A AGR, 0 or A λ, 0 at an adjustment angle φ. For example, in the λ segments, the first value is 560 mm 2 , while the first value in the EGR segment is 210 mm 2 , for example. The maximum EGR spiral cross section A AGR, 0 of the EGR spiral is, for example 560 mm 2 , while the maximum λ spiral cross section A λ, 0 of the λ segments, for example, 1500 mm 2 in a tongue slide according to 5 is. The remaining adjustment range of Δφ of 25 ° thereby influences the degree of congestion charging by the position of the blade profiles representing tongues 88 to the immovable, the spiral channels 74 . 78 . 80 . 82 delimiting walls of the turbine housing 70 ,

Die Zungenschieber gemäß 7 und gemäß 9 greifen in der sogenannten 0-Position, das heißt bei maximalem φ bzw. minimalen Querschnitten wesentlich geringe Spiralenquerschnitte bzw. Spiralenquerschnittsflächen ab. So beträgt der Ausgangswert der λ-Segmente des Zungenschiebers gemäß 7 376 mm2, während der Ausgangswert des AGR-Segments des Zungenschiebers gemäß 7 140 mm2 beträgt. Der Ausgangswert der λ-Segmente des Zungenschiebers gemäß 9 beträgt 233 mm2, während der Ausgangswert des AGR-Segments des Zungenschiebers gemäß 9 89 mm2 beträgt. Die maximalen Spiralenquerschnitte AAGR,0 und Aλ,0 sind bei den Zungenschiebern gemäß den 5, 7 und 9 gleich. So können sehr hohe Durchsatzspreizungsverhältnisse bis zu 6,5 bewirkt werden. Die Spreizung der Spiralenflächen bzw. der Spiralenquerschnitte, die mittels des Zungenschiebers gemäß 5 darstellbar ist, also das Verhältnis von einer maximalen Spiralenfläche bzw. dem maximalen Spiralenquerschnitt As,max zu einer minimalen Spiralenfläche bzw. dem minimalen Spiralenquerschnitt As,min beträgt dabei 2,68. Entsprechend beträgt die mittels des Zungenschiebers gemäß 7 darstellbare Spreizung 3,99, während die mittels des Zungenschiebers gemäß 9 darstellbare Spreizung 6,44 beträgt.The tongue slider according to 7 and according to 9 grip in the so-called 0-position, that is at a maximum φ or minimum cross-sections substantially small spiral cross-sections or spiral cross-sectional areas. Thus, the initial value of the λ segments of the tongue slider is according to 7 376 mm 2 , while the output value of the AGR segment of the tongue slider according to 7 140 mm 2 . The output value of the λ segments of the tongue slider according to 9 is 233 mm 2 , while the output value of the AGR segment of the tongue slider according to 9 89 mm 2 . The maximum spiral cross sections A AGR, 0 and A λ, 0 are in the tongue slides according to the 5 . 7 and 9 equal. So very high throughput spread ratios can be effected up to 6.5. The spread of the spiral surfaces or the spiral cross sections, which by means of the tongue slider according to 5 can be represented, ie the ratio of a maximum spiral surface or the maximum spiral cross-section As, max to a minimum spiral surface or the minimum Spiral cross-section As, min is 2.68. Accordingly, the means of the tongue slider according to 7 representable spreading 3.99, while the means of the tongue slider according to 9 representable spread is 6.44.

Durch einfaches Auswechseln des Zungenschiebers lässt sich eine merkliche Änderung des Turbinenverhaltens erzeugen, wobei sowohl die Stoßaufladung als auch die Stauaufladung durchführbar ist. Mit dieser relativ einfachen Maßnahme können optimale Anpassungen von Turbinen von Abgasturboladern an zugeordnete Verbrennungskraftmaschinen unterschiedlicher Leistung vollzogen werden, wodurch die Ausstattung von Leistungsvarianten der Verbrennungskraftmaschinen mit der gleichen Basisturbine und dementsprechend angepassten Zungenschiebern sehr kostengünstig erfolgen kann.By simply replacing the tongue slider, a noticeable change in turbine behavior can be produced, with both burst charging and accumulation charging feasible. With this relatively simple measure optimal adjustments of turbines can be made by exhaust gas turbochargers to associated internal combustion engines of different performance, whereby the equipment of performance variants of the internal combustion engines with the same base turbine and accordingly adapted tongue slides can be done very cheaply.

Die 11 bis 18 veranschaulichen Ausführungsformen des Turbinenrads 58. Die 18 zeigt dabei ein weiteres Diagramm 112, auf dessen weiterer Abszisse 114 der ε und auf dessen weiterer Ordinate 116 ein Flächenmaß aufgetragen ist. Aus dem weiteren Diagramm 112 lässt sich für einen gewählten Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 die zumindest nahezu optimale Stellung des Zungenschiebers bei einem zumindest nahezu optimalen Reaktionsgrad im Bereich von 0,5 für den Stoßaufladebetrieb wie auch für den Stauaufladebetrieb ermitteln. Die 11 zeigt eine Ausführungsform des Turbinenrads 58, bei welchem der Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 einen Wert von 1809 mm2 aufweist, der im Stauaufladebetrieb, d. h. bei temporärer Vollbeaufschlagung, einen wirkungsgradoptimalen Düsenquerschnitt stromauf des Turbinenrads 58 von ca. A_Düse = 1/2 × A2 = 905 mm2 erfordert.The 11 to 18 illustrate embodiments of the turbine wheel 58 , The 18 shows another diagram 112 , on whose further abscissa 114 the ε and on its further ordinate 116 a surface measure is plotted. From the further diagram 112 can be determined for a selected Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 the at least almost optimal position of the tongue slider with an at least almost optimal degree of reaction in the range of 0.5 for the Stoßaufladebetrieb as well as for the Staufaufladebetrieb. The 11 shows an embodiment of the turbine wheel 58 , in which the Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 has a value of 1809 mm 2 , which in the Stauaufladebetrieb, ie with temporary Vollbeaufschlagung, a maximum efficiency nozzle cross-section upstream of the turbine wheel 58 of about A_Düse = 1/2 × A2 = 905 mm 2 requires.

Wie der 11 zu entnehmen ist, weist die Strömungskante 98 der Radschaufel 99 einen ersten Längenbereich 118, einen sich daran anschließenden zweiten Längenbereich 120 sowie einen sich daran anschließenden dritten Längenbereich 122 auf. Dabei schließt der zweite Längenbereich 120 mit dem ersten Längenbereich 118 und mit dem dritten Längenbereich 122 einen jeweiligen Winkel ein, welcher kleiner als 180° ist. Die Radschaufel 99 wird dabei in einem Teilbereich des ersten Längenbereichs 118 von Abgas angeströmt, weswegen der erste Längenbereich 118 auch als Anströmkante bezeichnet wird. Die Radschaufel 99 wird über die Längenbereiche 120, 122 von dem Abgas abgeströmt, weswegen die Längenbereiche 120, 122 auch als Abströmkanten bezeichnet werden.Again 11 can be seen, the flow edge 98 the paddle wheel 99 a first length range 118 , an adjoining second length range 120 and an adjoining third length range 122 on. This closes the second length range 120 with the first length range 118 and with the third length range 122 a respective angle, which is smaller than 180 °. The paddle wheel 99 is doing in a partial area of the first length range 118 Exhaust gas flowed, so the first length range 118 Also referred to as the leading edge. The paddle wheel 99 is about the length ranges 120 . 122 from the exhaust gas flow, so the length ranges 120 . 122 also be referred to as trailing edges.

In dem Diagramm 112 ist ein erster Bereich des Stauaufladebetriebs mit 134 bezeichnet, während ein zweiter Bereich des Stoßaufladebetriebs mit 136 bezeichnet ist. In dem weiteren Diagramm 112 sind ein fünfter Verlauf 124 und ein sechster Verlauf 126 eingetragen. Der fünfte Verlauf 124 charakterisiert die Düsenquerschnitte 90 der λ-Segmente hinsichtlich ihrer jeweiligen Flächen bzw. Flächeninhalte. Entsprechend charakterisiert der sechste Verlauf 126 den Düsenquerschnitt 90 des AGR-Segments hinsichtlich seiner Fläche bzw. seines Flächeninhalts. Ferner sind in dem weiteren Diagramm 112 eine erste Position 128, eine zweite Position 130 und eine dritte Position 132 des Zungenschiebers eingetragen, wobei die erste Position 128 einem ε von 18°, die zweite Position 130 einem ε von 31° und die dritte Position 132 einem ε von 55° entspricht. Bei der ersten Position 128 (ε = 18°) wäre bei versperrtem AGR-Segment der zumindest im Wesentlichen optimale Düsenquerschnitt 90° von A_Düse der λ-Segmente in Kombination mit dem Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 eingestellt. Im realen Fall ist jedoch im Stauaufladebetrieb die Summe der Düsenquerschnitte 90, welche auch als Düsensegmente bezeichnet werden, der AGR- und der λ-Segmente maßgebend, weshalb die wirkungsgradoptimale Position des Zungenschiebers bei etwa ε = 28 bis 29° eingestellt ist.In the diagram 112 is a first area of congestion charging operation with 134 while a second area of the surge charging operation with 136 is designated. In the further diagram 112 are a fifth course 124 and a sixth course 126 entered. The fifth course 124 characterizes the nozzle cross sections 90 the λ segments with respect to their respective areas or areas. Accordingly, the sixth course characterizes 126 the nozzle cross-section 90 of the AGR segment in terms of its area or area. Further, in the further diagram 112 a first position 128 , a second position 130 and a third position 132 entered the tongue slider, the first position 128 an ε of 18 °, the second position 130 an ε of 31 ° and the third position 132 corresponds to an ε of 55 °. At the first position 128 (ε = 18 °) would be set at obstructed EGR segment, the at least substantially optimal nozzle cross section 90 ° of A_Düse the λ segments in combination with the turbine wheel outlet cross section A2. In the real case, however, is the sum of the nozzle cross-sections in the Stauaufladebetrieb 90 , which are also referred to as nozzle segments, the AGR and the λ segments prevailing, which is why the optimal efficiency position of the tongue slider is set at about ε = 28 to 29 °.

Im Stoßaufladebetrieb hingegen ergibt sich neben den Düsensegmenten im Absolutsystem auch die vollständige Trennung der Segmente des Turbinenrads 58 im drehenden Relativsystem, weshalb jedem Düsensegment auch nur ¼ des Turbinenradaustrittsquerschnitts A2 gegenübersteht. Für jedes Segment gilt dann im vorliegenden Beispiel bei wirkungsgradoptimalem Reaktionsgrad von 0,5: A_Segment = A2_Segment/2 = A2/(2 × 4). In the shock charging mode, on the other hand, apart from the nozzle segments in the absolute system, the complete separation of the segments of the turbine wheel also results 58 in the rotating relative system, which is why each nozzle segment faces only ¼ of the turbine wheel outlet cross section A2. In the present example, for each segment, with an optimum degree of reaction of 0.5, the following applies: A_Segment = A2_Segment / 2 = A2 / (2 × 4).

Wie anhand des weiteren Diagramms 112 zu erkennen ist, ergibt sich somit im Stoßaufladebetrieb bei den λ-Segmenten in der dritten Position des Zungenschiebers für die Düsensegmente der λ-Segmente bei ε = 55° und dem Düsensegment des AGR-Segments in der zweiten Position des Zungenschiebers bei ε = 31° die wirkungsgradoptimale Position der Segmente der Turbine 56.As with the other diagram 112 can be seen, thus results in the shock charging operation in the λ segments in the third position of the tongue slider for the nozzle segments of the λ segments at ε = 55 ° and the nozzle segment of the EGR segment in the second position of the tongue slider at ε = 31 ° the optimum efficiency position of the segments of the turbine 56 ,

Mit anderen Worten ergibt sich bei dem Stauaufladebetrieb der optimale Düsenquerschnitt 90 von A_Düse zu dem Halben des Turbinenradaustrittsquerschnitts A2. Beim Stoßaufladebetrieb ergibt sich der optimale Düsenquerschnitt 90 von A_Düse zu dem Halben des Turbinenaustrittsquerschnitts A2 geteilt durch die Anzahl der Segmente (vorliegend vier).In other words, the optimal nozzle cross-section results in the congestion charging operation 90 from A_ nozzle to the half of the turbine wheel outlet section A2. When Stoßaufladebetrieb results in the optimal nozzle cross-section 90 from A_ nozzle to the half of the turbine exit section A2 divided by the number of segments (here four).

Die 12 zeigt eine alternative Ausführungsform des Turbinenrads 58, dessen Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 1520 mm2 beträgt. Bei den Turbinenrädern 58 handelt es sich um Radialturbinenräder, wobei das Turbinenrad 58 gemäß 11 ein Walzenrad und das gemäß 12 ein konturiertes Radialturbinenrad mit gegenüber dem Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 des Turbinenrads 58 gemäß 11 reduzierter Radaustrittsfläche (Turbinenradaustrittsquerschnitt A2) ist.The 12 shows an alternative embodiment of the turbine wheel 58 , whose turbine wheel outlet A2 is 1520 mm 2 . At the turbine wheels 58 These are radial turbine wheels, with the turbine wheel 58 according to 11 a roller wheel and the according to 12 a contoured radial turbine wheel with respect to the Turbinenradaustrittsquerschnitt A2 of the turbine wheel 58 according to 11 reduced Radaustrittsfläche (Turbinenradaustrittsquerschnitt A2) is.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19918232 A1 [0005] DE 19918232 A1 [0005]
  • DE 102008039085 A1 [0006] DE 102008039085 A1 [0006]

Claims (10)

Verbrennungskraftmaschine (10) für einen Kraftwagen, mit einer in einem Abgastrakt (32) der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten Turbine (58) mit einem einen Aufnahmeraum (72) aufweisenden Turbinengehäuse (70), in dessen Aufnahmeraum (72) ein um eine Drehachse (60) drehbares Turbinenrad (58) zumindest bereichsweise aufgenommen ist und das wenigstens zwei mit jeweils zumindest einem Brennraum (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) fluidisch gekoppelte Spiralkanäle (74, 76, 78, 80, 82) zum Führen von Abgas aufweist, deren jeweilige in den Aufnahmeraum (72) mündende Austrittsquerschnitte (84), über welche dem Aufnahmeraum (72) das Abgas zuführbar ist, in Umfangsrichtung des Turbinenrads (58) über dessen Umfang nebeneinander angeordnet sind, wobei den Spiralkanälen (74, 76, 78, 80, 82) jeweils zumindest ein erster Sperrkörper (88) einer Stelleinrichtung (86) zugeordnet ist, mittels welchem der jeweilige Austrittsquerschnitt (84) des zugeordneten Spiralkanals (74, 76, 78, 80, 82) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sperrkörper (88) zwischen wenigstens einer die Spiralkanäle (74, 76, 78, 80, 82) stromab der Austrittsquerschnitte (84) und stromauf des Turbinenrads (58) fluidisch zumindest im Wesentlichen voneinander trennenden und eine Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine (10) bewirkenden Stoßaufladestellung und wenigstens einer die Spiralkanäle (74, 76, 78, 80, 82) stromab der Austrittsquerschnitte (84) und stromauf des Turbinenrads (58) fluidisch miteinander verbindenden und eine Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine (10) bewirkenden Stauaufladestellung verstellbar sind.Internal combustion engine ( 10 ) for a motor vehicle, with one in an exhaust tract ( 32 ) of the internal combustion engine ( 10 ) arranged turbine ( 58 ) with a receiving space ( 72 ) turbine housing ( 70 ), in its reception room ( 72 ) about a rotation axis ( 60 ) rotatable turbine wheel ( 58 ) is received at least in some areas and the at least two, each with at least one combustion chamber ( 12 ) of the internal combustion engine ( 10 ) fluidically coupled spiral channels ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) for carrying exhaust gas, the respective in the receiving space ( 72 ) outlet cross sections ( 84 ) about which the receiving space ( 72 ) the exhaust gas is supplied, in the circumferential direction of the turbine wheel ( 58 ) are arranged side by side over its circumference, wherein the spiral channels ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) in each case at least one first blocking body ( 88 ) an actuating device ( 86 ) is assigned, by means of which the respective outlet cross-section ( 84 ) of the assigned spiral channel ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ), characterized in that the first blocking bodies ( 88 ) between at least one of the spiral channels ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) downstream of the outlet cross sections ( 84 ) and upstream of the turbine wheel ( 58 ) fluidly at least substantially separated from each other and a supercharging of the internal combustion engine ( 10 ) causing impact charging position and at least one of the spiral channels ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) downstream of the outlet cross sections ( 84 ) and upstream of the turbine wheel ( 58 ) fluidly interconnecting and a Staufaufladung the internal combustion engine ( 10 ) causing accumulation charging position are adjustable. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der Spiralkanäle (74, 76, 78, 80, 82) mit einer Mehrzahl von ersten Brennräumen (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) und der zweite Spiralkanal (74, 76, 78, 80, 82) ausschließlich mit einem einzigen zweiten Brennraum (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) fluidisch verbunden ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a first of the spiral channels ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) with a plurality of first combustion chambers ( 12 ) of the internal combustion engine ( 10 ) and the second spiral channel ( 74 . 76 . 78 . 80 . 82 ) exclusively with a single second combustion chamber ( 12 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is fluidly connected. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Brennräume (12) mittels wenigstens eines Abgasverrohrungselements (34) des Abgastrakts (32) fluidisch zusammengeführt sind, wobei eine Abgasrückführeinrichtung (40) vorgesehen ist, deren Abgasrückführleitung (38) fluidisch mit der Abgasverrohrung (30) verbunden ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first combustion chambers ( 12 ) by means of at least one exhaust gas piping element ( 34 ) of the exhaust tract ( 32 ) are fluidically combined, wherein an exhaust gas recirculation device ( 40 ) is provided, the exhaust gas recirculation line ( 38 ) fluidly with the exhaust piping ( 30 ) connected is. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sperrkörper (88) zwischen der Stoßaufladestellung und der Stauaufladestellung in Umfangsrichtung des Turbinenrads (58) über dessen Umfang um die Drehachse (60) und/oder in axialer Richtung des Turbinenrads (58) verschiebbar sind.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first blocking bodies ( 88 between the shock charging position and the accumulation charging position in the circumferential direction of the turbine wheel (FIG. 58 ) about its circumference about the axis of rotation ( 60 ) and / or in the axial direction of the turbine wheel ( 58 ) are displaceable. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den ersten Sperrkörpern (88) jeweils zumindest ein zweiter Sperrkörper zugeordnet ist, welcher sich in axialer Richtung an den zugeordneten ersten Sperrkörper (88) anschließt, wobei sich die ersten Sperrkörper (88) und die zweiten Sperrkörper hinsichtlich ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung des Turbinenrads (58) über dessen Umfang voneinander unterscheiden und wobei die Stelleinrichtung (86) in axialer Richtung des Turbinenrads (58) zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Austrittsquerschnitte (84) mittels der ersten Sperrkörper (88) einstellbar sind, und einer zweiten Stellung, in welcher die Austrittsquerschnitte (84) mittels der zweiten Sperrkörper einstellbar sind, verstellbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first blocking bodies ( 88 ) in each case at least one second locking body is assigned, which in the axial direction of the associated first locking body ( 88 ), wherein the first blocking bodies ( 88 ) and the second locking bodies with respect to their extent in the circumferential direction of the turbine wheel ( 58 ) differ from one another over its circumference and wherein the adjusting device ( 86 ) in the axial direction of the turbine wheel ( 58 ) between a first position, in which the outlet cross sections ( 84 ) by means of the first blocking body ( 88 ) are adjustable, and a second position in which the outlet cross-sections ( 84 ) are adjustable by means of the second locking body, is adjustable. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (58) wenigstens eine Laufradschaufel (99) mit einer Radkante (98) aufweist, wobei die Radkante (98) einen sich zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden ersten Längenbereich (118), einen sich an den ersten Längenbereich (118) anschließenden und mit dem ersten Längenbereich (118) einen von 180 Grad unterschiedlichen ersten Winkel einschließenden zweiten Längenbereich (120) und einen sich an den zweiten Längenbereich (120) anschließenden und mit dem zweiten Längenbereich (120) einen von 180 Grad unterschiedlichen zweiten Winkel einschließenden dritten Längenbereich (122) umfasst.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine wheel ( 58 ) at least one impeller blade ( 99 ) with a wheel edge ( 98 ), wherein the wheel edge ( 98 ) has a first length region extending at least substantially in the axial direction ( 118 ), to the first length range ( 118 ) and with the first length range ( 118 ) includes a second longitudinal region (180) different first angle ( 120 ) and a to the second length range ( 120 ) and with the second length range ( 120 ) includes a third length range including 180 degrees different second angle ( 122 ). Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens eines Teilbereichs des ersten Längenbereichs (118) eine Anströmkante gebildet ist, über welche das Turbinenrad (58) von dem Abgas anströmbar ist, wobei mittels des zweiten Längenbereichs (118) und des dritten Längenbereichs (122) jeweilige Abströmkanten gebildet sind, über welche das Turbinenrad (58) von dem Abgas abströmbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 6, characterized in that by means of at least a portion of the first length range ( 118 ) a leading edge is formed, over which the turbine wheel ( 58 ) is flowed by the exhaust gas, wherein by means of the second length range ( 118 ) and the third length range ( 122 ) respective outflow edges are formed, over which the turbine wheel ( 58 ) can be flowed from the exhaust gas. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Turbinenradaustrittsbereich eine weitere Stelleinrichtung (96) angeordnet ist, mittels welcher ein Turbinenradaustrittsquerschnitt (A2) einstellbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in a turbine wheel outlet area a further adjusting device ( 96 ) is arranged, by means of which a Turbinenradaustrittsquerschnitt (A2) is adjustable. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Stelleinrichtung (96) zum Einstellen des Turbinenradaustrittsquerschnitts (A2) in axialer Richtung verschiebbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the further adjusting device ( 96 ) for adjusting the Turbinenradaustrittsquerschnitts (A2) is displaceable in the axial direction. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einer der ersten Sperrkörper (88) und/oder zumindest einer der zweiten Sperrkörper in Umfangsrichtung des Turbinenrads (58) über dessen Umfang über einen Umschlingungswinkel erstreckt, welcher in einem Bereich von einschließlich 35 Grad bis einschließlich 55 Grad liegt. Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the first blocking bodies ( 88 ) and / or at least one of the second blocking bodies in the circumferential direction of the turbine wheel ( 58 ) extends over its circumference over a wrap angle, which is in a range of including 35 degrees to 55 degrees inclusive.
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