DE102011121868A1 - Turbine e.g. radial turbine, for turbocharger of e.g. Otto engine of passenger car, has control device variably adjusting flow cross-section that is independent of fluidic connection and separation of vents, which supply gas to wheel - Google Patents

Turbine e.g. radial turbine, for turbocharger of e.g. Otto engine of passenger car, has control device variably adjusting flow cross-section that is independent of fluidic connection and separation of vents, which supply gas to wheel Download PDF

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Abstract

The turbine (10) has two vents (22, 24) supplying exhaust gas to a turbine wheel (16). A control device (32) is displaced between separation and connection positions, and adjusts two flow cross-sections. The flow cross-sections fluidically connect the vents with each other in the connection position, and fluidically separate the vents from each other in the separation position. The control device variably adjusts a third flow cross-section, which is independent of the fluidic connection and separation of the vents, where the exhaust gas flows through the third flow cross-section.

Description

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

Die aktuelle und wohl auch zukünftige Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen führt dazu, die Verbrennungskraftmaschinen mittels jeweiliger Abgasturbolader aufzuladen. Dies trifft sowohl auf Ottomotoren wie auch auf Dieselmotoren zu. Um den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen besonders gering zu halten, werden die Verbrennungskraftmaschinen nach dem sogenannten Downsizing-Prinzip ausgestaltet. Dabei weisen die Verbrennungskraftmaschinen ein nur relativ geringes Motorvolumen auf, können jedoch sehr hohe Leistungen und Drehmomente bereitstellen. Aufgrund der daraus resultierenden, hohen spezifischen Leistungen wachsen auch die Anforderungen an Aufladeeinrichtungen zum Aufladen der Verbrennungskraftmaschinen stetig. Dabei ist dem Zielkonflikt zwischen den aus dem Downsizing resultierenden, hohen Aufladegraden und einem erwünschten Instationärverhalten zur Darstellung akzeptabler Fahrverhalten der Verbrennungskraftmaschinen zu begegnen.The current and probably future development of internal combustion engines leads to charge the internal combustion engines by means of respective exhaust gas turbocharger. This applies to both gasoline engines and diesel engines. In order to keep the fuel consumption and thus the CO 2 emissions particularly low, the internal combustion engines are designed according to the so-called downsizing principle. In this case, the internal combustion engines only a relatively small engine volume, but can provide very high power and torque. Due to the resulting high specific performance, the requirements for charging devices for charging the internal combustion engines are growing steadily. Here, the conflict of objectives between the resulting from the downsizing, high Aufladegraden and a desired instationärverhalten to represent acceptable driving behavior of the internal combustion engines to meet.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Turbinen für Abgasturbolader bekannt, die ein Turbinengehäuse umfassen. Das Turbinengehäuse weist einen Aufnahmeraum für ein Turbinenrad der Turbine sowie wenigstens zwei von Abgas durchströmbare Fluten auf. Über die Fluten ist dem Turbinenrad das Abgas zuführbar, so dass das Abgas das Turbinenrad antreiben kann.Turbines for exhaust gas turbochargers comprising a turbine housing are known from the general state of the art. The turbine housing has a receiving space for a turbine wheel of the turbine and at least two floods through which exhaust gas can flow. The exhaust gas can be supplied to the turbine wheel via the floods so that the exhaust gas can drive the turbine wheel.

Ferner ist es bekannt, dass die Turbine eines Abgasturboladers ein Stellelement umfasst, welches zwischen einer Trennstellung und wenigstens einer Verbindungsstellung verstellbar ist. Mittels des Stellelements sind die Fluten zumindest in einem Teilbereich in der Trennstellung fluidisch voneinander getrennt und in der Verbindungsstellung zumindest in einem Teilbereich fluidisch miteinander verbunden.Furthermore, it is known that the turbine of an exhaust gas turbocharger comprises an adjusting element, which is adjustable between a disconnected position and at least one connecting position. By means of the adjusting element, the floods are fluidically separated from each other at least in a partial area in the separating position and are fluidically connected to one another in the connecting position, at least in a partial area.

Wird eine solche Turbine beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern verwendet, so werden jeweils zwei der Zylinder mit lediglich einer der Fluten der Turbine fluidisch verbunden, wodurch das Abgas aus den jeweiligen zwei Zylindern zusammengeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass Volumina und Strömungsquerschnitte von Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine bis zum Eintritt der Turbine sehr klein sind. So kann die kinetische Energie des Abgases hinsichtlich einer Stoßaufladung sehr effizient genutzt werden.If such a turbine is used, for example, in a four-cylinder internal combustion engine, two of the cylinders are respectively fluidly connected to only one of the turbine's flows, whereby the exhaust gas from the respective two cylinders is brought together. This has the advantage that volumes and flow cross sections of exhaust valves of the internal combustion engine are very small up to the entry of the turbine. Thus, the kinetic energy of the exhaust gas can be used very efficiently with regard to an impact charge.

Andererseits führt diese sogenannte Zylinderzusammenfassung, wobei sich das Abgas der zusammengeführten Zylinder nicht gegenseitig beeinflusst, dazu, dass Restgas sehr vorteilhaft aus den Zylindern ausgespült werden kann.On the other hand, this so-called cylinder summary, wherein the exhaust gas of the merged cylinder does not influence each other, to the fact that residual gas can be very advantageously flushed out of the cylinders.

Ein Nachteil von mehrflutigen Turbinen ist jedoch, dass die kleinen Volumina sowie die sehr geringen Strömungsquerschnitte, welche sich im Bereich geringer Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine noch positiv insbesondere auf die Bereitstellung von hohen Drehmomenten sowie auf das Instationärverhalten auswirken können, bei hohen Drehzahlen und/oder Leistungen der Verbrennungskraftmaschine meist zu klein sind. Daraus resultieren dann hohe Abgasgegendrücke und hohe spezifische Kraftstoffverbräuche. Um diesem Problem entgegenzutreten, ist das Stellelement vorgesehen, mittels welchem die Fluten fluidisch miteinander verbunden werden können. Diese bekannten Turbinen weisen jedoch eine weiter verbesserungswürdige Betreibbarkeit auf.A disadvantage of multi-flow turbines, however, is that the small volumes and the very small flow cross sections, which can still have a positive effect on the provision of high torques and the instationary behavior in the range of low speeds of the internal combustion engine, at high speeds and / or benefits of Internal combustion engine are usually too small. This results in high exhaust back pressures and high specific fuel consumption. To counteract this problem, the adjusting element is provided, by means of which the floods can be fluidly connected to each other. However, these known turbines have a further improvement in operability.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine für einen Abgasturbolader der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Turbine besonders effizient betreibbar ist.It is an object of the present invention, a turbine for an exhaust gas turbocharger of the type mentioned in such a way that the turbine is particularly efficient operable.

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

Eine solche Turbine für einen Abgasturbolader umfasst ein Turbinengehäuse. Das Turbinengehäuse weist einen Aufnahmeraum auf, in welchem ein Turbinenrad der Turbine zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Das Turbinengehäuse weist ferner wenigstens zwei Fluten auf, über welche dem Turbinenrad Abgas zum Antreiben des Turbinenrads zuführbar ist.Such a turbine for an exhaust gas turbocharger comprises a turbine housing. The turbine housing has a receiving space in which a turbine wheel of the turbine is received at least partially. The turbine housing further has at least two floods, via which exhaust gas for driving the turbine wheel can be fed to the turbine wheel.

Die Turbine umfasst wenigstens eine zwischen einer Trennstellung und wenigstens einer Verbindungsstellung verstellbaren Stelleinrichtung, mittels welcher wenigstens ein die Fluten in der Trennstellung fluidisch voneinander trennender und in der Verbindungsstellung fluidisch miteinander verbindender, erster Strömungsquerschnitt einstellbar ist.The turbine comprises at least one adjusting device adjustable between a disconnected position and at least one connecting position, by means of which at least one first flow cross-section is fluidically separable from one another and fluidically interconnecting in the connecting position.

Erfindungsgemäß ist mittels der Stelleinrichtung auch ein von dem Abgas durchströmbarer und von der fluidischen Verbindung und Trennung der Fluten unabhängiger, weiterer Strömungsquerschnitt der Turbine variabel einstellbar. Der einstellbare, weitere Strömungsquerschnitt wird auch als effektiver Strömungsquerschnitt der Turbine bezeichnet.According to the invention, by means of the adjusting device, a further flow cross-section of the turbine through which the exhaust gas can flow and which is independent of the fluidic connection and separation of the flows can be variably set. The adjustable, further flow cross section is also referred to as the effective flow cross section of the turbine.

Die erfindungsgemäße Turbine weist zum einen den Vorteil auf, dass sie die Darstellung besonders geringer Volumina und Strömungsquerschnitte von einem Auslass wenigstens eines Brennraums, insbesondere eines Zylinders, einer Verbrennungskraftmaschine bis zum Turbinenradeintritt ermöglicht, wenn sich das die Stelleinrichtung in ihrer Trennstellung befindet. So kann die kinetische Energie des Abgases effizient zum Antreiben des Turbinenrads genutzt werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine effizient und effektiv aufladbar ist. Insbesondere ist es dadurch möglich, die zugeordnete Verbrennungskraftmaschine besonders ausgeprägt nach dem geschilderten Downsizing-Prinzip auszugestalten. Dies führt zu einem besonders geringen Gewicht der Verbrennungskraftmaschine. Dennoch kann die Verbrennungskraftmaschine besonders hohe Leistungen und Drehmomente bereitstellen, da sie mittels des Abgasturboladers mit der erfindungsgemäßen Turbine stark aufgeladen werden kann. Dazu umfasst der Abgasturbolader auch einen Verdichter mit einem Verdichterrad, welches von dem Turbinenrad der erfindungsgemäßen Turbine antreibbar ist.The turbine according to the invention has, on the one hand, the advantage that it permits the representation of particularly small volumes and flow cross sections from an outlet of at least one combustion chamber, in particular of a cylinder, an internal combustion engine until the turbine wheel inlet allows when the actuator is in its release position. Thus, the kinetic energy of the exhaust gas can be efficiently utilized for driving the turbine wheel, so that the internal combustion engine is efficiently and effectively rechargeable. In particular, this makes it possible to design the associated internal combustion engine particularly pronounced according to the described downsizing principle. This leads to a particularly low weight of the internal combustion engine. Nevertheless, the internal combustion engine can provide particularly high power and torque, since it can be heavily charged by means of the exhaust gas turbocharger with the turbine according to the invention. For this purpose, the exhaust gas turbocharger also comprises a compressor with a compressor wheel which can be driven by the turbine wheel of the turbine according to the invention.

Die fluidische Trennung der Fluten der erfindungsgemäßen Turbine ermöglicht somit die Darstellung einer sogenannten Stoßaufladung, bei welcher Abgasstöße bzw. Abgasimpulse zum effizienten und effektiven Antreiben der Turbine genutzt werden.The fluidic separation of the floods of the turbine according to the invention thus enables the representation of a so-called surge charging, in which exhaust gas pulses or exhaust gas pulses are used for efficient and effective driving of the turbine.

Weist die Verbrennungskraftmaschine eine Mehrzahl von Zylindern auf, so können wenigstens zwei erste der Zylinder mit einer ersten der Fluten der Turbine fluidisch verbunden werden, während wenigstens zwei weitere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit der zweiten Flut der erfindungsgemäßen Turbine fluidisch verbunden werden können. Das Abgas aus den jeweiligen, zusammengeführten Zylindern beeinflusst sich dabei nicht gegenseitig, insbesondere aufgrund einer Auslassventilüberschneidung. Dadurch kann insbesondere Restgas besonders effizient und effektiv aus den Zylindern gespült werden, was zu einer geringen Klopfneigung der Verbrennungskraftmaschine führt.If the internal combustion engine has a plurality of cylinders, then at least two first cylinders can be fluidly connected to a first one of the turbine passages, while at least two further cylinders of the internal combustion engine can be fluidically connected to the second turbine of the turbine according to the invention. The exhaust gas from the respective, merged cylinders does not influence each other, in particular due to an exhaust valve overlap. As a result, in particular residual gas can be flushed out of the cylinders particularly efficiently and effectively, which leads to a low tendency for the internal combustion engine to knock.

Zusätzlich sind durch die Flutentrennung der erfindungsgemäßen Turbine in der Trennstellung vorteilhafte Betriebsstrategien möglich, wie beispielsweise ein gezieltes Durchspülen der Zylinder mit Frischluft (das sogenannte Scavenging-Verfahren). Diese Betriebsstrategien führen zu einem vorteilhaften Betriebsverhalten der Verbrennungskraftmaschine, so dass die Verbrennungskraftmaschine auch bei geringen Drehzahlen relativ hohe Drehmomente bereitstellen kann. Dies führt zu einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie zu geringen CO2-Emissionen.In addition, the flow separation of the turbine according to the invention in the disconnected position advantageous operating strategies are possible, such as a targeted flushing of the cylinder with fresh air (the so-called scavenging method). These operating strategies lead to an advantageous operating behavior of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine can provide relatively high torques even at low speeds. This leads to low fuel consumption and low CO 2 emissions.

Ein weiterer Vorteil der relativ kleinen Volumina und Strömungsquerschnitte ist, dass dadurch ein sehr vorteilhaftes Instationärverhalten der Turbine möglich ist. Dies kommt einer sehr guten Fahrbarkeit der Verbrennungskraftmaschine zugute. Mit anderen Worten ist dadurch ein sehr gutes Hochlaufverhalten der Turbine realisiert, beispielsweise bei Fahrzeugbeschleunigungen, wobei das sogenannte Turboloch zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann. Dabei weist die erfindungsgemäße Turbine auch bei relativ geringen Abgasdurchsatzwerten hohe Wirkungsgrade auf.A further advantage of the relatively small volumes and flow cross sections is that this makes possible a very advantageous instationary behavior of the turbine. This benefits a very good drivability of the internal combustion engine. In other words, thereby a very good run-up behavior of the turbine is realized, for example in vehicle accelerations, wherein the so-called turbo lag can be at least substantially avoided. In this case, the turbine according to the invention has high efficiencies even at relatively low exhaust gas flow rates.

Die erfindungsgemäße Turbine kann jedoch auch bei demgegenüber hohen Abgasdurchsatzwerten effizient und damit wirkungsgradgünstig betrieben werden, da mittels der Stelleinrichtung die Fluten in der Verbindungsstellung fluidisch miteinander verbunden sind.However, the turbine according to the invention can also be operated efficiently and therefore with low efficiency, even if the exhaust gas flow rates are high, since the floods in the connection position are fluidically connected to one another by means of the adjusting device.

Durch das Verstellen der Stelleinrichtung von der die Stoßaufladung ermöglichenden Trennstellung in die Verbindungsstellung ist ein Stauaufladebetrieb der Turbine und damit des Abgasturboladers ermöglicht. Durch das fluidische Verbinden der Fluten stehen gegenüber der Trennstellung größere Strömungsquerschnitte und Volumina für das Abgas zur Verfügung, was den Druck stromauf des Turbinenrads bzw. der Turbine und somit den Abgasgegendruck gering hält. Dadurch können die eingangs genannten Probleme der wenigstens zweiflutigen Turbine, welche bei relativ hohen Abgasdurchsatzwerten zu einem unerwünscht hohen Abgasgegendruck und damit zu unerwünscht hohen Kraftstoffverbräuchen führen kann, vermieden werden. Mit anderen Worten wird die Stelleinrichtung in Betriebsbereichen geringer Drehzahlen und/oder Leistungen der Verbrennungskraftmaschine in ihre Trennstellung verstellt, so dass die Fluten fluidisch voneinander getrennt sind. Dadurch werden die Vorteile einer zweiflutigen Turbine wirksam, welche die Darstellung auch sehr hoher Drehmomente bei geringen Drehzahlen ermöglicht und ein vorteilhaftes Instationärverhalten aufweist.By adjusting the actuator of the thrust charging enabling separation position in the connection position is a congestion charging operation of the turbine and thus the exhaust gas turbocharger allows. Due to the fluidic connection of the floods, larger flow cross sections and volumes for the exhaust gas are available with respect to the separating position, which keeps the pressure upstream of the turbine wheel or the turbine and thus the exhaust backpressure low. As a result, the problems of the at least twin-flow turbine mentioned at the outset, which can lead to an undesirably high exhaust gas counterpressure and thus to undesirably high fuel consumption at relatively high exhaust gas flow rates, can be avoided. In other words, the adjusting device is adjusted in operating ranges of low speeds and / or powers of the internal combustion engine in its disconnected position, so that the floods are fluidly separated from each other. As a result, the advantages of a twin-flow turbine are effective, which allows the representation of very high torque at low speeds and has an advantageous transient behavior.

Bei demgegenüber höheren Drehzahlen und/oder Leistungen der Verbrennungskraftmaschine wird die Stelleinrichtung in ihre Verbindungsstellung verstellt, so dass bei hohen Abgasdurchsatzwerten und somit bei hohen, die Turbine durchströmenden Abgasmassenströmen unerwünscht hohe Abgasgegendrücke und somit unerwünscht hohe Kraftstoffverbräuche vermieden werden.In contrast, higher speeds and / or performance of the internal combustion engine adjusting device is adjusted to its connection position, so that at high exhaust gas flow rates and thus at high exhaust gas mass flows flowing through the turbine undesirably high exhaust back pressures and thus undesirable high fuel consumption can be avoided.

Die erfindungsgemäße Turbine weist somit eine sehr hohe Durchsatzspreizung auf, was insbesondere bei einem Ottomotor als Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft ist. Insbesondere bei einem Ottomotor kommt es zu einer hohen Spreizung der Abgasmassenströme, woran die erfindungsgemäße Turbine bedarfsgerecht und effizient angepasst werden kann.The turbine according to the invention thus has a very high throughput spread, which is advantageous in particular in a gasoline engine as an internal combustion engine. In particular, in a gasoline engine there is a high spread of the exhaust gas mass flows, to which the turbine according to the invention can be adapted as needed and efficiently.

Die erfindungsgemäße Turbine weist eine besonders hohe Durchsatzspreizung auf, da auch der effektive Strömungsquerschnitt mittels der Stelleinrichtung bedarfsgerecht und zumindest im Wesentlichen optimal einstellbar und so an unterschiedliche Abgasmassenströme anpassbar ist. Somit ist der effektive Strömungsquerschnitt sowohl auf einen besonders geringen Wert als auch auf einen besonders großen Wert einstellbar, so dass die erfindungsgemäße Turbine effizient sowohl von sehr hohen Abgasmassenströmen als auch von sehr geringen Abgasmassenströmen durchströmt und angetrieben werden kann.The turbine according to the invention has a particularly high throughput spread, as well as the effective flow cross-section by means of the adjusting device as needed and at least substantially optimally adjustable and so to different Exhaust gas mass flows can be adjusted. Thus, the effective flow cross-section is adjustable to a particularly low value as well as to a particularly large value, so that the turbine according to the invention can be efficiently flowed through and driven both by very high exhaust gas mass flows and by very low exhaust gas mass flows.

Die erfindungsgemäße Turbine ist vorzugsweise als Radialturbine ausgebildet, bei welcher das Turbinenrad zumindest im Wesentlichen radial von dem Abgas angeströmt wird. Die Turbine kann auch als Mixed-Flow-Turbine ausgebildet sein, bei welcher das Turbinenrad schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung von dem Abgas angeströmt wird.The turbine according to the invention is preferably designed as a radial turbine, in which the turbine wheel is at least substantially flowed radially from the exhaust gas. The turbine can also be designed as a mixed-flow turbine, in which the turbine wheel is flowed obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction of the exhaust gas.

Zum Einstellen des ersten Strömungsquerschnitts und des weiteren Strömungsquerschnitts kann die Verstelleinrichtung jeweilige Stellelemente umfassen. Vorzugsweise ist sowohl der erste Strömungsquerschnitt als auch der weitere Strömungsquerschnitt mittels lediglich eines einzigen Stellelements der Verstelleinrichtung einstellbar. Dies hält die Teileanzahl und den Bauraumbedarf gering.For adjusting the first flow cross section and the further flow cross section, the adjusting device may comprise respective adjusting elements. Preferably, both the first flow cross section and the further flow cross section can be adjusted by means of only a single actuating element of the adjusting device. This keeps the number of parts and the space required low.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist stromauf des Turbinenrads wenigstens ein Leitelement vorgesehen, mittels welchem das zum Aufnahmeraum strömende Abgas ableitbar ist. Dadurch kann das Turbinenrad strömungsgünstig von dem Abgas angeströmt werden, was mit einem effizienten und wirkungsgradgünstigen Betrieb der erfindungsgemäßen Turbine einhergeht.In an advantageous embodiment, at least one guide element is provided upstream of the turbine wheel, by means of which the exhaust gas flowing to the receiving space can be diverted. As a result, the turbine wheel can be streamlined against the exhaust gas, which is accompanied by an efficient and efficient operation of the turbine according to the invention.

Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von Leitelementen, insbesondere Leitschaufeln, vorgesehen, welche in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dadurch kann das Turbinenrad über dessen Umfang besonders effizient und strömungsgünstig von dem Abgas angeströmt werden.Advantageously, a plurality of guide elements, in particular guide vanes, are provided, which are arranged distributed in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference at least substantially uniformly. As a result, the turbine wheel can be flowed over the circumference thereof in a particularly efficient and streamlined manner by the exhaust gas.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stelleinrichtung wenigstens ein Stellelement, mittels welchem zum Einstellen des weiteren Strömungsquerschnitts das Leitelement in Strömungsrichtung des Abgases lediglich auf einer Seite des Leitelements zumindest teilweise überdeckbar. Dabei ist das Leitelement vorzugsweise auf einer dem Turbinenrad abgewandten Seite mittels des ersten Stellelements zumindest teilweise überdeckbar. Infolge der lediglich einseitigen Überdeckung des Leitelements mittels des der Stelleinrichtung bzw. deren Stellelements können sogenannte Sekundärströmungsverluste vermieden oder sehr gering gehalten werden. Dies kommt dem effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Turbine zugute.In an advantageous embodiment of the invention, the adjusting device comprises at least one adjusting element, by means of which for adjusting the further flow cross-section, the guide element in the flow direction of the exhaust gas only at least partially coverable on one side of the guide element. In this case, the guide element is preferably at least partially coverable on a side facing away from the turbine wheel by means of the first control element. As a result of the only one-sided overlap of the guide element by means of the adjusting device or its actuator so-called secondary flow losses can be avoided or kept very low. This benefits the efficient operation of the turbine according to the invention.

Das Stellelement ist vorzugsweise ein sogenannter Axialschieber der Stelleinrichtung, welcher in axialer Richtung der Turbine relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbar ist. Der Axialschieber weist einen relativ einfachen Aufbau auf. Dies führt zu einer hohen Robustheit insbesondere gegenüber der Beaufschlagung mit hohen Temperaturen, woraus eine hohe Funktionserfüllungssicherheit der Turbine und damit des Abgasturboladers resultiert.The adjusting element is preferably a so-called axial slide of the adjusting device, which is displaceable in the axial direction of the turbine relative to the turbine housing. The axial slide has a relatively simple structure. This leads to a high degree of robustness, in particular with regard to the application of high temperatures, resulting in a high functional reliability of the turbine and thus of the exhaust gas turbocharger.

Der Axialschieber ist auch besonders robust gegenüber Druckpulsationen des Abgases, welche insbesondere bei der Stoßaufladung vorkommen. Ferner können dadurch der Bauraumbedarf und die Kosten der erfindungsgemäßen Turbine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.The axial slide is also particularly robust against pressure pulsations of the exhaust gas, which occur especially in the impact charge. Furthermore, thereby the space requirement and the cost of the turbine according to the invention can be kept in a particularly small scope.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Stelleinrichtung zwischen einer den weiteren Strömungsquerschnitt fluidisch maximal verengenden Sperrstellung und wenigstens einer den weiteren Strömungsquerschnitt demgegenüber freigebenden Freigabestellung verstellbar, wobei die Stelleinrichtung in seine Trennstellung verstellt ist, wenn die Stelleinrichtung auch in ihre Sperrstellung verstellt ist. Mit anderen Worten sind die Fluten zumindest in dem Teilbereich fluidisch voneinander getrennt, wenn auch der weitere Strömungsquerschnitt der Turbine maximal verengt ist. Das Abgas kann somit nicht zwischen den Fluten überströmen. Die erfindungsgemäße Turbine weist dann besonders kleine Volumina und Strömungsquerschnitte auf, was zu einem sehr guten Betrieb bei geringen Abgasmassenströmen bei geringen Drehzahlen und/oder Leistungen der Verbrennungskraftmaschine führt.In a further advantageous embodiment of the invention, the adjusting device is adjustable between a fluidically maximally narrowing the further flow cross-blocking position and at least one further flow cross-section releasing release position, wherein the adjusting device is moved to its release position when the actuator is also adjusted in its blocking position. In other words, the floods are at least fluidically separated from one another in the subregion, even if the further flow cross section of the turbine is maximally constricted. The exhaust gas can thus not flow over between the floods. The turbine according to the invention then has particularly small volumes and flow cross sections, which leads to a very good operation with low exhaust gas mass flows at low speeds and / or powers of the internal combustion engine.

Kommt es ausgehend von einem Betriebspunkt, an welchem relativ geringe Abgasmassenströme vorliegen, zu einer Änderung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine hin zu höheren Abgasmassenströmen, so weist die erfindungsgemäße Turbine ein besonders vorteilhaftes Hochlaufverhalten und somit ein sehr gutes Instationärverhalten auf, wodurch das sogenannte Turboloch vermieden werden kann. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Turbine bzw. ihr Turbinenrad sehr gut beschleunigt werden.If, starting from an operating point at which relatively low exhaust gas mass flows are present, a change in the operating point of the internal combustion engine to higher exhaust gas mass flows, the turbine according to the invention has a particularly advantageous run-up behavior and thus a very good transient behavior, whereby the so-called turbo lag can be avoided , In other words, the turbine according to the invention or its turbine wheel can be accelerated very well.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das fluidische Verbinden der Fluten, d. h. ausgehend von der Trennstellung in Richtung der Verbindungsstellung, mit einem Freigeben des Strömungsquerschnitts, d. h. mit einem sukzessiven Vergrößern des weiteren Strömungsquerschnitts einhergeht.It is preferably provided that the fluidic connection of the floods, d. H. starting from the disconnected position in the direction of the connection position, with a release of the flow cross-section, d. H. is accompanied by a successive enlargement of the further flow cross-section.

Vorteilhafterweise ist die Stelleinrichtung auch in wenigstens eine erste Zwischenstellung zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung verstellbar. In der ersten Zwischenstellung ist der erste Strömungsquerschnitt fluidisch freigegeben, jedoch gegenüber der Sperrstellung verengt ist. Vorteilhafterweise ist die Stelleinrichtung in eine Mehrzahl von ersten Zwischenstellungen zumindest im Wesentlichen kontinuierlich verstellbar.Advantageously, the adjusting device is adjustable in at least a first intermediate position between the locking position and the release position. In the first intermediate position is the first flow cross section fluidly released, but is narrowed relative to the blocking position. Advantageously, the adjusting device is at least substantially continuously adjustable in a plurality of first intermediate positions.

Vorzugsweise ist die Stelleinrichtung in wenigstens eine zweite Zwischenstellung zwischen der Trennstellung und der Verbindungsstellung verstellbar, wobei der erste Strömungsquerschnitt in der zweiten Zwischenstellung gegenüber der Verbindungsstellung verengt und gegenüber der Trennstellung vergrößert ist. Die Stelleinrichtung ist vorzugsweise in eine Mehrzahl von zweiten Zwischenstellungen zumindest im Wesentlichen kontinuierlich verstellbar.Preferably, the adjusting device is adjustable in at least one second intermediate position between the separating position and the connecting position, wherein the first flow cross-section is narrowed in the second intermediate position relative to the connecting position and enlarged relative to the separating position. The adjusting device is preferably at least substantially continuously adjustable in a plurality of second intermediate positions.

Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass mit einer Verkleinerung des weiteren Strömungsquerschnitts auch eine Verkleinerung des ersten Strömungsquerschnitts einhergeht und umgekehrt.It is preferably provided that with a reduction of the further flow cross-section also a reduction of the first flow cross section is accompanied and vice versa.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Turbine, insbesondere das Turbinengehäuse, wenigstens einen stromauf des Turbinenrads angeordneten Zusatzraum auf, in welchen Abgas aus den Fluten einleitbar ist und welcher zum Einleiten von Abgas in den Zusatzraum mittels der Stelleinrichtung freigebbar und zum Verhindern des Einleitens von Abgas in den Zusatzraum mittels der Stelleinrichtung fluidisch absperrbar ist. Infolge des Freigebens des Zusatzraums, so dass Abgas aus beiden Fluten in den Zusatzraum einströmen kann, weist die Turbine besonders große Volumina (Strömungsvolumina) auf, was insbesondere bei hohen Abgasmassenströmen vorteilhaft ist. Dadurch kann der Abgasgegendruck gering gehalten werden, was zu geringen Kraftstoffverbräuchen und somit zu geringen CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine führt.In a further advantageous embodiment, the turbine, in particular the turbine housing, at least one arranged upstream of the turbine wheel additional space in which exhaust gas from the floods can be introduced and which can be released for introducing exhaust gas into the additional space by means of the actuator and to prevent the introduction of exhaust gas the additional space is fluidically shut off by means of the adjusting device. As a result of the release of the additional space, so that exhaust gas from both floods can flow into the additional space, the turbine has particularly large volumes (flow volumes), which is particularly advantageous at high exhaust gas mass flows. As a result, the exhaust backpressure can be kept low, resulting in low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of the internal combustion engine.

Vorzugsweise ist die Stelleinrichtung in zumindest teilweise dem Zusatzraum aufgenommen. Somit wird der ohnehin vorhandene Zusatzraum sowohl zum Aufnehmen des einen der Stellglieder als auch zur Darstellung besonders großer Strömungsvolumina der erfindungsgemäßen Turbine genutzt. Dies kommt dem geringen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Turbine zugute. Der Zusatzraum kann auch als Pulsationsdämpfer verwendet werden, welcher Abgasstöße abdämpft.Preferably, the adjusting device is received in at least partially the additional space. Thus, the already existing additional space is used both for receiving one of the actuators and for displaying particularly large flow volumes of the turbine according to the invention. This is beneficial to the low space requirement of the turbine according to the invention. The additional space can also be used as a pulsation damper, which dampens exhaust fumes.

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. Dabei dienen die 1 und zwei zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.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 specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. The serve 1 and two for explaining the background of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Längsschnittansicht einer Turbine für einen Abgasturbolader, 1 a schematic longitudinal sectional view of a turbine for an exhaust gas turbocharger,

2 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Turbine gemäß 1; 2 Partially a schematic cross-sectional view of the turbine according to 1 ;

3 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß den 1 und 2, welche eine Stelleinrichtung umfasst, mittels welcher eine sehr hohe Durchsatzspreizung der Turbine ermöglicht ist und mittels welcher die Turbine effizient und bedarfsgerecht an unterschiedliche Abgasmassenströme anpassbar ist; 3 a schematic longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine according to the 1 and 2 which comprises an adjusting device, by means of which a very high throughput spread of the turbine is made possible and by means of which the turbine can be adapted efficiently and as needed to different exhaust gas mass flows;

4 eine schematische Querschnittsansicht der Turbine gemäß 3; 4 a schematic cross-sectional view of the turbine according to 3 ;

5 eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß den 3 und 4; 5 a further schematic longitudinal sectional view of the turbine according to the 3 and 4 ;

6 eine schematische Querschnittsansicht der Turbine gemäß 5; 6 a schematic cross-sectional view of the turbine according to 5 ;

7 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Funktion der Stelleinrichtung der Turbinen gemäß den 1 bis 6; und 7 a diagram illustrating the function of the adjusting device of the turbine according to the 1 to 6 ; and

8 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß den 1 bis 7. 8th a schematic longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine according to the 1 to 7 ,

Die 1 und 2 zeigen eine Turbine 10 für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern. Die Verbrennungskraftmaschine ist bei Personenkraftwagen- sowie Nutrkraftwagenanwendungen sowie bei anderweitigen Anwendungen verwendbar und beispielsweise als Ottomotor, Dieselmotor, Diesottomotor oder anderweitige Verbrennungskraftmaschine ausgebildet.The 1 and 2 show a turbine 10 for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine. The internal combustion engine is designed for example as a reciprocating internal combustion engine and comprises a plurality of combustion chambers in the form of cylinders. The internal combustion engine can be used in passenger car and Nutrkraftwagenanwendungen and in other applications and formed, for example, as gasoline engine, diesel engine, Diesottomotor or other internal combustion engine.

Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 12. Das Turbinengehäuse 12 weist einen Aufnahmeraum 14 auf, in welchem ein Turbinenrad 16 der Turbine 10 zumindest teilweise aufgenommen ist. Das Turbinenrad 16 ist um eine Drehachse 18 relativ zum Turbinengehäuse 12 drehbar und mit einer Weile 20 drehfest verbunden. Dabei kann das Turbinenrad 16 mit der Welle 20 einstückig ausgebildet sein.The turbine 10 includes a turbine housing 12 , The turbine housing 12 has a recording room 14 on which a turbine wheel 16 the turbine 10 at least partially included. The turbine wheel 16 is about a rotation axis 18 relative to the turbine housing 12 rotatable and with a while 20 rotatably connected. In this case, the turbine wheel 16 with the wave 20 be formed integrally.

Der Abgasturbolader umfasst auch einen Verdichter mit einem Verdichterrad, welches ebenso drehfest mit der Welle 20 verbunden ist. Dadurch kann das Verdichterrad von dem Turbinenrad 16 angetrieben werden. The exhaust gas turbocharger also includes a compressor with a compressor wheel which also rotatably with the shaft 20 connected is. This allows the compressor wheel from the turbine wheel 16 are driven.

Wie in Zusammenschau mit der 2 erkennbar ist, weist das Turbinengehäuse 12 eine erste Flut 22 sowie eine zweite Hut 24 auf. Dabei ist das Turbinengehäuse 12 in Segmentbauweise ausgebildet. Die Fluten 22, 24 sind als spiralförmige Strömungskanäle ausgebildet, welche sich jeweils in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstrecken und über welche dem Turbinenrad 16 Abgas der Verbrennungskraftmaschine aus deren Zylindern zugeführt wird.As in synopsis with the 2 can be seen, the turbine housing has 12 a first flood 22 as well as a second hat 24 on. Here is the turbine housing 12 designed in segmental design. The floods 22 . 24 are formed as spiral flow channels, which are each in the circumferential direction of the turbine wheel 16 extend over the circumference at least substantially helically and via which the turbine wheel 16 Exhaust gas of the internal combustion engine is supplied from the cylinders.

Weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder, einen dritten Zylinder und einen vierten Zylinder auf, so sind der erste Zylinder und der vierte Zylinder fluidisch mit der ersten Flut 22 verbunden, während der zweite Zylinder und der dritte Zylinder fluidisch mit der zweiten Flut 24 verbunden sind. Die Fluten 22, 24 erstrecken sich dabei über einen jeweiligen Umschlingungswinkel α von zumindest im Wesentlichen 180°. Die Fluten 22, 24 leiten das Abgas zu einem Zuströmkanal 25, über welchen das Abgas in den Aufnahmeraum 14 zum Turbinenrad 16 strömt.For example, if the internal combustion engine includes a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder, the first cylinder and the fourth cylinder are fluid with the first flow 22 while the second cylinder and the third cylinder are fluidly connected to the second tide 24 are connected. The floods 22 . 24 extend over a respective wrap angle α of at least substantially 180 °. The floods 22 . 24 direct the exhaust gas to an inflow channel 25 over which the exhaust gas enters the receiving space 14 to the turbine wheel 16 flows.

Stromauf des Turbinenrads 16 ist ein Leitgitter 26 mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln 28 angeordnet. Die Leitschaufeln 28 sind zumindest teilweise in dem Zuströmkanal 25 angeordnet und relativ zum Turbinengehäuse 12 fest, d. h. unbewegbar. Die Leitschaufeln 28 sorgen für eine strömungsgünstige Anströmung des Turbinenrads 16 von dem Abgas.Upstream of the turbine wheel 16 is a guide grid 26 with a plurality of vanes 28 arranged. The vanes 28 are at least partially in the inflow channel 25 arranged and relative to the turbine housing 12 fixed, ie immovable. The vanes 28 ensure a streamlined flow of the turbine wheel 16 from the exhaust.

Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist, sind zwei der Leitschaufeln 28 derart gestaltet und angeordnet, dass sie eine jeweilige Verlängerung von Zungen 30 des Turbinengehäuses 12 darstellen. Dadurch sind – abgesehen von etwaigen, minimalen Leckagen – die Fluten 22, 24 fluidisch voneinander getrennt, so dass sich das die jeweiligen Fluten 22, 24 durchströmende Abgas nicht gegenseitig beeinflusst.How the particular 2 can be seen, are two of the vanes 28 designed and arranged to have a respective extension of tongues 30 of the turbine housing 12 represent. As a result, the flooding is - apart from any, minimal leakage 22 . 24 fluidly separated, so that the respective floods 22 . 24 flowing exhaust gas is not influenced by each other.

Die Turbine 10 gemäß den 1 und 2 umfasst auch eine Stelleinrichtung mit einem sogenannten Axialschieber 32, mittels welchem ein effektiver Strömungsquerschnitt des Zuströmkanals 25 variabel einstellbar ist. Die 1 zeigt den Axialschieber 32 in seiner Sperrstellung, in welcher der effektive Strömungsquerschnitt des Zuströmkanals 25 und damit mit der Turbine 10 maximal verengt ist. Wie der 1 zu entnehmen ist, kann das Abgas die Leitschaufeln 28 in der Sperrstellung des Axialschiebers 32 lediglich in einem kleinen Teilbereich 34 anströmen und über den Teilbereich 34 zum Turbinenrad 16 strömen.The turbine 10 according to the 1 and 2 also includes an adjusting device with a so-called axial slide 32 , by means of which an effective flow cross-section of the inflow channel 25 is variably adjustable. The 1 shows the axial slide 32 in its blocking position, in which the effective flow cross-section of the inflow channel 25 and thus with the turbine 10 maximum is narrowed. Again 1 it can be seen, the exhaust gas, the vanes 28 in the blocking position of the axial slide 32 only in a small area 34 stream and over the subarea 34 to the turbine wheel 16 stream.

Wird der in axialer Richtung der Turbine 10 relativ zum Turbinengehäuse 12 translatorisch verschiebbare Axialschieber 32 in seine Freigabestellung verstellt, so wird der effektive Strömungsquerschnitt vergrößert. Durch dieses Verengen und demgegenüber Freigeben des effektiven Strömungsquerschnitts kann die Turbine 10 variabel, bedarfsgerecht und effizient hinsichtlich ihres Aufstauverhaltens eingestellt und an unterschiedliche Abgasmassenströme angepasst werden. Daraus resultiert ein effizienter Betrieb der Turbine 10.Will be in the axial direction of the turbine 10 relative to the turbine housing 12 translationally displaceable axial slide 32 adjusted in its release position, the effective flow cross-section is increased. By this narrowing and on the other hand releasing the effective flow cross section, the turbine 10 can be adjusted variably, according to requirements and efficiently with regard to their damming behavior and adapted to different exhaust gas mass flows. This results in efficient operation of the turbine 10 ,

Zum Verstellen des Axialschiebers 32 ist eine Verstellmechanik 36 der Stelleinrichtung vorgesehen, welche in einem Verstellraum 38 des Turbinengehäuses 12 aufgenommen ist.For adjusting the axial slide 32 is an adjustment mechanism 36 provided the adjusting device, which in a Verstellraum 38 of the turbine housing 12 is included.

Die 3 bis 6 zeigen eine Möglichkeit, die Turbine 10 gemäß den 1 und 2 noch variabler an unterschiedliche Abgasmassenströme anzupassen und somit noch effizienter betreiben zu können. Wie in Zusammenschau der 3 mit den 4 bis 6 erkennbar ist, sind mittels des Axialschiebers 32 auch ein erster Überströmquerschnitt A1 und ein zweiter Überströmquerschnitt A2 variabel einstellbar. Die Überströmquerschnitte A1, A2 bilden dabei einen Gesamtüberströmquerschnitt.The 3 to 6 show a way to the turbine 10 according to the 1 and 2 even more variable to adapt to different exhaust gas mass flows and thus to be able to operate even more efficiently. As in synopsis of 3 with the 4 to 6 is recognizable, are by means of the axial slide 32 also a first overflow cross section A1 and a second overflow cross section A2 variably adjustable. The overflow cross sections A1, A2 form a Gesamtüberströmquerschnitt.

Der Axialschieber 32 ist relativ zum Turbinengehäuse 12 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich auch zwischen einer Trennstellung und einer Verbindungsstellung verstellbar. In der Trennstellung ist der Gesamtüberströmquerschnitt fluidisch versperrt, so dass die Fluten 22, 24 fluidisch voneinander getrennt sind. Dies bedeutet, dass das die Fluten 22, 24 durchströmende Abgas nicht zwischen den Fluten 22, 24 überströmen kann.The axial slide 32 is relative to the turbine housing 12 at least substantially continuously adjustable between a disconnected position and a connection position. In the release position, the total overflow cross-section is fluidly blocked, so that the floods 22 . 24 are fluidly separated from each other. This means that the floods 22 . 24 flowing exhaust gas not between the floods 22 . 24 can overflow.

In der Verbindungsstellung sind die Fluten 22, 24 fluidisch miteinander verbunden, so dass das Abgas aus den Fluten 22, 24 zwischen den Fluten 22, 24 überströmen kann. In der Trennstellung ist somit ein Stoßaufladebetrieb des Abgasturboladers durchführbar, während in der Verbindungsstellung ein Stauaufladebetrieb des Abgasturboladers darstellbar ist.In the connecting position are the floods 22 . 24 fluidly connected to each other, so that the exhaust gas from the floods 22 . 24 between the floods 22 . 24 can overflow. In the disconnected position, a surge charging operation of the exhaust gas turbocharger can thus be carried out, while in the connecting position a congestion charging operation of the exhaust gas turbocharger can be represented.

Dies bedeutet, dass in der Verbindungsstellung ein Überströmen von Abgas aus der ersten Flut 22 in die erste Flut 24 über den ersten Überströmquerschnitt A1 ermöglicht ist. Umgekehrt kann in der Verbindungsstellung Abgas aus der zweiten Flut 24 in die erste Flut 22 über den zweiten Überströmquerschnitt A2 überströmen.This means that in the connecting position an overflow of exhaust gas from the first flood 22 in the first tide 24 is made possible over the first overflow A1. Conversely, in the connection position, exhaust gas from the second flood 24 in the first tide 22 overflow over the second overflow cross section A2.

Dabei ist die Sperrstellung des Axialschiebers 32 eingestellt, wenn auch seine Trennstellung eingestellt ist bzw. umgekehrt. Ist der Axialschieber 32 in seine Freigabestellung eingestellt, so ist er auch in seine Verbindungsstellung eingestellt und umgekehrt.Here is the blocking position of the axial slide 32 set, even if its disconnected position is set or vice versa. Is the axial slide 32 set in its release position, it is also set in its connection position and vice versa.

Die Überströmquerschnitte A1, A2 werden in der Freigabestellung des Axialschiebers 32, in welcher der effektive Strömungsquerschnitt der Turbine 10 maximal freigegeben ist, seitlich durch eine Axialstirnseite 46 des Leitgitters 26 sowie von einer Wandung 48 des Turbinengehäuses 12 zwischen den Fluten 22, 24 und dem Verstellraum 38 begrenzt.The overflow cross sections A1, A2 are in the release position of the axial slide 32 , in which the effective flow cross-section of the turbine 10 is released to the maximum, laterally through an axial end face 46 the Leitgitters 26 as well as from a wall 48 of the turbine housing 12 between the floods 22 . 24 and the adjustment room 38 limited.

Zwischen dem Verschiebeweg des Axialschiebers 32 und den Überstromquerschnitten A1, A2 besteht ein zumindest im Wesentlichen linearer Zusammenhang. Bei maximal geöffnetem Axialschieber 32, d. h. wenn sich dieser in seiner Freigabestellung befindet, sind die beiden Überströmquerschnitte A1, A2 maximal freigegeben, d. h. am größten. Bei geschlossener Turbine 10, d. h. wenn sich der Axialschieber 32 in seiner Sperrstellung befindet und in axialer Richtung an Stirnseiten des Leitgitters 26 anliegt, sind auch die beiden Überströmquerschnitte A1, A2 geschlossen, d. h. fluidisch zumindest im Wesentlichen abgesperrt.Between the displacement of the axial slide 32 and the overcurrent sections A1, A2 there is an at least substantially linear relationship. At maximum open axial slide 32 That is, when it is in its release position, the two overflow A1, A2 are maximally enabled, ie the largest. With closed turbine 10 ie when the axial slide 32 located in its blocking position and in the axial direction on end faces of the guide grid 26 is applied, the two overflow A1, A2 are closed, ie fluidly shut off at least substantially.

Dies bedeutet, dass durch Verschieben des Axialschiebers 32 in axialer Richtung sowohl der effektive Strömungsquerschnitt der Turbine 10 als auch der Gesamtüberströmquerschnitt der Turbine 10 zwischen den Fluten 22, 24 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich einstellbar ist. Wird dabei durch Verschieben des Axialschiebers 32 der effektive Strömungsquerschnitt vergrößert, so wird dadurch auch der Gesamtüberströmquerschnitt vergrößert und umgekehrt.This means that by moving the axial slide 32 in the axial direction, both the effective flow area of the turbine 10 as well as the total cross-section of the turbine 10 between the floods 22 . 24 at least substantially continuously adjustable. Is doing by moving the axial slide 32 the effective flow cross-section increases, so also the Gesamtüberströmquerschnitt is increased and vice versa.

Der Axialschieber 32 der Turbine 10 gemäß den 3 bis 8 kann dabei die Leitschaufeln 28 in Strömungsrichtung des Abgases durch den Zuströmkanal 25 lediglich auf einer Seite, und zwar auf einer dem Turbinenrad 16 abgewandten Seite der Leitschaufeln 28 abdecken. Dadurch können Sekundärströmungsverluste vermieden oder gering gehalten werden.The axial slide 32 the turbine 10 according to the 3 to 8th can do the vanes 28 in the flow direction of the exhaust gas through the inflow channel 25 only on one side, on one turbine wheel 16 opposite side of the vanes 28 cover. As a result, secondary flow losses can be avoided or kept low.

Die 7 zeigt ein Diagramm 50, auf dessen Abszisse 52 der Verstellweg bzw. Verschiebeweg des Axialschiebers 32 zwischen seiner mit 54 gekennzeichneten Sperrstellung und seiner mit 56 gekennzeichneten Freigabestellung aufgetragen ist. Auf der Ordinate 58 sind der effektive Strömungsquerschnitt sowie der Gesamtüberströmquerschnitt aufgetragen. Ein erster Verlauf 60 charakterisiert den effektiven Strömungsquerschnitt, während ein zweiter Verlauf 62 den Gesamtüberströmquerschnitt charakterisiert.The 7 shows a diagram 50 , on the abscissa 52 the adjustment or displacement of the axial slide 32 between his with 54 marked blocking position and its with 56 marked release position is applied. On the ordinate 58 the effective flow cross-section and the total cross-section are plotted. A first course 60 characterizes the effective flow area, while a second course 62 characterized the Gesamtüberströmquerschnitt.

Ausgehend von der Sperrstellung 54 des Axialschiebers 32 wird mit zunehmendem Weg des Axialschiebers 32, d. h. bei dessen sukzessiver Bewegung in Richtung der Freigabestellung 56, der effektive Strömungsquerschnitt erhöht. Damit einher geht auch die Vergrößerung des Gesamtüberströmquerschnitts. In der Freigabestellung ist sowohl der effektive Strömungsquerschnitt als auch der Gesamtüberströmquerschnitt maximal.Starting from the blocking position 54 of the axial slide 32 becomes with increasing way of the axial slide 32 , ie in its successive movement in the direction of the release position 56 , which increases effective flow area. This is accompanied by the enlargement of the total cross-section. In the release position, both the effective flow cross section and the Gesamtüberströmquerschnitt maximum.

Die 8 zeigt eine Möglichkeit, besonders große Strömungsquerschnitte und Strömungsvolumina der Turbinen 10 zu realisieren. Solche sehr große Strömungsquerschnitte und Strömungsvolumina sind insbesondere in Betriebsbereichen hoher Drehzahlen und/oder Leistungen mit hohen Abgasmassenströmen von Vorteil, um Druckspitzen und Druckpulsationen gering zu halten und zu dämpfen sowie hohe Abgasgegendrücke und daraus resultierende, hohe Kraftstoffverbräuche der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.The 8th shows a possibility of particularly large flow cross sections and flow volumes of the turbines 10 to realize. Such very large flow cross sections and flow volumes are particularly advantageous in operating ranges of high speeds and / or outputs with high exhaust gas mass flows in order to minimize and dampen pressure peaks and pressure pulsations and to avoid high exhaust back pressures and resulting high fuel consumption of the internal combustion engine.

Zur Darstellung sehr großer Strömungsquerschnitte und Strömungsvolumina der Turbine 10 kann bei der Turbine 10 gemäß 8 der Verstellraum 38 als zusätzliches Volumen zugeschaltet werden. Dadurch können Druckpulsationen geglättet bzw. gedämpft werden, was zu besonders geringen Abgasgegendrücken führt.For the representation of very large flow cross sections and flow volumes of the turbine 10 can at the turbine 10 according to 8th the adjustment room 38 be connected as an additional volume. As a result, pressure pulsations can be smoothed or damped, which leads to particularly low exhaust gas back pressures.

Befindet sich der Axialschieber 32 in seiner Freigabestellung, so ist ein Einströmquerschnitt A3, welcher in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 vollständig umlaufend ist, zwischen dem Axialschieber 32 und der Wandung 48 maximal freigegeben. Über den Einströmquerschnitt A3 kann Abgas aus beiden Fluten 22, 24 in den Verstellraum 38 einströmen und so den Verstellraum 38 als zusätzliches Strömungsvolumen bzw. Strömungsquerschnitt nutzen. Wird der Axialschieber 32 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ausgehend von seiner Freigabestellung in seine Sperrstellung verschoben, so geht damit eine zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Verkleinerung bzw. Verengung des Einströmquerschnitts A3 einher. Wird der Axialschieber 32 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich in Richtung seiner Freigabestellung bewegt, so geht damit die zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Vergrößerung bzw. Freigabe des Einströmquerschnitts A3 einher. In der Sperrstellung des Axialschiebers 32 ist vorzugsweise auch der Einströmquerschnitt A3 fluidisch versperrt, so dass das Abgas aus den Fluten 22, 24 nicht in den Verstellraum 38 einströmen kann.Is the axial slide 32 in its release position, so is an inflow section A3, which in the circumferential direction of the turbine wheel 16 is completely circumferential, between the axial slide 32 and the wall 48 maximally released. About the inflow section A3 can exhaust gas from both floods 22 . 24 in the adjustment room 38 inflow and so the adjustment room 38 use as additional flow volume or flow cross section. Will the axial slide 32 shifted at least substantially continuously starting from its release position into its blocking position, it is accompanied by an at least substantially continuous reduction or narrowing of the Einströmquerschnitts A3. Will the axial slide 32 at least substantially continuously moves in the direction of its release position, it is accompanied by the at least substantially continuous increase or release of the inflow A3. In the locked position of the axial slide 32 is preferably also the inflow section A3 fluidly blocked, so that the exhaust gas from the floods 22 . 24 not in the adjustment room 38 can flow in.

Das relativ große Volumen des Verstellraums 38 kann bei entsprechend großem Einströmquerschnitt A3, welcher abhängig von der Bewegung des Axialschiebers 32 ist, als Pulsationsdämpfer wirken und dazu beitragen, den Druck stromauf des Turbinenrads 16 bzw. der Turbine 10 gering zu halten. Dadurch können die aus relativ kleinen Strömungsvolumina und Strömungsquerschnitten resultierenden Probleme herkömmlicher, zwei- oder mehrflutiger Turbinen vermieden werden.The relatively large volume of the adjustment chamber 38 can with correspondingly large inflow cross section A3, which depends on the movement of the axial slide 32 is to act as a pulsation damper and help reduce the pressure upstream of the turbine wheel 16 or the turbine 10 to keep low. As a result, the problems resulting from relatively small flow volumes and flow cross sections of conventional turbines with two or more passages can be avoided.

Die Turbine 10 birgt ferner den Vorteil, dass sowohl der effektive Strömungsquerschnitt als auch der Gesamtüberströmquerschnitt sowie der Einströmquerschnitt A3 lediglich mittels des einen Axialschiebers 32 variabel eingestellt werden können. Dies hält die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf der Turbine 10 besonders gering.The turbine 10 also has the advantage that both the effective flow cross section and the Gesamtüberströmquerschnitt and the Einströmquerschnitt A3 only by means of an axial slide 32 can be set variably. This keeps the number of parts, the weight, the cost and the space requirement of the turbine 10 especially low.

Claims (7)

Turbine (10) für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse (12), welches einen Aufnahmeraum (14) für ein Turbinenrad (16) der Turbine (10) und wenigstens zwei Fluten (22, 24) aufweist, über welche dem Turbinenrad (16) Abgas zuführbar ist, und mit wenigstens einer zwischen einer Trennstellung und wenigstens einer Verbindungsstellung verstellbaren Stelleinrichtung (32), mittels welcher wenigstens ein die Fluten (22, 24) in der Trennstellung fluidisch voneinander trennender und in der Verbindungsstellung fluidisch miteinander verbindender, erster Strömungsquerschnitt (A1, A2) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Stelleinrichtung (32) auch ein von dem Abgas durchströmbarer und von der fluidischen Verbindung und Trennung der Fluten (22, 24) unabhängiger, weiterer Strömungsquerschnitt der Turbine (10) variabel einstellbar ist.Turbine ( 10 ) for an exhaust gas turbocharger, with a turbine housing ( 12 ), which has a receiving space ( 14 ) for a turbine wheel ( 16 ) of the turbine ( 10 ) and at least two floods ( 22 . 24 ), via which the turbine wheel ( 16 ) Can be supplied, and with at least one adjustable between a disconnected position and at least one connection position adjusting device ( 32 ), by means of which at least one of the floods ( 22 . 24 ) in the separating position fluidically separated from each other and in the connecting position fluidly interconnecting, first flow cross-section (A1, A2) is adjustable, characterized in that by means of the adjusting device ( 32 ) also flows through the exhaust gas and from the fluidic connection and separation of the floods ( 22 . 24 ) independent, further flow cross-section of the turbine ( 10 ) is variably adjustable. Turbine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Turbinenrads (16) wenigstens ein Leitelement (28) vorgesehen ist, mittels welchem das zum Aufnahmeraum (14) strömende Abgas ableitbar ist.Turbine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that upstream of the turbine wheel ( 16 ) at least one guiding element ( 28 ) is provided, by means of which to the receiving space ( 14 ) flowing exhaust gas is derivable. Turbine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (32) wenigstens ein Stellelement (32) umfasst, mittels welchem zum Einstellen des weiteren Strömungsquerschnitts das Leitelement (28) in Strömungsrichtung des Abgases auf lediglich einer Seite des Leitelements (28) zumindest teilweise überdeckbar ist.Turbine ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the adjusting device ( 32 ) at least one actuating element ( 32 ), by means of which, for adjusting the further flow cross-section, the guide element ( 28 ) in the flow direction of the exhaust gas on only one side of the guide element ( 28 ) is at least partially coverable. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (32) zwischen einer den weiteren Strömungsquerschnitt fluidisch maximal verengenden Sperrstellung (54) und wenigstens einer den weiteren Strömungsquerschnitt demgegenüber freigebenden Freigabestellung (56) verstellbar ist, wobei die Stelleinrichtung (32) in ihre Trennstellung verstellt ist, wenn die Stelleinrichtung (32) auch in ihre Sperrstellung (54) verstellt ist.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device ( 32 ) between a fluidically maximally narrowing the further flow cross-section blocking position ( 54 ) and at least one of the further flow cross-section on the other hand releasing release position ( 56 ) is adjustable, wherein the adjusting device ( 32 ) is adjusted to its release position when the actuator ( 32 ) in its locked position ( 54 ) is adjusted. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Verbinden der Fluten (22, 24) mit einem Freigeben des weiteren Strömungsquerschnitts einhergeht.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluidic connection of the floods ( 22 . 24 ) is accompanied by a release of the further flow cross-section. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (10), insbesondere das Turbinengehäuse (12), wenigstens einen stromauf des Turbinenrads (16) angeordneten Zusatzraum (38) aufweist, in welchen Abgas aus den Fluten (22, 24) einleitbar ist und welcher zum Einleiten von Abgas in den Zusatzraum (38) mittels der Stelleinrichtung (32) freigebbar und zum Verhindern des Einleitens von Abgas in den Zusatzraum (38) mittels der Stelleinrichtung (32) fluidisch absperrbar ist.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine ( 10 ), in particular the turbine housing ( 12 ), at least one upstream of the turbine wheel ( 16 ) arranged additional space ( 38 ), in which exhaust gas from the floods ( 22 . 24 ) and which for introducing exhaust gas into the additional space ( 38 ) by means of the adjusting device ( 32 ) and for preventing the introduction of exhaust gas into the additional space ( 38 ) by means of the adjusting device ( 32 ) is fluidically shut off. Turbine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (32) zumindest teilweise in dem Zusatzraum (38) aufgenommen ist.Turbine ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the adjusting device ( 32 ) at least partially in the additional room ( 38 ) is recorded.
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