DE102012102186A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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Thorben Kotzbacher
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem einen Aufnahmeraum (12) für ein um eine Drehachse (18) drehbares Turbinenrad (16) der Turbine (10) aufweisenden Turbinengehäuse (12), welches wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Zuführkanal (20) aufweist, mittels welchem das Abgas dem Turbinenrad (16) zumindest teilweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zuführbar ist, wobei wenigstens ein zwischen wenigstens zwei Stellungen in axialer Richtung relativ zu dem Turbinengehäuse (12) verschiebbares Verstellelement (24) vorgesehen ist, welches zumindest in einer der Stellungen wenigstens bereichsweise in dem Zuführkanal (20) angeordnet ist und mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt (b3) des Zuführkanals (20) einstellbar ist. Erfindungsgemäß weist das Turbinengehäuse (12) zumindest eine den Zuführkanal (20) wenigstens bereichsweise begrenzende und zumindest bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Wandung (22) zum Zuführen des Abgases schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zum Turbinenrad (16) auf, wobei das Verstellelement (24) eine der Wandung (22) zugewandte und wenigstens bereichsweise schräg zu axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Stirnseite (26) aufweist, und wobei der einstellbare Strömungsquerschnitt (b3) in wenigstens einer der Stellungen wenigstens bereichsweise einerseits von der Wandung (22) und andererseits von der Stirnseite (26) begrenzt ist.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger, comprising a turbine housing (12) having a receiving space (12) for a turbine wheel (16) of the turbine (10) which can rotate about an axis of rotation (18) and which has at least one feed channel (20) through which exhaust gas can flow. by means of which the exhaust gas is at least partially obliquely fed to the turbine wheel (16) to the axial direction and obliquely to the radial direction, at least one between at least two positions in the axial direction relative to the turbine housing (12) displaceable adjusting element (24) is provided which is arranged at least in some of the positions at least partially in the feed channel (20) and by means of which a through-flow of the exhaust gas flow cross section (b3) of the feed channel (20) is adjustable. According to the invention, the turbine housing (12) has at least one wall (22) delimiting the supply channel (20) at least partially and inclined obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction for supplying the exhaust gas obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction to the turbine wheel ( 16), wherein the adjusting element (24) facing one of the wall (22) and at least partially obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction extending end face (26), and wherein the adjustable flow cross-section (b3) in at least one of the positions at least partially limited on the one hand by the wall (22) and on the other hand by the end face (26).

Description

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

Die DE 43 30 487 C1 offenbart eine Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse. Das Turbinengehäuse weist einen Aufnahmeraum und wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Zuführkanal auf. In dem Aufnahmeraum ist ein Turbinenrad der Turbine um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufgenommen. Mittels des Zuführkanals wird das Abgas dem Turbinenrad zugeführt. Dabei wird das Abgas mittels des Zuführkanals zumindest teilweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zugeführt. Mit anderen Worten weist die Strömungsrichtung des Abgases durch den Zuführkanal in Richtung des Turbinenrads sowohl eine Komponente in radialer Richtung als auch eine Komponente in axialer Richtung auf.The DE 43 30 487 C1 discloses a turbine for an exhaust gas turbocharger, with a turbine housing. The turbine housing has a receiving space and at least one feed channel through which exhaust gas can flow. In the receiving space, a turbine wheel of the turbine is rotatably received about an axis of rotation relative to the turbine housing. By means of the feed channel, the exhaust gas is supplied to the turbine wheel. In this case, the exhaust gas is supplied by means of the feed channel at least partially obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction. In other words, the flow direction of the exhaust gas through the supply passage in the direction of the turbine wheel has both a component in the radial direction and a component in the axial direction.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Turbine noch effizienter betreibbar ist.It is an object of the present invention to further develop a turbine of the type mentioned in such a way that the turbine can be operated even more efficiently.

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.

Die erfindungsgemäße Turbine umfasst ein in axialer Richtung zwischen wenigstens zwei Stellungen relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbares Verstellelement, welches in wenigstens einer der Stellungen in dem Zuführkanal angeordnet ist und mittels welchem ein von Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt des Zuführkanals einstellbar ist. Mittels des axial verschiebbaren und in dem Zuführkanal angeordneten Verstellelements können infolge des Einstellens des Strömungsquerschnitts der Massenstrom des durch den Zuführkanal und damit des durch die Turbine strömenden Abgases sowie der Abgasgegendruck variabel und bedarfsgerecht eingestellt werden. Das Abgas ist beispielsweise das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.The turbine according to the invention comprises an adjusting element which is displaceable in the axial direction between at least two positions relative to the turbine housing and which is arranged in at least one of the positions in the feed channel and by means of which a flow cross section of the feed channel through which the exhaust gas can flow is adjustable. By means of the axially displaceable and arranged in the feed adjusting element can be adjusted variably and as needed due to the adjustment of the flow cross-section of the mass flow through the feed channel and thus of the exhaust gas flowing through the turbine and the exhaust gas back pressure. The exhaust gas is, for example, the exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a passenger car.

Relativ zum Turbinengehäuse verstellbare und in dem Zuführkanal angeordnete Leitschaufeln sind zum Einstellen des Massenstroms und des Abgasgegendrucks nicht vorgesehen. Relativ zum Turbinengehäuse bewegbare, Insbesondere um eine Drehachse drehbare Leitschaufeln, erfordern prinzipbedingt einen jeweiligen Funktionsspalt, um ein Verklemmen und/oder anderweitige Fehlfunktionen zu vermeiden und ihre Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Aus den Funktionsspalten resultieren sogenannte Sekundärströmungsverluste, welche den Wirkungsgrad und damit den effizienten Betrieb der Turbine beeinträchtigen.Adjustable relative to the turbine housing and arranged in the feed guide vanes are not provided for adjusting the mass flow and the exhaust back pressure. Relative to the turbine housing movable, in particular rotatable about an axis of rotation vanes, inherently require a respective functional gap to avoid jamming and / or other malfunctions and to ensure their functionality. From the function columns so-called secondary flow losses result, which affect the efficiency and thus the efficient operation of the turbine.

Bei der erfindungsgemäßen Turbine können nun derartige Sekundärströmungsverluste vermieden oder zumindest sehr gering gehalten werden, woraus ein besonders effizienter und wirkungsgradgünstiger Betrieb der Turbine resultiert.In the turbine according to the invention, such secondary flow losses can now be avoided or at least kept very low, resulting in a particularly efficient and efficient operation of the turbine.

Auch relativ zum Turbinengehäuse feste bzw. unbewegbare und in dem Zuführkanal angeordnete Leitschaufeln zum Ableiten bzw. Umlenken des Abgases sind bei der erfindungsgemäßen Turbine nicht vonnöten und nicht vorgesehen. Das Umlenken bzw. Ableiten des Abgases, so dass das Abgas das Turbinenrad strömungsgünstig und somit effizient anströmt, erfolgt insbesondere mittels des Zuführkanals und des Verstellelements, so dass das Abgas das Turbinenrad schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung anströmt, mit anderen Worten jeweils eine Komponente in radialer Richtung und in axialer Richtung aufweist.Also fixed relative to the turbine housing fixed or immovable and arranged in the feed guide vanes for diverting or redirecting the exhaust gas are not required in the turbine according to the invention and not provided. The diverting or discharging of the exhaust gas, so that the exhaust gas flows into the turbine wheel in a streamlined and therefore efficient manner, takes place in particular by means of the feed channel and the adjusting element, so that the exhaust gas flows against the turbine wheel obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction, in other words in each case having a component in the radial direction and in the axial direction.

Mit sukzessivem Schließen bzw. Verkleinern des Strömungsquerschnitts mittels des Verstellelements wird das Abgas mehr und mehr in axialer Richtung abgeleitet bzw. umgelenkt. Umgekehrt wird mit sukzessivem Vergrößern des Strömungsquerschnitts das Abgas weniger stark in axialer Richtung umgelenkt und weist hinsichtlich seiner Strömungsrichtung eine ausgeprägtere, radiale Komponente auf als bei demgegenüber verkleinertem Strömungsquerschnitt. Mit anderen Worten ist die Strömungsrichtung mit Hilfe des Verstellelements in ihrer axialen Richtung variierbar. Gleichzeitig ändert sich in jeder Stellposition des Verstellelements ebenfalls die radiale Komponente.With successive closing or reducing the flow cross section by means of the adjusting element, the exhaust gas is more and more derived or deflected in the axial direction. Conversely, with successive enlargement of the flow cross-section, the exhaust gas is deflected less strongly in the axial direction and has a more pronounced, radial component with respect to its flow direction than with a reduced flow cross-section. In other words, the flow direction with the aid of the adjusting element in its axial direction is variable. At the same time, the radial component also changes in each adjusting position of the adjusting element.

Darüber hinaus weist das axial verschiebbare Verstellelement eine geringe Komplexität auf, was zu einer hohen Funktionserfüllungssicherheit auch bei einer hohen Lebensdauer mit hohen Abgastemperaturen führt. Des Weiteren ist das axial verschiebbare Verstellelement zeit- und kostengünstig herstellbar und mit nur geringem Aufwand in axialer Richtung verschiebbar.In addition, the axially displaceable adjusting element has a low complexity, which leads to a high functional performance safety even with a long service life with high exhaust gas temperatures. Furthermore, the axially displaceable adjusting element can be produced in a timely and cost-effective manner and can be displaced in the axial direction with little effort.

Infolge der Einstellbarkeit des Strömungsquerschnittes kann die erfindungsgemäße Turbine auch effizient an unterschiedliche Massenströme des Abgases angepasst werden. Somit ist die erfindungsgemäße Turbine sowohl bei hohen Abgasmassenströmen als auch bei demgegenüber geringeren Abgasmassenströmen effizient betreibbar und weist einen hohen Durchsatzparameter bzw. eine sehr hohe Durchsatzspreizung sowie einen sehr breiten Expansionsverhältnisbereich auf.As a result of the adjustability of the flow cross-section, the turbine according to the invention can also be adapted efficiently to different mass flows of the exhaust gas. Thus, the turbine according to the invention is efficiently operable both at high exhaust gas mass flows and at the same time lower exhaust gas mass flows and has a high throughput parameter or a very high throughput spread and a very wide expansion ratio range.

Das Turbinengehäuse weist zumindest eine den Zuführkanal wenigstens bereichsweise begrenzende und zumindest bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Wandung zum Zuführen des Abgases schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zum Turbinenrad auf. Ferner weist das Verstellelement eine der Wandung zugewandte und wenigstens bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Stirnseite auf, welche vorzugsweise hinsichtlich ihrer Außenkontur zumindest im Wesentlichen mit der Außenkontur der Wandung korrespondiert bzw. komplementär ausgebildet ist. Dabei ist der einstellbare Strömungsquerschnitt in wenigstens einer der Stellungen wenigstens bereichsweise einerseits von der Wandung und andererseits von der Stirnseite begrenzt. Dadurch ist eine besonders strömungsgünstige Zuführung des Abgases zum Turbinenrad auf einfache, kostengünstige Weise realisiert, ohne dass relativ zum Turbinengehäuse bewegbare Kinematiken oder Mechanismen, welche Funktionsspalte erfordern würden, vorgesehen und vonnöten sind. Damit einher gehen geringe Kosten sowie ein besonders effizienter Betrieb der erfindungsgemäßen Turbine. The turbine housing has at least one at least partially the supply channel limiting and at least partially obliquely to the axial direction and oblique to the radial direction extending wall for supplying the exhaust gas obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction to the turbine wheel. Furthermore, the adjusting element has an end face which faces the wall and at least partially obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction, which preferably corresponds at least substantially with respect to its outer contour to the outer contour of the wall or is complementary. In this case, the adjustable flow cross-section is limited in at least one of the positions at least partially on the one hand by the wall and on the other hand by the end face. As a result, a particularly streamlined supply of the exhaust gas to the turbine wheel is realized in a simple, cost-effective manner, without kinematics or mechanisms, which would require function gaps, being provided and required relative to the turbine housing. This is accompanied by low costs and a particularly efficient operation of the turbine according to the invention.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels des Verschiebens des Verstellelements in axialer Richtung wenigstens ein Umgehungskanal der Turbine fluidisch freigebbar und fluidisch versperrbar. Über den Umgehungskanal ist das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen. Mit anderen Worten kann das Abgas – wenn der Umgehungskanal mittels des Verstellelements fluidisch freigegeben ist – durch den Umgehungskanal strömen und dadurch das Turbinenrad, ohne das Turbinenrad anzutreiben, umgehen. Dazu wird beispielsweise das Abgas zumindest teilweise von stromauf des Turbinenrads insbesondere aus dem Zuführkanal abgezweigt und stromab des Turbinenrads in einen Turbinenaustritt eingeleitet.In a further embodiment of the invention, by means of the displacement of the adjusting element in the axial direction, at least one bypass channel of the turbine is fluidically releasable and can be fluidly blocked. About the bypass channel, the turbine wheel of at least a portion of the exhaust gas to bypass. In other words, when the bypass passage is fluidly released by means of the adjusting element, the exhaust gas can flow through the bypass passage and thereby bypass the turbine wheel without driving the turbine wheel. For this purpose, for example, the exhaust gas is at least partially branched off from upstream of the turbine wheel, in particular from the feed channel and introduced downstream of the turbine wheel in a turbine outlet.

Das Verstellelement stellt somit zusätzlich zur Einstellbarkeit des Strömungsquerschnittes eine Umgehungsfunktionalität, eine sogenannte Blow-By-Funktionalität, bereit, mittels welcher die Turbine und damit ein die Turbine umfassender Abgasturbolader besonders effizient unter Vermeidung einer Überlast betreibbar sind. Dies bedeutet, dass mittels des Verstellelements die Ableitung bzw. Umlenkung des Abgases einstellbar, die Blow-By-Funktionalität bereitstellbar sowie der Massenstrom des Abgases durch die Turbine einstellbar ist. Das Verstellelement weist somit eine sehr hohe Funktionsintegration auf, was die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der erfindungsgemäßes Turbine gering hält. Die genannten, zahlreichen Funktionen können dabei mittels lediglich eines Stellglieds realisiert werden, mittels welchem das Verstellelement in axialer Richtung relativ zum Turbinengehäuse verstellbar ist. Jeweilige, separate Stellglieder zur Realisierung der genannten Funktionalitäten sind nicht vorgesehen und nicht vonnöten.The adjusting element thus provides, in addition to the adjustability of the flow cross-section, a bypass functionality, a so-called blow-by functionality, by means of which the turbine and thus an exhaust gas turbocharger comprising the turbine can be operated particularly efficiently while avoiding overloading. This means that by means of the adjustment element, the derivative or deflection of the exhaust gas adjustable, the blow-by functionality available and the mass flow of the exhaust gas through the turbine is adjustable. The adjusting element thus has a very high functional integration, which keeps the number of parts, the weight and the cost of the turbine according to the invention low. The said numerous functions can be realized by means of only one actuator, by means of which the adjusting element in the axial direction is adjustable relative to the turbine housing. Respective, separate actuators for the realization of said functionalities are not provided and not required.

Aufgrund der Realisierung der Blow-By-Funktionalität kann die Turbine insbesondere hinsichtlich ihres Betriebs in relativ geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine und somit bei relativ geringen Massenströmen des Abgases optimiert und gleichzeitig beim Betrieb bei demgegenüber hohen Massenströmen vor einer Überlast geschützt werden, da insbesondere bei sehr hohen Massenströmen des Abgases zumindest ein Teil des Abgases am Turbinenrad über den fluidisch freigegebenen Umgehungskanal vorbeigeleitet werden kann.Due to the realization of the blow-by functionality, the turbine can be optimized in particular in terms of their operation in relatively low speed and / or load ranges of the internal combustion engine and thus at relatively low mass flows of the exhaust gas while simultaneously protected against overload in operation while high mass flows, since, in particular at very high mass flows of the exhaust gas, at least part of the exhaust gas can be conducted past the turbine wheel via the fluidically enabled bypass duct.

Zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs der Turbine ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Turbinenrad wenigstens eine Anströmkante aufweist, über welche das Turbinenrad von dem den Strömungsquerschnitt durchströmenden Abgas anströmbar ist. Dabei weist die Anströmkante wenigstens einen Längenbereich auf, der in einer Ebene, welche sich zwischen der Axialrichtung und der Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet ist, und bezüglich der Axialrichtung einen von 0 Grad verschiedenen ersten Winkel aufweist. Mit Hilfe der in dieser Ausführungsform ausgebildeten Anströmkante ist die Axialströmung aufnehmbar, so dass eine verlustarme Gesamtanströmung des Turbinenrades realisierbar ist. In Zusammenwirkung mit dem Verstellelement ist es nun möglich die Axialkomponente der Anströmung derart veränderbar zu gestalten, dass über den gesamten Betriebsbereich des Abgasturboladers ein optimierter, das heißt bzgl. des Standes der Technik erhöhter Turbinenwirkungsgrad erzielbar ist.To realize a particularly efficient operation of the turbine is provided in a further embodiment that the turbine wheel has at least one leading edge, via which the turbine wheel of the flow cross-section flowing through the exhaust gas can be flowed. In this case, the leading edge has at least one length region which has a first angle which is different from 0 degrees in a plane which is formed extending between the axial direction and the circumferential direction and with respect to the axial direction. With the help of the leading edge formed in this embodiment, the axial flow can be absorbed, so that a low-loss total flow of the turbine wheel can be realized. In cooperation with the adjustment, it is now possible to make the axial component of the flow variable such that over the entire operating range of the exhaust gas turbocharger an optimized, that is respect. Of the prior art increased turbine efficiency can be achieved.

Vorzugsweise liegt der erster Winkel in einem Bereich von einschließlich –45 Grad bis einschließlich +45 Grad. Dadurch wird das Turbinenrad über die Anströmkante von dem schräg zur radialen Richtung und schräg zur axialen Richtung dem Turbinenrad zugeführten Abgas besonders strömungsgünstig angeströmt, was dem effizienten Betrieb der Turbine zu Gute kommt.Preferably, the first angle is in a range of -45 degrees to +45 degrees inclusive. As a result, the turbine wheel is flowed particularly streamlined over the leading edge of the obliquely to the radial direction and obliquely to the axial direction of the turbine exhaust gas supplied, which is the efficient operation of the turbine to good.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt der Längenbereich mit der Drehachse des Turbinenrads einen von 0 Grad unterschiedlichen, zweiten Winkel ein. Der zweite Winkel kann sich dabei auf eine gedachte Ebene beziehen, auf welche der zweite Winkel projiziert wird. Mit anderen Worten kann der Längenbereich ausgehend von einem Radrücken des Turbinenrads in axialer Richtung hin zum Turbinenaustritt von radial innen nach radial außen oder von radial außen nach radial innen verlaufen.In a further embodiment of the invention, the length range with the axis of rotation of the turbine wheel includes a second angle different from 0 degrees. The second angle may refer to an imaginary plane to which the second angle is projected. In other words, the length range, starting from a Radrücken the turbine wheel in the axial direction to the turbine outlet from radially inward to radially outward or from radially outward to radially inward.

Die Einstellung des ersten Winkels und des zweiten Winkels durch die entsprechende Gestaltung des Längenbereichs stellen jeweilige Freiheitsgrade dar, um das Turbinenrad und somit die Turbine an unterschiedliche Strömungsbedingungen bedarfsgerecht anzupassen. The adjustment of the first angle and the second angle by the corresponding design of the length range represent respective degrees of freedom in order to adapt the turbine wheel and thus the turbine to different flow conditions as needed.

Der Längenbereich der Anströmkante kann dabei zumindest bereichsweise bogenförmig oder gerade verlaufen, wodurch Strömungsbedingungen für das Abgas eingestellt werden können.The length range of the leading edge may be at least partially arcuate or straight, whereby flow conditions for the exhaust gas can be adjusted.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung schließt sich an den Längenbereich der Anströmkante wenigstens ein weiterer Längenbereich der Anströmkante an, welcher sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse erstreckt. Über den weiteren Längenbereich kann das Turbinenrad insbesondere zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung besonders strömungsgünstig von dem Abgas angeströmt werden, was dem besonders effizienten Betrieb der Turbine zuträglich ist.In a further advantageous embodiment, at least one further length region of the leading edge, which extends at least substantially parallel to the axis of rotation, adjoins the length region of the leading edge. Over the further length range, the turbine wheel can in particular be flowed particularly streamlined by the exhaust gas, at least substantially in the radial direction, which is conducive to the particularly efficient operation of the turbine.

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 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Turbine eines Abgasturboladers für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem verschiebbaren Verstellelement, welches in eine erste Stellung eingestellt ist; 1 a schematic longitudinal sectional view of a turbine of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, with a displaceable adjusting element, which is set in a first position;

2 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß 1, wobei das Verstellelement in eine zweite Stellung eingestellt ist; 2 in sections, a further schematic longitudinal sectional view of the turbine according to 1 wherein the adjusting element is set in a second position;

3 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß den 1 und 2, wobei das Verstellelement in eine dritte Stellung eingestellt ist; 3 a fragmentary schematic longitudinal sectional view of the turbine according to the 1 and 2 wherein the adjusting element is set in a third position;

4 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß den 1 bis 3, wobei das Verstellelement in eine vierte Stellung eingestellt ist; 4 a fragmentary schematic longitudinal sectional view of the turbine according to the 1 to 3 wherein the adjusting element is set in a fourth position;

5a–c jeweils ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht von jeweiligen Ausführungsformen des Verstellelements gemäß den 1 bis 4; 5a C in each case a schematic side view of respective embodiments of the adjustment according to the 1 to 4 ;

6a und b jeweils ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht von Ausführungsformen des Verstellelements gemäß den 1 bis 5c; und 6a and b in each case a detail of a schematic side view of embodiments of the adjustment according to the 1 to 5c ; and

7 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Turbinenrads der Turbine gemäß den 1 bis 4. 7 a schematic side view of an embodiment of a turbine wheel of the turbine according to the 1 to 4 ,

Die 1 zeigt eine Turbine 10 eines Abgasturboladers für eine beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine insbesondere eines Kraftwagens. Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 12, welches einen Aufnahmeraum 14 umfasst. In dem Aufnahmeraum 14 ist ein Turbinenrad 16 der Turbine 10 zumindest bereichsweise aufgenommen. Das Turbinenrad 16 ist um eine Drehachse 18 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar.The 1 shows a turbine 10 an exhaust gas turbocharger for an example designed as a reciprocating internal combustion engine internal combustion engine, in particular a motor vehicle. The turbine 10 includes a turbine housing 12 which is a recording room 14 includes. In the recording room 14 is 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.

Das Turbinengehäuse 12 weist auch einen Zuführkanal 20 auf, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Der Zuführkanal 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang und ist beispielsweise zumindest im Wesentlichen spiralförmig ausgebildet. Der Zuführkanal 20 wird auch als Volute bezeichnet. Zum besseren Verständnis sei eine virtuelle Ebene angenommen, welche senkrecht zur Drehachse 18 des Turbinenrades 16 ausgebildet ist.The turbine housing 12 also has a feed channel 20 on which of the exhaust gas of the internal combustion engine can be flowed through. The feed channel 20 extends in the circumferential direction of the turbine wheel 16 over its circumference and, for example, at least substantially helically formed. The feed channel 20 is also called a volute. For a better understanding, assume a virtual plane which is perpendicular to the axis of rotation 18 of the turbine wheel 16 is trained.

Wie der 1 zu entnehmen ist, weist das Turbinengehäuse 12 eine den Zuführkanal 20 wenigstens bereichsweise begrenzende, zur virtuellen Ebene geneigt verlaufende Wandung 22 auf. Mittels der Wandung 22 wird das den Zuführkanal 20 durchströmende Abgas abgeleitet bzw. umgelenkt dem Turbinenrad 16 zugeführt. Mit anderen Worten strömt das Abgas das Turbinenrad 16 an, unter einem bestimmten Winkel, einem Winkel α, welcher zwischen der virtuellen Ebene und der Strömung ausgebildet ist. Das das Turbinenrad 16 anströmende Abgas weist hinsichtlich seiner Strömungsrichtung zusätzlich zu der üblichen radialen Komponente und Umfangskomponente eine axiale Komponente auf. Je größer der Winkel α ist, desto größer ist der Anteil der axialen Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases zum Turbinenrad 16.Again 1 it can be seen, the turbine housing 12 one the feed channel 20 at least partially delimiting, inclined to the virtual plane wall 22 on. By means of the wall 22 this will be the feed channel 20 discharged exhaust gas or deflected the turbine wheel 16 fed. In other words, the exhaust gas flows the turbine wheel 16 at, at a certain angle, an angle α formed between the virtual plane and the flow. That the turbine wheel 16 Incoming exhaust gas has an axial component in addition to the usual radial component and peripheral component with respect to its flow direction. The larger the angle α, the greater the proportion of the axial component in the flow direction of the exhaust gas to the turbine wheel 16 ,

Die Turbine 10 umfasst auch ein in axialer Richtung der Turbine 10, d. h. zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 18 verschiebbares Verstellelement 24, welches zumindest im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. Das Verstellelement 24 ist dabei zwischen einer in der 1 gezeigten ersten Endstellung und einer in der 4 gezeigten, zweiten Endstellung relativ zum Turbinengehäuse in axialer Richtung translatorisch verschiebbar. Die Endstellungen begrenzen einen Verstellbereich des Verstellelements 24, wobei die Endstellungen zu dem Verstellbereich gehören. Das Verstellelement 24 ist in dem Verstellbereich stufenweise oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlich verstellbar. Vorliegend sind in den 2 und 3 zwei weitere Stellungen des Verstellelements 24 gezeigt, welche im Verstellbereich zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung liegen.The turbine 10 also includes an axial direction of the turbine 10 , ie at least substantially parallel to the axis of rotation 18 movable adjusting element 24 , which is at least substantially annular. The adjusting element 24 is between one in the 1 shown first End position and one in the 4 shown, second end position relative to the turbine housing in the axial direction translationally displaceable. The end positions limit an adjustment of the adjustment 24 , wherein the end positions belong to the adjustment range. The adjusting element 24 is in the adjustment gradually or at least substantially continuously adjustable. Present in the 2 and 3 two more positions of the adjustment 24 shown which lie in the adjustment between the first end position and the second end position.

In der in der 1 gezeigten, ersten Endstellung ist das Verstellelement 24 bereichsweise in dem Zuführkanal 20 angeordnet. Das Verstellelement 24 weist eine der Wandung 22 zugewandte Stirnseite 26 auf, welche hinsichtlich ihrer Außenkontur zumindest im Wesentlichen komplementär zur Außenkontur der Wandung 22 ausgebildet ist und somit ebenso schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verläuft.In the in the 1 shown, the first end position is the adjustment 24 partially in the feed channel 20 arranged. The adjusting element 24 has one of the wall 22 facing end face 26 on, which in terms of their outer contour at least substantially complementary to the outer contour of the wall 22 is formed and thus also runs obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction.

In der ersten Endstellung ist ein von dem den Zuführkanal 20 durchströmenden Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt b3 einerseits von der Wandung 22 und andererseits von der Stirnseite 26 begrenzt. Wie in Zusammenschau der 1 bis 4 erkennbar ist, kann der Strömungsquerschnitt b3 mittels Verschiebens des Verstellelements 24 variabel eingestellt werden. In der ersten Endstellung gemäß 1 ist der Strömungsquerschnitt b3 maximal verengt bzw. auf seinen kleinstmöglichen Wert eingestellt, weswegen die erste Endstellung auch als Schließposition oder als 0%-Stellung des Verstellelements 24 bezeichnet wird.In the first end position is one of the feed channel 20 flowing through exhaust gas flow section b3 on the one hand from the wall 22 and on the other hand from the front 26 limited. As in synopsis of 1 to 4 can be seen, the flow cross section b3 by moving the adjustment 24 be set variably. In the first end position according to 1 the flow cross-section b3 is maximally narrowed or adjusted to its smallest possible value, for which reason the first end position is also in the closed position or as the 0% position of the adjusting element 24 referred to as.

Mittels Verschiebens des Verstellelements 24 kann der Massenstrom des Abgases durch die Turbine 10 und somit der Abgasgegendruck variabel eingestellt werden. Ferner ist es möglich, mittels Verschiebens des Verstellelements 24 auch die Ableitung bzw. das Umlenken des Abgases und somit die axiale Komponente seiner Strömungsrichtung, d. h. den Winkel α, einzustellen. In der Schließstellung weist der Winkel α seinen maximal möglichen Wert auf.By moving the adjusting element 24 can the mass flow of the exhaust gas through the turbine 10 and thus the exhaust gas back pressure can be variably adjusted. Furthermore, it is possible by means of displacement of the adjusting element 24 Also, the derivative or the deflection of the exhaust gas and thus the axial component of its flow direction, ie the angle α to set. In the closed position, the angle α has its maximum possible value.

Wird das Verstellelement 24 aus der Schließstellung in Richtung seiner zweiten Endstellung und somit sukzessive aus dem Zuführkanal 20 verschoben, so wird dadurch die Umlenkung des Abgases in axialer Richtung und somit die axiale Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases, d. h. der Winkel α, verkleinert sowie der Strömungsquerschnitt b3 vergrößert. Die radiale Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases nimmt zu.Will the adjusting element 24 from the closed position in the direction of its second end position and thus successively from the feed channel 20 shifted, so the deflection of the exhaust gas in the axial direction and thus the axial component of the flow direction of the exhaust gas, ie, the angle α, and the flow cross-section b3 is increased. The radial component at the flow direction of the exhaust gas increases.

In den in dem Zuführkanal 20 zumindest bereichsweise angeordneten Stellungen des Verstellelements 24 bilden bzw. begrenzen die Wandung 22 die Stirnseite 26 eine die Umfangsrichtung umlaufende und zumindest im Wesentlichen ringförmige Düse 28, über welche das Abgas das Turbinenrad 16 anströmt und welche den Strömungsquerschnitt b3 aufweist.In the in the feed channel 20 at least partially arranged positions of the adjustment 24 form or limit the wall 22 the front side 26 a circumference circumferential and at least substantially annular nozzle 28 over which the exhaust gas is the turbine wheel 16 flows and which has the flow cross section b3.

In der Schließstellung ist der Strömungsquerschnitt b3 größer als 0. Dies bedeutet, dass die Düse 28 auch in der Schließstellung nicht vollständig geschlossen ist und auch in der Schließstellung des Verstellelements 24 Abgas das Turbinenrad 16 anströmen kann.In the closed position, the flow cross section b3 is greater than 0. This means that the nozzle 28 is not completely closed even in the closed position and also in the closed position of the adjustment 24 Exhaust the turbine wheel 16 can flow to.

Zur Vermeidung von unerwünschten Leckagen ist ein Dichtungselement 30, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen, welcher einerseits in einer Nut 32 der Turbine 10 aufgenommen ist und andererseits am Verstellelement 24 anliegt. Dadurch ist das Verstellelement 24 gegen das Turbinengehäuse 12 abgedichtet.To avoid unwanted leaks is a sealing element 30 , For example, an O-ring, provided on the one hand in a groove 32 the turbine 10 is received and on the other hand on the adjustment 24 is applied. This is the adjustment 24 against the turbine housing 12 sealed.

Bei der Turbine 10 wird die Einstellung der axialen Strömungsrichtung, d. h. der axialen Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases genutzt, um Verluste insbesondere in geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden oder zumindest gering zu halten. Das Verschieben des Verstellelements 24 in den Zuführkanal 20 verringert nicht nur den Strömungsquerschnitt b3, sondern ändert ein Verhältnis A/r, wobei A einen Umfangsströmungsquerschnitt des Zuführkanals 20 in Umfangsrichtung und r den Abstand des Flächenschwerpunkts des Umfangsströmungsquerschnitts A von der Drehachse 18 bezeichnet. Eine Änderung des Verhältnisses A/r und damit des Strömungsquerschnitts b3 sorgt für eine Änderung der Strömungsrichtung sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung.At the turbine 10 the setting of the axial flow direction, that is, the axial component used in the flow direction of the exhaust gas to avoid losses, especially in low speed and / or load ranges of the internal combustion engine, or at least to keep low. Moving the adjusting element 24 in the feed channel 20 not only reduces the flow area b3, but also changes a ratio A / r, where A is a circumferential flow area of the feed channel 20 in the circumferential direction and r the distance of the centroid of the circumferential flow cross-section A from the axis of rotation 18 designated. A change in the ratio A / r and thus of the flow cross section b3 ensures a change in the flow direction both in the radial direction and in the circumferential direction.

Wie der 1 ferner zu entnehmen ist, weist die Laufradschaufel des Turbinenrades 16 eine Anströmkante 34 auf, über welche das Turbinenrad 16 von dem den Zuführkanal 20 durchströmenden Abgas anströmbar ist. Bezogen auf die axiale Richtung weist die Anströmkante 34 einen ersten Längenbereich 36 und einen sich in axialer Richtung daran anschließenden, zweiten Längenbereich 38 auf, welche zueinander geneigt ausgebildet sind. Der erste Längenbereich 36 verläuft dabei schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung. Vorliegend verläuft der erste Längenbereich 36 ausgehend von einem Radrücken 40 des Turbinenrads 16 in axialer Richtung zu einem Turbinenaustritt 42 hin radial nach außen. Der sich daran anschließende, zweite Längenbereich 38 verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung.Again 1 can also be seen, the impeller blade of the turbine wheel 16 a leading edge 34 on, over which the turbine wheel 16 from the feed channel 20 flowing through the exhaust gas can be flowed. Relative to the axial direction, the leading edge 34 a first length range 36 and a second longitudinal region adjoining it in the axial direction 38 on, which are formed inclined to each other. The first length range 36 runs obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction. In the present case, the first length range runs 36 starting from a Radrücken 40 of the turbine wheel 16 in the axial direction to a turbine outlet 42 out radially outward. The adjoining, second length range 38 runs at least substantially parallel to the axial direction.

In der Schließstellung ist der zweite Längenbereich 38 vollständig von dem Verstellelement 24 überdeckt, während der erste Längenbereich 36 lediglich teilweise in radialer Richtung von dem Verstellelement 24 nach außen hin überdeckt ist.In the closed position is the second length range 38 completely from the adjustment 24 covered during the first length range 36 only partially in the radial direction of the adjusting element 24 is covered to the outside.

Vorzugsweise schließt der erste Längenbereich 36 mit einer Ebene, welche sich zwischen der axialen Richtung und der Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet ist, einen ersten Winkel ein, welcher in einem Bereich von einschließlich –45° bis einschließlich +45° liegt. Der erste Winkel ist insbesondere in der 7 erkennbar und mit βφ_ax bezeichnet. Die axiale Strömungskomponente des Abgases sowie der Winkel βφ_ax wirken sich positiv auf Anströmung des Turbinenrads 16 aus und Strömungsverluste werden besonders gering gehalten. Vorzugsweise ist der Winkel βφ_ax von 0° unterschiedlich. Infolge des Verlaufs des ersten Längenbereichs 36 kann die axiale Komponente der Strömungsrichtung des Abgases besonders effizient genutzt werden, so dass das Turbinenrad 16 effizient von dem Abgas angetrieben werden kann.Preferably, the first length region closes 36 having a plane formed extending between the axial direction and the circumferential direction, a first angle which is in a range of -45 ° inclusive to + 45 ° inclusive. The first angle is especially in the 7 recognizable and denoted by β φ_ax . The axial flow component of the exhaust gas and the angle β φ_ax have a positive effect on the flow of the turbine wheel 16 Off and flow losses are kept very low. Preferably, the angle β φ_ax is different from 0 °. As a result of the course of the first length range 36 the axial component of the flow direction of the exhaust gas can be used particularly efficiently, so that the turbine wheel 16 can be efficiently driven by the exhaust gas.

Die 2 zeigt das Verstellelement 24 in einer ersten Stellung, in welcher die gesamte Anströmkante 34, d. h. sowohl der erste Längenbereich 36 als auch der zweite Längenbereich 38, von dem Abgas anströmbar ist. Da die Anströmkante 34 vollständig mittels des Verstellelements 24 freigegeben ist, wird die erste Stellung auch als 100% Stellung bezeichnet. Gegenüber der ersten Endstellung (Schließstellung) gemäß 1 ist das Verstellelement 24 aus dem Zuführkanal 20 herausbewegt, was mit der Vergrößerung des Strömungsquerschnitts b3 und der Verkleinerung des Winkels α einhergeht.The 2 shows the adjusting element 24 in a first position, in which the entire leading edge 34 ie both the first length range 36 as well as the second length range 38 , from which exhaust gas can be flowed. As the leading edge 34 completely by means of the adjusting element 24 is released, the first position is also referred to as 100% position. Compared to the first end position (closed position) according to 1 is the adjusting element 24 from the feed channel 20 moved out, which is associated with the increase of the flow cross section b3 and the reduction of the angle α.

Wie den 1 bis 4 zu entnehmen ist, weist die Turbine 10 auch einen Umgehungskanal 44 auf, welcher mittels des Turbinengehäuses 12 begrenzt ist und über welchen das Abgas zumindest zum Teil das Turbinenrad 16 umgehen und somit nicht antreiben kann. In der ersten Endstellung (Schließstellung), in der ersten Stellung sowie gegebenenfalls in weiteren Stellungen des Verstellelements 24 ist der Umgehungskanal 44 fluidisch versperrt, so dass der Umgehungskanal 44 nicht von Abgas durchströmt werden kann und somit das Turbinenrad 16 nicht von Abgas umgangen werden kann.Like that 1 to 4 can be seen, the turbine points 10 also a bypass channel 44 on, which means of the turbine housing 12 is limited and via which the exhaust gas at least partially the turbine wheel 16 handle and thus can not drive. In the first end position (closed position), in the first position and possibly in other positions of the adjustment 24 is the bypass channel 44 fluidly obstructed, so that the bypass channel 44 can not be traversed by exhaust gas and thus the turbine wheel 16 can not be bypassed by exhaust.

Die 3 zeigt das Verstellelement 24 in einer zweiten Stellung, in welcher der Umgehungskanal 44 teilweise freigegeben ist. Somit kann Abgas von stromauf des Turbinenrads 16 in den Umgehungskanal 44 einströmen, das Turbinenrad 16 umgehen und dadurch nicht antreiben. Der Umgehungskanal 44 leitet das Abgas stromab des Turbinenrads 16 in den Turbinenaustritt 42. Die zweite Stellung wird als 105%-Stellung des Verstellelements 24 bezeichnet.The 3 shows the adjusting element 24 in a second position, in which the bypass channel 44 partially released. Thus, exhaust gas from upstream of the turbine wheel 16 in the bypass channel 44 flow in, the turbine wheel 16 deal and thereby do not drive. The bypass channel 44 directs the exhaust gas downstream of the turbine wheel 16 in the turbine exit 42 , The second position is called the 105% position of the adjustment 24 designated.

Die 4 zeigt das Verstellelement 24 in seiner zweiten Endstellung, welche auch als Offenstellung und 110%-Stellung bezeichnet wird. Anhand der 3 und 4 ist es ersichtlich, dass mittels des Verstellelements 24 nicht nur der Strömungsquerschnitt b3 und damit einhergehend der Winkel α, sondern auch der Umgehungskanal 44 hinsichtlich seines Umgehungsströmungsquerschnitts Au eingestellt werden kann. Dadurch ist eine sogenannte Blow-By-Funktionalität bereitgestellt, so dass die Turbine 10 auf einen Betrieb in relativ geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine optimiert und durch Freigeben des Umgehungskanals 44 vor einem Überlastbetrieb geschützt werden kann. Die Turbine 10 weist somit einen sehr hohen Durchsatzparameter bzw. eine sehr hohe Durchsatzspreizung sowie einen sehr breiten Expansionsverhältnisbereich auf. Infolge der Einstellbarkeit des Umgehungsströmungsquerschnitts Au des Umgehungskanals 44 kann auch der Massenstrom des den Umgehungskanal 44 durchströmenden Abgases variabel und bedarfsgerecht eingestellt werden.The 4 shows the adjusting element 24 in its second end position, which is also referred to as open position and 110% position. Based on 3 and 4 it is apparent that by means of the adjusting element 24 not only the flow cross section b3 and, consequently, the angle α, but also the bypass channel 44 can be adjusted with respect to its bypass flow cross section Au. As a result, a so-called blow-by functionality is provided, so that the turbine 10 optimized for operation in relatively low speed and / or load ranges of the internal combustion engine and by releasing the bypass channel 44 can be protected against overload operation. The turbine 10 thus has a very high throughput parameter or a very high throughput spread and a very wide expansion ratio range. Due to the adjustability of the bypass flow section Au of the bypass passage 44 can also be the mass flow of the bypass channel 44 flowing exhaust gas can be adjusted variably and as needed.

Die 5a–c zeigen das Verstellelement 24 mit unterschiedlichen, sich in radialer Richtung erstreckenden Wanddicken. Durch die Einstellung der Wanddicke kann das Verhältnis A/r beeinflusst und bedarfsgerecht eingestellt werden.The 5a -C show the adjusting element 24 with different, extending in the radial direction wall thicknesses. By adjusting the wall thickness, the ratio A / r can be influenced and adjusted as needed.

Die 6a zeigt das Verstellelement 24, dessen Stirnseite 26 zumindest im Wesentlichen gerade verläuft. Wie mittels einer durchgezogenen und mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, kann die Stirnseite 26 hinsichtlich ihrer Schrägstellung, d. h. hinsichtlich ihres Verlaufs schräg zur radialen Richtung und schräg zur axialen Richtung variiert werden.The 6a shows the adjusting element 24 whose front side 26 at least essentially straight. As shown by a solid and a dashed line, the front side 26 with respect to their inclination, that is varied with respect to their course obliquely to the radial direction and obliquely to the axial direction.

Die 6b zeigt eine weitere Ausführungsform des Verstellelements 24, wobei die Stirnseite 26 zumindest bereichsweise bogenförmig ausgebildet ist und beispielsweise einen Radius R aufweist. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Stirnseite 26 kann die Anströmung des Turbinenrads 16 eingestellt und an unterschiedliche Strömungsbedingungen angepasst werden.The 6b shows a further embodiment of the adjusting element 24 , where the front side 26 at least partially arc-shaped and, for example, has a radius R. Due to the appropriate design of the front page 26 can the flow of the turbine wheel 16 adjusted and adapted to different flow conditions.

Die 7 zeigt, dass die Anströmkante 34 insbesondere in ihrem ersten Längenbereich 36 bezogen auf die zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 18 verlaufende Ebene gerade oder zumindest im Wesentlichen bogenförmig verlaufen kann. Ferner ist es möglich, die Anströmkante 34 in einer weiteren Ebene mit einem zweiten von 0 Grad unterschiedlichen Winkel, dem Winkel βr_ax gegenüber der axialen Richtung zu neigen, wobei diese weitere Ebene zwischen der Axialrichtung und der Radialrichtung erstreckend ausgebildet ist.The 7 shows that the leading edge 34 especially in their first length range 36 relative to the at least substantially perpendicular to the axis of rotation 18 extending plane may be straight or at least substantially arcuate. Furthermore, it is possible, the leading edge 34 in a further plane having a second angle different from 0 degrees, the angle β r_ax is inclined with respect to the axial direction, this further plane being designed to extend between the axial direction and the radial direction.

Dadurch ist ein weiterer, optionaler Freiheitsgrad geschaffen. Die Anströmkante 34 kann insbesondere in wenigstens einem der Längenbereiche 36, 38 bezogen auf die zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 18 verlaufenden Ebene gerade oder zumindest im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet sein sowie gegebenenfalls in Bereiche mit radialen oder gemischten, d. h. sowohl mit radialen als auch axialen Komponenten unterteilt sein. Ein erster Bereich B1 bezieht sich dabei auf die radiale Komponente, während sich ein zweiter Bereich B2 auf die gemischten, d. h. radialen und axialen Komponenten, bezieht.This creates another, optional degree of freedom. The leading edge 34 can in particular in at least one of the length ranges 36 . 38 relative to the at least substantially parallel to the axis of rotation 18 extending plane straight or at least substantially arcuate and optionally be divided into areas with radial or mixed, ie both radial and axial components. A first region B1 refers to the radial component, while a second region B2 refers to the mixed, ie radial and axial components.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4330487 C1 [0002] DE 4330487 C1 [0002]

Claims (7)

Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem einen Aufnahmeraum (12) für ein um eine Drehachse (18) drehbares Turbinenrad (16) der Turbine (10) aufweisenden Turbinengehäuse (12), welches wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Zuführkanal (20) aufweist, mittels welchem des Abgas dem Turbinenrad (16) zumindest teilweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zuführbar ist, wobei wenigstens ein zwischen wenigstens zwei Stellungen in axialer Richtung relativ zu dem Turbinengehäuse (12) verschiebbares Verstellelement (24) vorgesehen ist, welches zumindest in einer der Stellungen wenigstens bereichsweise in dem Zuführkanal (20) angeordnet ist und mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt (b3) des Zuführkanals (20) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (12) zumindest eine den Zuführkanal (20) wenigstens bereichsweise begrenzende und zumindest bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Wandung (22) zum Zuführen des Abgases schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zum Turbinenrad (16) aufweist, wobei das Verstellelement (24) eine der Wandung (22) zugewandte und wenigstens bereichsweise schräg zu axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Stirnseite (26) aufweist, und wobei der einstellbare Strömungsquerschnitt (b3) in wenigstens einer der Stellungen wenigstens bereichsweise einerseits von der Wandung (22) und andererseits von der Stirnseite (26) begrenzt ist.Turbine for an exhaust gas turbocharger, having a receiving space ( 12 ) for one about a rotation axis ( 18 ) rotatable turbine wheel ( 16 ) of the turbine ( 10 ) turbine housing ( 12 ), which at least one exhaust gas flow-through feed channel ( 20 ), by means of which of the exhaust gas the turbine wheel ( 16 ) is at least partially obliquely fed to the axial direction and obliquely to the radial direction, wherein at least one between at least two positions in the axial direction relative to the turbine housing ( 12 ) displaceable adjusting element ( 24 ) is provided, which at least in one of the positions at least partially in the feed channel ( 20 ) is arranged and by means of which a through-flow of the exhaust gas flow cross-section (b3) of the feed channel ( 20 ), characterized in that the turbine housing ( 12 ) at least one the feed channel ( 20 ) at least partially limiting and at least partially obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction extending wall ( 22 ) for supplying the exhaust gas obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction to the turbine wheel ( 16 ), wherein the adjusting element ( 24 ) one of the walls ( 22 ) facing and at least partially obliquely to the axial direction and obliquely to the radial direction extending end face ( 26 ), and wherein the adjustable flow cross-section (b3) in at least one of the positions at least partially on the one hand by the wall ( 22 ) and on the other hand from the front side ( 26 ) is limited. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verschiebens des Verstellelements (24) wenigstens ein Umgehungskanal (44) der Turbine (10), über welchen das Turbinenrad (16) von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen ist, fluidisch freigebbar und fluidisch versperrbar ist.Turbine according to claim 1, characterized in that by means of the displacement of the adjusting element ( 24 ) at least one bypass channel ( 44 ) of the turbine ( 10 ) over which the turbine wheel ( 16 ) is to bypass at least a portion of the exhaust gas, fluidly releasable and fluidic lockable. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (16) wenigstens eine Anströmkante (34) aufweist, über welche das Turbinenrad (16) von dem den Strömungsquerschnitt (b3) durchströmenden Abgas anströmbar ist, wobei die Anströmkante (34) wenigstens einen Längenbereich (36) aufweist, der mit einer Ebene, welche sich zwischen der Axialrichtung und der Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet ist, und bezüglich der Axialrichtung des Turbinenrads (16) einen von 0 Grad unterschiedlichen ersten Winkel (βφ_ax) einschließt.Turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the turbine wheel ( 16 ) at least one leading edge ( 34 ), over which the turbine wheel ( 16 ) of which the flow cross-section (b3) flowing through the exhaust gas can be flown, wherein the leading edge ( 34 ) at least one length range ( 36 ) formed with a plane which is formed extending between the axial direction and the circumferential direction, and with respect to the axial direction of the turbine wheel ( 16 ) includes a first angle (β φ_ax ) different from 0 degrees. Turbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (βφ_ax) in einem Bereich von einschließlich –45 Grad bis einschließlich +45 Grad liegt.A turbine according to claim 3, characterized in that the first angle (β φ_ax ) is in a range of -45 degrees inclusive to +45 degrees inclusive. Turbine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenbereich (36) mit der Drehachse (18) einen von 0 Grad unterschiedlichen, zweiten Winkel (βr_ax) einschließt.Turbine according to one of claims 3 or 4, characterized in that the length range ( 36 ) with the axis of rotation ( 18 ) includes a second angle (β r - max ) different from 0 degrees. Turbine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenbereich (36) der Anströmkante (34) zumindest bereichsweise bogenförmig oder gerade verläuft.Turbine according to one of claims 3 to 5, characterized in that the length range ( 36 ) of the leading edge ( 34 ) at least partially arcuate or straight. Turbine nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 6 in dessen Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Längenbereich (36) der Anströmkante (34) wenigstes ein weiterer Längenbereich (38) der Anströmkante (34) anschließt, welcher sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse (18) erstreckt.Turbine according to claim 5 or according to claim 6 in the back reference to claim 5, characterized in that the length range ( 36 ) of the leading edge ( 34 ) at least one further length range ( 38 ) of the leading edge ( 34 ), which is at least substantially parallel to the axis of rotation ( 18 ).
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