Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Baukastensystem für eine solche Turbine.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claim 1 and to a modular system for such a turbine.
Aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, jeweilige Verbrennungskraftmaschinen zum Antreiben der Kraftwagen mit einem Aufladesystem auszustatten. Ein solches Aufladesystem dient zum Versorgen der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft. Dazu umfasst das Aufladesystem wenigstens einen Abgasturbolader mit zumindest einer Turbine, mittels welcher ein Verdichter des Abgasturboladers antreibbar ist. Der Verdichter dient zum Verdichten der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft. Durch die fortwährende Verschärfung von Emissionsgrenzwerten, insbesondere hinsichtlich NOx- und Rußemissionen, ergibt sich eine starke Beeinflussung der Konzeption solcher Aufladesysteme. Durch wachsende Anforderungen an die Ladedruckbereitstellung im Zusammenspiel mit hohen AGR-Raten insbesondere über mittleren Lastbereichen bis hin zur Volllast der Verbrennungskraftmaschine ergibt sich mehr und mehr eine Tendenz, die Turbinen geometrisch zu verkleinern. Dies bedeutet, dass die Turbinen mit relativ kleinen, von Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitten ausgestattet werden. Geforderte, hohe Turbinenleistungen werden also durch eine Steigerung der Aufstaufähigkeit bzw. durch eine Reduktion der Schluckfähigkeit der Turbinen im Zusammenspiel mit der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine realisiert.From serial production it is known to equip respective internal combustion engines for driving the motor vehicles with a charging system. Such a charging system serves to supply the respective internal combustion engine with compressed air. For this purpose, the charging system comprises at least one exhaust gas turbocharger with at least one turbine, by means of which a compressor of the exhaust gas turbocharger is drivable. The compressor is used for compressing the air supplied to the internal combustion engine. The continuous tightening of emission limit values, in particular with regard to NO x and soot emissions, has a strong influence on the design of such charging systems. Due to growing demands on the boost pressure provision in conjunction with high EGR rates, especially over medium load ranges up to the full load of the internal combustion engine is more and more a tendency to reduce the size of the turbines geometrically. This means that the turbines are equipped with relatively small flow cross-sections through which exhaust gas can flow. Demanded, high turbine performance is thus realized by increasing the Aufstaufähigkeit or by reducing the absorption capacity of the turbines in interaction with the associated internal combustion engine.
Des Weiteren wird das Eintrittsdruckniveau der jeweiligen Turbine durch den Gegendruck eines stromab der Turbine gegebenenfalls vorgesehenen Rußfilters weiter nach oben getrieben, wodurch die Turbine nochmals zu kleineren Werten hinsichtlich des Strömungsquerschnitts ausgelegt werden muss, um die Leistungsanforderungen auf der Verdichterseite für die Luft-Abgas-Lieferung befriedigen zu können. Dies geht jedoch mit der Verringerung des Wirkungsgrads einher.Furthermore, the inlet pressure level of the respective turbine is further driven upwards by the backpressure of a soot filter provided downstream of the turbine, whereby the turbine again has to be designed for smaller flow cross sectional area requirements for the compressor exhaust side air exhaust delivery requirements to be able to satisfy. However, this is accompanied by the reduction of the efficiency.
Um eine vorteilhafte Agilität und somit sehr gute Fahrbarkeit der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, insbesondere bei dem Einsatz von Aufladesystemen für die Aufladung von PKW-Otto-Motoren, sind einfache Variabilitäten vorteilhaft, welche auch bei hohen Temperaturen eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Mittels einer solchen Variabilität können Strömungsbedingungen stromab und/oder stromauf eines jeweiligen Turbinenrads der Turbine beeinflusst werden. Insbesondere ist es möglich, mittels einer solchen Variabilität einen engsten Strömungsquerschnitt stromauf des Turbinenrads und/oder stromab des Turbinenrads variabel einstellen zu können. Hierzu umfasst die Variabilität beispielsweise eine sogenannte Verstellmimik zum Verstellen wenigstens eines entsprechenden Einstellelements. Wünschenswert ist es diesbezüglich, interne Abgas-Leckagen der Variabilitäten gering zu halten, so dass wirkungsgradgünstige Beschleunigungsphasen von jeweiligen Rotoren der Abgasturbolader realisiert werden können.In order to realize an advantageous agility and thus very good driveability of the internal combustion engine, in particular in the use of supercharging systems for the supercharging of passenger car Otto engines, simple variations are advantageous, which have high reliability even at high temperatures. By means of such variability, flow conditions downstream and / or upstream of a respective turbine wheel of the turbine can be influenced. In particular, it is possible by means of such variability to be able to variably set a narrowest flow cross-section upstream of the turbine wheel and / or downstream of the turbine wheel. For this purpose, the variability includes, for example, a so-called Verstellmimik for adjusting at least one corresponding adjusting element. It is desirable in this respect to keep internal exhaust gas leakage of the variability low, so that low-efficiency acceleration phases of respective rotors of the exhaust gas turbocharger can be realized.
Um die geschilderten, hohen Anforderungen befriedigen zu können, ist es bekannt, zweiflutige, asymmetrische Turbinen zu verwenden. Eine solche Turbine umfasst ein Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum für ein um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und wenigstens zwei in axialer Richtung des Turbinenrads zumindest teilweise aufeinanderfolgende und über jeweilige, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Düsenquerschnitte in den Aufnahmeraum mündende Zuführkanäle aufweist. Eine solche Turbine wird üblicherweise auch als Zwillingsstromturbine bezeichnet, wobei die sich Düsenquerschnitte in axialer Richtung zumindest teilweise gegenseitig überlappen können. Bei üblichen Auslegungsrandbedingungen, die auch vom Nennpunkt der Verbrennungskraftmaschine her von der Ladungswechselseite und Verbrauchsseite definiert werden, kann also bei einer asymmetrischen, zweiflutigen und beispielsweise als Festgeometrie-Turbine ausgebildeten Turbine der untere Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der AGR-Rate und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht optimal bedient werden, wenn der Nennpunkt ohne eine den Wirkungsgrad negativ beeinflussende, sogenannte Abblasung stromauf der Turbine ladungswechselgünstig gefahren werden soll. Eine Festgeometrie-Turbine ist dabei hinsichtlich ihrer Turbinengeometrie fest, d. h. nicht einstellbar bzw. veränderbar.In order to meet the described, high demands, it is known to use double-flow, asymmetric turbines. Such a turbine comprises a turbine housing, which has a receiving space for a turbine wheel rotatable about an axis of rotation relative to the turbine housing and at least two feed channels opening at least partially in the axial direction of the turbine wheel and opening into the receiving space via respective nozzle cross-sections arranged side by side in the axial direction. Such a turbine is usually also referred to as a twin-flow turbine, wherein the nozzle cross sections in the axial direction can at least partially overlap one another. In the case of the usual design boundary conditions, which are also defined by the nominal point of the internal combustion engine from the charge side and consumption side, the lower engine speed range can therefore be determined in terms of EGR rate and air-fuel ratio in an asymmetric, double-flow turbine designed as a solid geometry turbine, for example. Ratio can not be optimally operated when the nominal point without a negative impact on the efficiency influencing so-called blowdown upstream of the turbine is to be driven charge-favorable. A solid geometry turbine is fixed with respect to its turbine geometry, d. H. not adjustable or changeable.
Als Abblasung wird üblicherweise das Umgehen des Turbinenrads von Abgas bezeichnet. Zur Realisierung einer solchen Abblasung ist wenigstens ein Umgehungskanal vorgesehen, über den das Turbinenrad von Abgas umgangen werden kann. Das den Umgehungskanal durchströmende Abgas treibt das Turbinenrad nicht an, so dass im Abgas enthaltene Energie auch nicht zum Antreiben des Turbinenrads genutzt werden kann.Blowing is usually referred to as bypassing the turbine wheel of exhaust gas. To realize such a blow-off, at least one bypass channel is provided, via which the turbine wheel can be bypassed by exhaust gas. The exhaust gas flowing through the bypass channel does not drive the turbine wheel, so that energy contained in the exhaust gas can not be used to drive the turbine wheel.
Um das Verhältnis der AGR-Raten zu den notwendigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen in einem besonders großen Betriebsbereich sehr gut einstellen zu können, wäre ein zweiflutiger Turbinentyp hilfreich, der hinsichtlich einer einfachen und robusten Variabilität mit einer geometrischen Anpassbarkeit an die Verbrauchs-, Emissions- und Thermomanagement-Anforderungen zur schnellen Aufwärmung von Abgasnachbehandlungseinrichtungen betreibbar ist.In order to be able to set the ratio of the EGR rates to the necessary air-fuel ratios in a particularly large operating range very well, a double-flow turbine type would be helpful, which would allow a simple and robust variability with a geometrical adaptability to the consumption, emission and thermal management requirements for rapid warm up of exhaust aftertreatment devices is operable.
Die DE 10 2008 039 085 A1 offenbart eine Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum für ein um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und wenigstens zwei in axialer Richtung des Turbinenrads zumindest teilweise aufeinanderfolgende und über jeweilige, in axialer Richtung aufeinanderfolgende Düsenquerschnitt in den Aufnahmeraum mündende Zuführkanäle aufweist. Diese Turbine ist somit als Zwillingsstromturbine ausgebildet.The DE 10 2008 039 085 A1 discloses a turbine for an exhaust gas turbocharger, with a Turbine housing, which has a receiving space for a about a rotational axis relative to the turbine housing rotatable turbine and at least two axially in the axial direction of the turbine at least partially successive and via respective, in the axial direction successive nozzle cross-section opening into the receiving space feed channels. This turbine is thus designed as a twin-flow turbine.
Der CN 202500653 U ist eine sogenannte Segmentturbine als bekannt zu entnehmen, bei welcher die Zuführkanäle in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang hintereinander in den Aufnahmeraum münden. Mit anderen Worten sind die Düsenquerschnitte nicht in axialer Richtung, sondern in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang aufeinanderfolgend angeordnet.Of the CN 202500653 U a so-called segment turbine is to be taken as known, in which the feed channels open in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference one behind the other into the receiving space. In other words, the nozzle cross sections are arranged not successively in the axial direction, but in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference.
Die DE 10 2006 051 628 A1 offenbart einen Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse und einem Laufzeug, wobei das Gehäuse einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und das Laufzeug ein Turbinenrad und eine mit dem Turbinenrad drehfest verbundene Welle mit einer Drehachse aufweist. Das Turbinenrad ist im Abgasführungsabschnitt drehbar gelagert. Das Turbinenrad ist von Abgas beaufschlagbar. Im Abgasführungsabschnitt ist eine Leitvorrichtung zur Änderung der Beaufschlagung des Turbinenrades durch das Abgas angeordnet. Die Leitvorrichtung weist einen in Richtung der Drehachse verstellbaren Axialschieber auf, wobei der Leitvorrichtung eine Verstellvorrichtung mit einer Verstellgabel zugeordnet ist. Dabei ist ein Führungselement vorgesehen, welches sich in Richtung der Drehachse erstreckt, wobei die Verstellgabel entlang des Führungselements translatorisch bewegbar ausgestaltet ist.The DE 10 2006 051 628 A1 discloses an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, comprising a housing and a running tool, wherein the housing has a flow-through exhaust guide section and the running tool has a turbine wheel and a shaft rotatably connected to the turbine with a rotational axis. The turbine wheel is rotatably mounted in the exhaust gas guide section. The turbine wheel can be acted upon by exhaust gas. In the exhaust gas guide portion, a guide device for changing the application of the turbine wheel is arranged by the exhaust gas. The guide device has an adjustable in the direction of the axis of rotation axial slide, wherein the guide device is associated with an adjusting device with an adjustment fork. In this case, a guide element is provided, which extends in the direction of the axis of rotation, wherein the adjusting fork along the guide element is designed to be translationally movable.
Die WO 2010/068557 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einer Turbine, die eine variable Turbinengeometrie aufweist. Zur Realisierung der variablen Turbinengeometrie sind jeweilige Leitschaufeln vorgesehen, welche um jeweilige Drehachsen relativ zum Turbinengehäuse drehbar sind, wobei diese Drehachsen in radialer Richtung von der Drehachse des Turbinenrads nach außen hin beabstandet sind.The WO 2010/068557 A1 discloses an exhaust gas turbocharger with a turbine having a variable turbine geometry. In order to realize the variable turbine geometry, respective guide vanes are provided, which are rotatable about respective axes of rotation relative to the turbine housing, wherein these axes of rotation are spaced in the radial direction from the axis of rotation of the turbine wheel to the outside.
Schließlich offenbart auch die WO 2012/170754 A1 eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie, welche ebenso durch um jeweilige Drehachsen relativ zum Turbinengehäuse drehbare Leitschaufeln gebildet ist.Finally, also reveals the WO 2012/170754 A1 a turbine with variable turbine geometry, which is also formed by about respective axes of rotation rotatable relative to the turbine housing vanes.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine der eingangs genannten Art sowie ein Baukastensystem für eine Turbine bereitzustellen, mittels welchen sich ein besonders effizienter und robuster Betrieb der Turbine realisieren lässt.It is an object of the present invention to provide a turbine of the aforementioned type and a modular system for a turbine, by means of which a particularly efficient and robust operation of the turbine can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Turbine für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Baukastensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen 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 and by a modular system having the features of patent claim 10. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Turbine für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter sowie auch bei hohen Abgastemperaturen besonders robuster Betrieb der Turbine realisierbar ist, ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, welche wenigstens einen um die Drehachse des Turbinenrads relativ zum Turbinengehäuse verschiebbaren, ersten Versperrkörper zum Einstellen eines ersten der Düsenquerschnitte und wenigstens einen um die Drehachse relativ zum Turbinengehäuse verschiebbaren und in axialer Richtung auf den ersten Versperrkörper folgenden, zweiten Versperrkörper zum Einstellen des zweiten Düsenquerschnitts umfasst.In order to further develop a turbine for an exhaust gas turbocharger of the kind indicated in the preamble of patent claim 1 such that a particularly efficient and particularly robust operation of the turbine is possible even at high exhaust gas temperatures, an adjusting device is provided which at least one about the axis of rotation of the turbine wheel relative to the turbine housing displaceable, first Versperrkörper for adjusting a first of the nozzle cross sections and at least one about the rotational axis relative to the turbine housing displaceable and in the axial direction following the first Versperrkörper, second Verperrkörper for adjusting the second nozzle cross section comprises.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Versperrkörper bzw. die Düsenquerschnitte in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang nicht versetzt zueinander, d. h. relativ zueinander nicht versetzt und angeordnet sind, so dass sich die Versperrkörper bzw. die Düsenquerschnitte in axialer Richtung gegenseitig vollständig überlappen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Düsenquerschnitte bzw. die Versperrkörper in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass sie sich in axialer Richtung teilweise gegenseitig überlappen oder dass sie sich in axialer Richtung nicht gegenseitig überlappen, also überlappungsfrei zueinander angeordnet sind. Die Turbine ist dabei als Mehrsegment-Turbine ausgebildet, bei welcher die Düsenquerschnitte nicht in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang aufeinanderfolgend bzw. hintereinander nach Art einer Mehrsegment-Turbine, sondern in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.It can be provided that the Versperrkörper or nozzle cross sections in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference not offset from each other, d. H. are not offset and arranged relative to each other, so that the Versperrkörper or the nozzle cross sections completely overlap each other in the axial direction. Alternatively it can be provided that the nozzle cross-sections or the Versperrkörper circumferentially of the turbine over the circumference are arranged offset from one another in such a way that they partially overlap each other in the axial direction or that they do not overlap each other in the axial direction, so are arranged without overlapping each other , The turbine is designed as a multi-segment turbine, in which the nozzle cross sections are not arranged sequentially in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference or successively in the manner of a multi-segment turbine, but in the axial direction.
Durch den Einsatz einer solchen Zwillingsstromturbine und der Verstelleinrichtung mit den jeweiligen Versperrkörpern zum jeweiligen Einstellen der Düsenquerschnitte kann die zweiflutige Turbine zumindest im Wesentlichen optimal an unterschiedliche Betriebspunkte einer zugehörigen Verbrennungskraftmaschine und somit an unterschiedliche, die Zuführkanäle durchströmende Abgasmassenströme angepasst werden, so dass die Turbine eine besonders vorteilhafte Anpassbarkeit an unterschiedliche Verbrauchs-, Emissions- und Thermomanagement-Anforderungen aufweist. Infolge ihrer besonders flexiblen Anpassbarkeit kann die Turbine besonders effizient auch bei unterschiedlichen Abgasmassenströmen, d. h. bei sehr hohen als auch bei demgegenüber geringen Abgasmassenströmen betrieben werden.By using such a twin-flow turbine and the adjusting device with the respective locking bodies for respectively adjusting the nozzle cross-sections, the twin-flow turbine can be adapted at least substantially optimally to different operating points of an associated internal combustion engine and thus to different exhaust gas mass flows flowing through the supply channels, so that the turbine has a particularly has advantageous adaptability to different consumption, emission and thermal management requirements. Due to its particularly flexible adaptability, the turbine can be particularly efficient even with different Exhaust gas mass flows, ie operated at very high and in contrast to low exhaust gas mass flows.
Die Verstelleinrichtung mit den Versperrkörpern ist als sogenannter Zungenschieber ausgebildet. Ein solcher Zungenschieber weist eine sehr hohe Robustheit insbesondere gegenüber hohen Abgastemperaturen auf. Mit anderen Worten kann auch bei hohen Abgastemperaturen ein Verklemmen und/oder eine anderweitige Fehlfunktion des Zungenschiebers auf einfache Weise vermieden werden, so dass die Turbine in einem sehr großen Abgastemperaturbereich, in welchem es zu sehr unterschiedlichen Abgastemperaturen mit damit einhergehenden Wärmedehnungen kommt, betrieben und an die unterschiedlichen Abgasmassenströme angepasst werden kann. Durch den Einsatz der jeweiligen Versperrkörper ist darüber hinaus ein besonders bedarfsgerechtes Einstellen der jeweiligen Düsenquerschnitte möglich.The adjustment with the Versperrkörpern is designed as a so-called tongue slider. Such a tongue slider has a very high robustness, especially against high exhaust gas temperatures. In other words, jamming and / or other malfunction of the tongue slider can be avoided in a simple manner, even at high exhaust gas temperatures, so that the turbine in a very large exhaust gas temperature range, in which there are very different exhaust gas temperatures with associated thermal expansion, operated and on the different exhaust gas mass flows can be adjusted. Through the use of the respective Versperrkörper beyond a particularly needs-based adjustment of the respective nozzle cross-sections is possible.
Die Zwillingsstromturbine weist gegenüber einer Mehrsegmentturbine Vorteile hinsichtlich einer geringeren mechanischen Belastung des Turbinenrads auf. Die vorzugsweise langen und beispielsweise als Spiralkanäle ausgebildeten Zuführkanäle der Zwillingsstromturbine führen gegenüber den Mehrsegmentturbinen zu geringeren Druckpulsationen auf die Beschaufelung des Turbinenrads, wodurch der Aufwand für die Sicherstellung der mechanischen Funktionalität des Turbinenrads und der Turbine insgesamt gering gehalten werden kann. Die Turbine ist somit auch besonders kostengünstig herstellbar.The twin-flow turbine has advantages over a multi-segment turbine in terms of a lower mechanical load on the turbine wheel. The feed ducts of the twin-flow turbine, which are preferably long and, for example, designed as spiral passages, lead to lower pressure pulsations with respect to the multi-segment turbines on the blading of the turbine wheel, whereby the expense for ensuring the mechanical functionality of the turbine wheel and the turbine can be kept low overall. The turbine is thus also particularly inexpensive to produce.
Die Zuführkanäle sind beispielsweise als Spiralkanäle ausgebildet. Ein solcher Spiralkanal erstreckt sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig. Eine jeweilige, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verlaufende Erstreckung der Zuführkanäle bzw. der Spiralkanäle wird dabei üblicherweise auch als Umschlingungswinkel bezeichnet.The feed channels are formed for example as spiral channels. Such a spiral channel extends in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference at least substantially helically. A respective extent of the feed channels or the spiral channels running in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference is usually referred to as the wrap angle.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Versperrkörper voneinander unterschiedlich. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Versperrkörper hinsichtlich ihrer jeweiligen, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verlaufenden Erstreckung und/oder hinsichtlich ihrer jeweiligen Position in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang relativ zum Turbinengehäuse und/oder hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnittsprofils voneinander unterschiedlich sind. Hierdurch ist eine besonders bedarfsgerechte, jeweilige Einstellung des jeweiligen Düsenquerschnitts realisierbar. Mit anderen Worten kann die Einstellung des jeweiligen Düsenquerschnitts an den Zweck des jeweiligen Zuführkanals angepasst werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the Versperrkörper are different from each other. This is to be understood in particular that the blocking bodies are different from one another with respect to their respective extent extending in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference and / or with regard to their respective position in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference relative to the turbine housing and / or with regard to their respective cross-sectional profile. In this way, a particularly needs-based, respective adjustment of the respective nozzle cross section can be realized. In other words, the setting of the respective nozzle cross section can be adapted to the purpose of the respective feed channel.
Vorzugsweise sind die Zuführkanäle insbesondere hinsichtlich ihres jeweiligen, von Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitts zueinander asymmetrisch ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können die Zuführkanäle auch hinsichtlich eines jeweiligen Verlaufs, insbesondere Spiralverlaufs, asymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Dieser Verlauf bzw. Spiralverlauf erstreckt sich dabei von einem jeweiligen Abgaseintritt des jeweiligen Zuführkanals bis hin zu dem jeweiligen Düsenquerschnitt. Durch diese asymmetrische Ausgestaltung können die Zuführkanäle auf einen jeweiligen, zu erfüllenden Zweck hin optimiert werden. Hierbei hat ein erster der Zuführkanäle beispielsweise den Zweck, ein vorteilhaftes Aufstauverhalten aufzuweisen, um somit auch besonders hohe AGR-Raten bereitstellen bzw. realisieren zu können. Der andere Zuführkanal erfüllt im Gegensatz dazu beispielsweise den Zweck, ein gewünschtes und vorteilhaftes Kraftstoff-Luft-Verhältnis in wenigstens einem Brennraum, insbesondere in Form eines Zylinders, der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis wird üblicherweise mit λ bezeichnet.Preferably, the feed channels are asymmetrical to one another, in particular with regard to their respective flow cross-section through which exhaust gas can flow. Alternatively or additionally, the feed channels may also be designed asymmetrically with respect to a respective course, in particular a spiral course. This course or spiral course extends from a respective exhaust gas inlet of the respective feed channel up to the respective nozzle cross section. As a result of this asymmetrical design, the feed channels can be optimized for a particular purpose to be fulfilled. Here, a first of the feed channels, for example, the purpose of having an advantageous Aufstauverhalten so as to provide or realize particularly high EGR rates. By contrast, the other supply channel fulfills, for example, the purpose of being able to realize a desired and advantageous fuel / air ratio in at least one combustion chamber, in particular in the form of a cylinder, of the associated internal combustion engine. The fuel-air ratio is usually denoted by λ.
Sind die beiden Versperrkörper beispielsweise hinsichtlich ihres jeweiligen Profilquerschnitts zumindest im Wesentlichen gleich ausgestaltet und hinsichtlich eines jeweiligen, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang ersten Endes bzw. hinsichtlich einer jeweiligen, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang ersten Spitze auf gleicher Höhe angeordnet, so können sich die Versperrkörper insbesondere hinsichtlich ihrer jeweiligen, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verlaufenden Erstreckung voneinander unterscheiden. Dadurch sind jeweilige, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang von dem jeweiligen ersten Ende beabstandete, zweite Enden bzw. Spitzen der Versperrkörper in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang auf voneinander unterschiedlichen Höhen angeordnet. Mit anderen Worten erstreckt sich einer der Versperrkörper ausgehend von den jeweiligen, ersten Enden in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang weiter als der andere Versperrkörper. Dies bedeutet, dass sich die jeweiligen, zweiten Enden bzw. Spitzen der Versperrkörper in voneinander unterschiedlichen Winkellagen befinden.If, for example, the two locking bodies are at least substantially identical with regard to their respective profile cross section and are arranged at the same height with respect to a respective first end in the circumferential direction of the turbine wheel or at the same height over the circumference of the turbine wheel over the circumference thereof the Versperrkörper differ from each other in particular with respect to their respective extending in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference extent. As a result, respective, in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference from the respective first end spaced, second ends or tips of the Versperrkörper are arranged in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference at different heights. In other words, one of the Versperrkörper extends from the respective first ends in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference further than the other Versperrkörper. This means that the respective, second ends or tips of the Versperrkörper are in different angular positions.
Diese unterschiedlichen Winkellagen können – wenn die Versperrkörper beispielsweise den gleichen Profilquerschnitt und die gleiche Erstreckung aufweisen – beispielsweise auch dadurch realisiert werden, dass die Versperrkörper in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang versetzt zueinander angeordnet sind. Somit überdecken sich die Versperrkörper in axialer Richtung des Turbinenrads gegenseitig in einem jeweiligen Teilbereich, während sie in einem jeweiligen, weiteren Teilbereich in axialer Richtung überdeckungsfrei zueinander angeordnet sind.These different angular positions can - if the Versperrkörper example, the same profile cross-section and the same extent - be realized, for example, also in that the Versperrkörper circumferentially of the turbine wheel are arranged offset from each other over its circumference. Thus, the Versperrkörper overlap each other in the axial direction of the turbine wheel in a respective sub-area, while in a respective, further sub-area in Axial direction are arranged without overlap each other.
Die Versperrkörper können jedoch auch gleiche oder voneinander unterschiedliche Erstreckungen bzw. Längen und/oder gleiche voneinander unterschiedliche Profilierungen bzw. Profilquerschnitt, d. h. Außenkonturen, aufweisen.However, the Versperrkörper can also the same or different from each other extensions or lengths and / or the same different profiles or profile cross-section, d. H. Outer contours.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Versperrkörper mit einem Koppelelement verbunden, über welches die Versperrkörper gleichzeitig um die Drehachse relativ um Turbinengehäuse verschiebbar sind. Die beiden Versperrkörper können somit über das Koppelelement miteinander verbunden sein und über das Koppelelement gemeinsam mittels eines Aktors relativ zum Turbinengehäuse bewegt werden. Hierdurch können die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Turbine gering gehalten werden. Bei dem Koppelelement handelt es sich beispielsweise um einen Ring, welcher sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang erstreckt und in axialer Richtung zwischen den Versperrkörpern angeordnet ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the Versperrkörper are connected to a coupling element, via which the Versperrkörper are simultaneously displaceable relative to the rotational axis relative to the turbine housing. The two Versperrkörper can thus be connected to each other via the coupling element and are moved via the coupling element together by means of an actuator relative to the turbine housing. As a result, the number of parts, the weight and the cost of the turbine can be kept low. The coupling element is, for example, a ring, which extends in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference and is arranged in the axial direction between the two locking bodies.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zum gegenseitigen Abdichten der Zuführkanäle wenigstens ein einerseits am Koppelelement und andererseits an einer die Zuführkanäle zumindest in einem Teilbereich fluidisch voneinander trennenden Wandung des Turbinengehäuses abgestütztes Dichtungselement vorgesehen ist. Bei dem Dichtungselement kann es sich beispielsweise um einen Kolbenring handeln, so dass eine kostengünstige und effektive Abdichtung gewährleistet ist. Durch die Abdichtung kann eine gegenseitige Beeinflussung der Zuführkanäle vermieden oder zumindest gering gehalten werden, was dem effizienten Betrieb der Turbine zugutekommt.It has proven to be particularly advantageous if, for mutual sealing of the feed channels, at least one sealing element supported on the coupling element on the one hand and on the wall of the turbine housing fluidically separated from one another at least in a partial region is provided. The sealing element may be, for example, a piston ring, so that a cost effective and effective seal is ensured. By sealing mutual interference of the feed channels can be avoided or at least kept low, which benefits the efficient operation of the turbine.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Düsenquerschnitte in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang zueinander versetzt angeordnet sind. Hierbei können die Düsenquerschnitte in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang derart relativ zueinander versetzt angeordnet sein, dass sie sich in axialer Richtung nicht gegenseitig überlappen, d. h. überlappungsfrei zueinander angeordnet sind. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass sich die Düsenquerschnitte in axialer Richtung in einem jeweiligen Teilbereich gegenseitig überlappen. Durch diese Versetzung der Düsenquerschnitte relativ zueinander kann das Turbinenrad von dem Abgas besonders gut angetrieben werden und insbesondere auch dann, wenn die Zuführkanäle – wie oben geschildert – für voneinander unterschiedliche Zwecke verwendet werden.It has proven to be particularly advantageous if the nozzle cross-sections are arranged offset from each other in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. In this case, the nozzle cross-sections in the circumferential direction of the turbine wheel can be arranged offset relative to one another over its circumference such that they do not overlap one another in the axial direction, ie. H. are arranged without overlap each other. Alternatively, it may be provided that the nozzle cross sections overlap each other in the axial direction in a respective subregion. By this displacement of the nozzle cross-sections relative to one another, the turbine wheel can be driven particularly well by the exhaust gas and, in particular, even if the feed channels are used for mutually different purposes, as described above.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der jeweilige Versperrkörper in einer Stellung, insbesondere in einer Zwischenstellung, welche bezogen auf einen Verstellbereich des jeweiligen Versperrkörpers in der Mitte zwischen einer den jeweiligen Düsenquerschnitt maximal öffnenden Offenstellung und einer den jeweiligen Düsenquerschnitt maximal verengenden Schließstellung liegt, in radialer Richtung des Turbinenrads nach außen zumindest in einem Teilbereich durch eine den zum jeweiligen Versperrkörper gehörenden Zuführkanal in radialer Richtung nach innen zumindest teilweise begrenzende Wandung des Turbinengehäuses überdeckt, wobei dieser Teilbereich eine in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verlaufende Erstreckung aufweist und wobei der jeweilige Verstellbereich, über welchen der jeweilige Versperrkörper verschiebbar ist, zumindest das Zweifache der Erstreckung des Teilbereichs ist. Hierdurch kann die Turbine besonders gut und flexibel an unterschiedliche Abgasmassenströme angepasst werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the respective Versperrkörper in a position, in particular in an intermediate position, which is based on an adjustment of the respective Versperrkörpers in the middle between a maximum opening of the respective nozzle cross-section open position and a maximum cross-sectional area of the respective nozzle cross-section, in Radial direction of the turbine wheel to the outside at least in a sub-area covered by a belonging to the respective Versperrkörper feed channel in the radial direction inwardly at least partially bounding wall of the turbine housing, said subregion has a circumferential extent of the turbine wheel over its circumference extending extension and wherein the respective adjustment , over which the respective locking body is displaceable, is at least twice the extent of the partial area. As a result, the turbine can be adapted particularly well and flexibly to different exhaust gas mass flows.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Erstreckung des jeweiligen Teilbereichs, d. h. die Erstreckung der Überdeckung zumindest 10% eines jeweiligen, in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang verlaufenden Umschlingungswinkels des entsprechenden Zuführkanals beträgt. Auch hierdurch ist die Turbine besonders vorteilhaft an unterschiedliche Abgasmassenströme einstellbar. Darüber hinaus ist dadurch eine besonders hohe Schluckfähigkeit der Turbine realisierbar, so dass beispielsweise eine sehr hohe Durchsatzspreizung realisiert werden kann.Another embodiment is characterized in that the extent of the respective subregion, i. H. the extent of the overlap amounts to at least 10% of a respective wrap angle of the corresponding feed channel running in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. This also makes the turbine particularly advantageous to different exhaust gas mass flows adjustable. In addition, a particularly high absorption capacity of the turbine can be realized, so that, for example, a very high throughput spread can be realized.
Zur Erfindung gehört auch ein Baukastensystem für eine Turbine eines Abgasturboladers. Das Baukastensystem umfasst wenigstens ein Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum für ein um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und wenigstens zwei in axialer Richtung des Turbinenrads zumindest teilweise aufeinanderfolgende und über jeweilige, in axialer Richtung aufeinanderfolgende Düsenquerschnitte in den Aufnahmeraum mündende Zuführkanäle aufweist. Die Turbine ist somit nach Art einer Zwillingsstromturbine ausgebildet bzw. ausbildbar.The invention also includes a modular system for a turbine of an exhaust gas turbocharger. The modular system comprises at least one turbine housing, which has a receiving space for a about a rotational axis relative to the turbine housing rotatable turbine and at least two axially in the axial direction of the turbine at least partially successive and via respective, in the axial direction successive nozzle cross-sections opening into the receiving space feed channels. The turbine is thus designed or formable in the manner of a twin-flow turbine.
Das Baukastensystem umfasst ferner eine erste Verstelleinrichtung zum Einstellen des jeweiligen Düsenquerschnitts. Darüber hinaus umfasst das Baukastensystem wenigstens eine von der ersten Verstelleinrichtung unterschiedliche, zweite Verstelleinrichtung zum Einstellen des jeweiligen Düsenquerschnitts. Dabei ist wahlweise die erste Verstelleinrichtung oder die zweite Verstelleinrichtung in dem Turbinengehäuse montierbar. Mit anderen Worten kann das Turbinengehäuse wahlweise mit der ersten Verstelleinrichtung oder mit der zweiten Verstelleinrichtung versehen werden. Mittels des Baukastensystems ist es möglich, die Turbine auf einfache und insbesondere modulare Weise an unterschiedliche Zwecke anzupassen, indem je nach Verwendungszweck die erste Verstelleinrichtung oder die zweite Verstelleinrichtung verwendet wird.The modular system further comprises a first adjusting device for adjusting the respective nozzle cross-section. In addition, the modular system comprises at least one second adjusting device, which is different from the first adjusting device, for setting the respective nozzle cross section. Optionally, the first adjusting device or the second adjusting device can be mounted in the turbine housing. In other words, the turbine housing optionally with the first adjustment or with the second Adjustment be provided. By means of the modular system, it is possible to adapt the turbine to different purposes in a simple and, in particular, modular manner, by using the first adjusting device or the second adjusting device, depending on the intended use.
Alternativ oder zusätzlich zu den voneinander unterschiedlichen Verstelleinrichtungen kann das Baukastensystem auch wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Turbinenräder umfassen, wobei wahlweise ein erstes der Turbinenräder oder wahlweise ein zweites der Turbinenräder im Turbinengehäuse anordenbar ist. Die Turbinenräder unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich jeweiliger Radaußenkonturen und/oder hinsichtlich jeweiliger Radaustrittsdurchmesser. Insbesondere unterscheiden sie sich hinsichtlich des sogenannten Trims. Der sogenannte Trim ist dabei ein Verhältnis zwischen einem Radeintrittsdurchmesser und einem Radaustrittsdurchmesser des Turbinenrads.Alternatively or in addition to the mutually different adjustment, the modular system may also comprise at least two mutually different turbine wheels, wherein either a first of the turbine wheels or optionally a second of the turbine wheels in the turbine housing can be arranged. The turbine wheels differ in particular with regard to respective Radaußenkonturen and / or with respect to respective Radaustrittsdurchmesser. In particular, they differ with respect to the so-called Trims. The so-called trim is a ratio between a Radeintrittsdurchmesser and a Radaustrittsdurchmesser the turbine wheel.
Darüber hinaus kann das Baukastensystem wenigstens ein zweites Turbinengehäuse umfassen, welches vom ersten Turbinengehäuse unterschiedlich ausgebildet ist. Insbesondere können sich die Turbinengehäuse hinsichtlich jeweiliger, von Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitte der Zuführkanäle und/oder hinsichtlich der jeweiligen Düsenquerschnitte und/oder hinsichtlich der jeweiligen Umschlingungswinkel der Zuführkanäle voneinander unterscheiden. Hierdurch können auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise unterschiedliche Varianten der Turbine gebildet werden, welche je nach Randbedingungen effizient betreibbar sind sowie einen effizienten Betrieb der jeweils zugeordneten Verbrennungskraftmaschine ermöglichen.In addition, the modular system may include at least a second turbine housing, which is formed differently from the first turbine housing. In particular, the turbine housings can differ from one another with regard to respective flow cross sections of the feed channels through which exhaust gas can flow and / or with regard to the respective nozzle cross sections and / or with regard to the respective wrap angles of the feed channels. As a result, different variants of the turbine can be formed in a simple, time-consuming and cost-effective manner, which can be operated efficiently depending on the boundary conditions and enable efficient operation of the respective associated internal combustion engine.
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 specified 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 für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum für ein um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und wenigstens zwei in axialer Richtung des Turbinenrads zumindest teilweise aufeinanderfolgende und über jeweilige, in axialer Richtung aufeinanderfolgende Düsenquerschnitte in den Aufnahmeraum mündende Zuführkanäle aufweist, wobei eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, welche wenigstens einen um die Drehachse relativ zum Turbinengehäuse verschiebbaren, ersten Versperrkörper zum Einstellen eines ersten der Düsenquerschnitte und wenigstens einen um die Drehachse relativ zum Turbinengehäuse verschiebbaren und in axialer Richtung auf den ersten Versperrkörper folgenden, zweiten Versperrkörper zum Einstellen des zweiten Düsenquerschnitts umfasst; 1 a schematic longitudinal sectional view of a turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, with a turbine housing having a receiving space for a rotational axis relative to the turbine housing rotatable turbine and at least two axially in the axial direction of the turbine at least partially successive and on respective successive in the axial direction nozzle cross-sections in the receiving space opening feed channels, wherein an adjusting device is provided which at least one displaceable about the axis of rotation relative to the turbine housing, the first Versperrkörper for adjusting a first of the nozzle cross-sections and at least one about the axis of rotation relative to the turbine housing displaceable and in the axial direction of the first Versperrkörper , second Verperrkörper for adjusting the second nozzle cross section comprises;
2 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Turbine; 2 a partial cross-sectional view of the turbine;
3 ein Schaubild zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 3 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
4 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 4 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
5 ausschnittsweise eine weitere schematische Querschnittsansicht der Turbine; 5 a detail of another schematic cross-sectional view of the turbine;
6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Turbinenrads gemäß einer ersten Ausführungsform; 6 1, a schematic longitudinal sectional view of the turbine wheel according to a first embodiment;
7 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Turbinenrads gemäß einer zweiten Ausführungsform; 7 a fragmentary schematic longitudinal sectional view of the turbine wheel according to a second embodiment;
8 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Turbinenrads gemäß einer dritten Ausführungsform; 8th 1, a schematic longitudinal sectional view of the turbine wheel according to a third embodiment;
9 ein Schaubild zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 9 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
10 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Beaufschlagung der Turbine gemäß einer ersten Ausführungsform; 10 a diagram illustrating an application of the turbine according to a first embodiment;
11 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Beaufschlagung der Turbine gemäß einer zweiten Ausführungsform; 11 a diagram illustrating an application of the turbine according to a second embodiment;
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 12 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
13 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 13 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
14 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 14 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
15 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 15 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
16 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 16 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
17 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 17 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
18 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 18 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
19 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; und 19 a diagram illustrating different embodiments of the turbine; and
20 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der Turbine; 20 a diagram illustrating different embodiments of the turbine;
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine. Der Abgasturbolader dient dabei zum Versorgen der Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft. Dazu umfasst der Abgasturbolader die Turbine 10 und einen in 1 nicht erkennbaren Verdichter, welcher von der Turbine 10 antreibbar ist. 1 shows in a schematic longitudinal sectional view with a whole 10 designated turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine. The exhaust gas turbocharger serves to supply the internal combustion engine with compressed air. For this purpose, the exhaust gas turbocharger includes the turbine 10 and one in 1 unrecognizable compressor, which from the turbine 10 is drivable.
Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 12, welches in 1 ausschnittsweise zu erkennen ist. Das Turbinengehäuse 12 weist einen Aufnahmeraum 14 auf, in welchem ein Turbinenrad 16 zumindest teilweise aufgenommen ist. Das Turbinenrad 16 ist dabei um eine Drehachse 18 relativ zum Turbinengehäuse 12 drehbar. Das Turbinenrad 16 weist eine im Ganzen mit 20 bezeichnete Beschaufelung auf, von welcher in 1 eine Laufradschaufel 22 zu erkennen ist. Die Laufradschaufel 22 weist eine Eintrittskante 24 auf, welche wiederum eine in axialer Richtung verlaufende, axiale Erstreckung bRAD aufweist, welche somit die Breite der Eintrittskante 24 ist. Die Laufradschaufel 22 weist ferner eine Austrittskante 26 auf. Über die Eintrittskante 24 wird das Turbinenrad 16 von das Turbinengehäuse 12 durchströmendem Abgas der Verbrennungskraftmaschine angeströmt, wobei die Eintrittskante 24 in einem sogenannten Eintrittsbereich 28 des Turbinenrads 16 angeordnet ist. Der Eintrittsbereich 28 und somit die Eintrittskante 24 sind auf einem Eintrittsdurchmesser DE angeordnet.The turbine 10 includes a turbine housing 12 which is in 1 can be seen in sections. The turbine housing 12 has a recording room 14 on which a turbine wheel 16 at least partially included. The turbine wheel 16 is about a rotation axis 18 relative to the turbine housing 12 rotatable. The turbine wheel 16 has a whole with 20 designated blading, from which in 1 an impeller blade 22 can be seen. The impeller blade 22 has an entry edge 24 which in turn has an axial extension b RAD running in the axial direction, which thus has the width of the leading edge 24 is. The impeller blade 22 also has a trailing edge 26 on. About the leading edge 24 becomes the turbine wheel 16 from the turbine housing 12 flowing through exhaust gas of the internal combustion engine, wherein the leading edge 24 in a so-called entry area 28 of the turbine wheel 16 is arranged. The entrance area 28 and thus the leading edge 24 are arranged on an entrance diameter D E.
Die Austrittskante 26 ist einem Austrittsbereich 30 zugeordnet, wobei das Turbinenrad 16 über die Austrittskante 26 von dem Abgas abgeströmt wird. Der Austrittsbereich 30 weist einen Austrittsdurchmesser DA auf. Das Turbinenrad 16 weist einen sogenannten Trim auf, welcher das Verhältnis zwischen dem Eintrittsdurchmesser DE und dem Austrittsdurchmesser DA beschreibt. Mit anderen Worten ergibt sich der Trim zu: The trailing edge 26 is an exit area 30 assigned, the turbine wheel 16 over the trailing edge 26 is discharged from the exhaust gas. The exit area 30 has an exit diameter D A. The turbine wheel 16 has a so-called trim, which describes the relationship between the inlet diameter D E and the outlet diameter D A. In other words, the trim results in:
Das Turbinengehäuse 12 weist einen ersten Zuführkanal 32 auf, welcher als erster Spiralkanal ausgebildet ist. Ferner weist das Turbinengehäuse 12 einen zweiten Zuführkanal 34 auf, welcher als zweiter Spiralkanal ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass sich die Zuführkanäle 32, 34 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig über einen jeweiligen Umschlingungswinkel erstrecken. Der Umschlingungswinkel des ersten Zuführkanals 32 wird auch mit φ10 bezeichnet, während der Umschlingungswinkel des zweiten Zuführkanals 34 mit φ20 bezeichnet wird. Zur Beschreibung eines jeweiligen, von Abgas durchströmbaren Querschnitts der Zuführkanäle 32, 34 wird eine Laufvariable φ verwendet, wobei sich die Laufvariable φ von dem jeweiligen Beginn der Zuführkanäle 32, 34, d. h. bezogen auf den jeweiligen Zuführkanal 32, 34 von dem Wert 0° bis hin zu dem jeweiligen Ende des Zuführkanals 32, 34, d. h. bis zu einem jeweiligen Maximalwert erstreckt.The turbine housing 12 has a first feed channel 32 on, which is designed as a first spiral channel. Furthermore, the turbine housing 12 a second feed channel 34 on, which is designed as a second spiral channel. This means that the feed channels 32 . 34 in the circumferential direction of the turbine wheel 16 extend over the circumference at least substantially spiral over a respective wrap angle. The wrap angle of the first feed channel 32 is also designated by φ 10 , while the wrap angle of the second feed channel 34 is designated by φ 20 . For the description of a respective cross-section of the feed channels through which exhaust gas can flow 32 . 34 a running variable φ is used, wherein the running variable φ from the respective beginning of the feed channels 32 . 34 , ie based on the respective feed channel 32 . 34 from the value 0 ° to the respective end of the feed channel 32 . 34 ie, extends to a respective maximum value.
Dies bedeutet, dass ein jeweiliger Verlauf des jeweiligen Strömungsquerschnitts der Zuführkanäle 32, 34 vom jeweiligen Beginn bis zum jeweiligen Ende in Abhängigkeit von der Laufvariablen φ ausgedrückt werden kann. Der jeweilige Strömungsquerschnitt kann dabei variabel sein, wobei der Strömungsquerschnitt des Zuführkanals 32 mit As1 und der Strömungsquerschnitt des Zuführkanals 34 mit As2 bezeichnet sind. Der Zuführkanal 32 beginnt dabei ab einem sogenannten Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 32, wobei der Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 32 mit As10 oder aber auch mit AS0,λ bezeichnet wird. Der Zuführkanal 32 beginnt ab einem Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 34, wobei der Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 34 mit As2 oder mit AS0,AGR bezeichnet wird.This means that a respective profile of the respective flow cross section of the feed channels 32 . 34 from the respective beginning to the respective end as a function of the variable φ can be expressed. The respective flow cross section can be variable, wherein the flow cross section of the feed channel 32 with As1 and the flow cross-section of the feed channel 34 labeled As2. The feed channel 32 starts from a so-called inlet cross-section of the feed channel 32 , wherein the inlet cross-section of the feed channel 32 with As10 or also with A S0, λ is called. The feed channel 32 starts from an inlet cross-section of the feed channel 34 , wherein the inlet cross-section of the feed channel 34 with As2 or with A S0, AGR is called.
Bezogen auf die Umfangsrichtung des Turbinenrads befindet sich der Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 32 bei einem Winkel φ10, während sich der Eintrittsquerschnitt des Zuführkanals 32 bei einem Winkel φ20 befindet. Dieser Winkel φ10 wird auch als Eintrittswinkel φλ,0 bezeichnet. Der Winkel φ20 wird auch als Eintrittswinkel φAGR,0 bezeichnet. Die Laufvariable φ hat bei dem Eintrittswinkel φ10 den Wert 0°. Ebenso hat die Laufvariable φ bei dem Eintrittswinkel φ20 den Wert 0°. Dies bedeutet, dass die Laufvariable φ jeweils auf den Zuführkanal 32, 34 bezogen wird bzw. werden kann, um diesen an jeder Stelle in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang beschreiben zu können. Bezogen auf den Zuführkanal 32 wird die Laufvariable mit φλ bezeichnet. Bezogen auf den Zuführkanal 43 wird die Laufvariable mit φAGR bezeichnet.Relative to the circumferential direction of the turbine wheel is the inlet cross section of the feed channel 32 at an angle φ 10 , while the inlet cross-section of the feed channel 32 at an angle φ 20 . This angle φ 10 is also referred to as entrance angle φ λ, 0 . The angle φ 20 is also referred to as entrance angle φ AGR, 0 . The running variable φ has the value 0 ° at the entry angle φ 10 . Similarly, the running variable φ at the entrance angle φ 20 has the value 0 °. This means that the running variable φ in each case on the feed channel 32 . 34 is or can be, in order to describe this at any point in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference. Relative to the feed channel 32 the variable is called φ λ . Relative to the feed channel 43 the variable is called φ AGR .
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein jeweiliger Verlauf des jeweiligen Strömungsquerschnitts As1 und As2 folgender Gesetzmäßigkeit gehorcht: As1 = As10·(1 – φλ/φ10)^ex1 und As2 = As20·(1 – φAGR/φ20)^eX2. Preferably, it is provided that a respective profile of the respective flow cross-section As1 and As2 obeys the following law: As1 = AS10 x (1 - φ λ / φ 10) ^ ex1 and As2 = As20 · (1 - φ AGR / φ 20 ) ^ eX2.
Mit anderen Worten wird durch diese Gesetzmäßigkeiten ein jeweiliger Verlauf, insbesondere Spiralenverlauf, der Zuführkanäle 32, 34 für einen jeweiligen Flächenabgriff von noch im Folgenden zu erläuternden Versperrkörpern einer Verstelleinrichtung der Turbine 10 beschrieben. Dabei ist ex1 ein erster Exponent, welcher mindestens den Wert 2 oder größer aufweist. Ferner ist ex2 ein zweiter Exponent, welcher mindestens den Wert 2 oder größer aufweist. Als jeweiliger Exponent ex1 und ex2 kann dabei eine natürliche, positive Zahl verwendet werden, wobei der Exponent ex1 und/oder der Exponent ex2 vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 beträgt. Dabei können die Exponenten ex1 und ex2 gleich oder auch voneinander unterschiedlich sein.In other words, these laws make a respective course, in particular spiral course, of the feed channels 32 . 34 for a respective Flächenabgriff yet to be explained below Versperrkörpern an adjustment of the turbine 10 described. In this case, ex1 is a first exponent which has at least the value 2 or greater. Furthermore, ex2 is a second exponent which has at least the value 2 or greater. In this case, a natural, positive number can be used as the respective exponent ex1 and ex2, the exponent ex1 and / or the exponent ex2 preferably being 2, 3, 4 or 5. The exponents ex1 and ex2 may be the same or different from each other.
Wie aus 1 ferner erkennbar ist, mündet der Zuführkanal 32 mit einer ersten Breite b1 in den Aufnahmeraum 14, während der zweite Zuführkanal 32 mit einer zweiten Breite b2 in den Aufnahmeraum 14 mündet. Somit leiten die Zuführkanäle 32, 34 das Abgas der Verbrennungskraftmaschine zum Turbinenrad 16, welches von dem Abgas angeströmt und dadurch angetrieben wird.How out 1 can also be seen, the feed channel opens 32 with a first width b1 in the receiving space 14 while the second feed channel 32 with a second width b2 in the receiving space 14 empties. Thus, the feed channels lead 32 . 34 the exhaust gas of the internal combustion engine to the turbine wheel 16 which is flowed by the exhaust gas and thereby driven.
Aus 1 ist auch eine Wandung 36 des Turbinengehäuses 12 erkennbar, mittels welcher die Zuführkanäle 32, 34 zumindest in einem Teilbereich fluidisch voneinander getrennt sind. Die Zuführkanäle 32, 34 münden über einen jeweiligen Düsenquerschnitt 38, 40 in den Aufnahmeraum 14. In 1 ist mit b3 eine dritte Breite der Wandung 36 bezeichnet, welche die Wandung 36 auf Höhe der Düsenquerschnitte 38, 40 aufweist. Die Turbine 10 umfasst auch eine Verstelleinrichtung 42, welche als sogenannter Zungenschieber ausgebildet ist. Dieser Zungenschieber ist um die Drehachse 18 relativ zum Turbinengehäuse 12 verschiebbar. Der Zungenschieber bzw. die Verstelleinrichtung 42 umfasst einen ersten Versperrkörper 44 sowie einen zweiten Versperrkörper 46. Die Versperrkörper 44, 46 sind über ein Koppelelement in Form eines Rings 48 miteinander verbunden. Vorzugsweise sind die Versperrkörper 44, 46 und der Ring 48 einstückig miteinander ausgebildet. Dabei kann der Zungenschieber vorzugsweise als Feingussteil ausgebildet sein. Ausgehend von der Höhe der Düsenquerschnitte 38, 40 in radialer Richtung des Turbinenrads 16 nach innen verjüngt sich der Ring 48, so dass er auf Seiten des Turbinenrads 16 eine vierte Breite b4 aufweist, welche wesentlich geringer ist als die Breite b3 auf Seiten der Wandung 36.Out 1 is also a wall 36 of the turbine housing 12 recognizable, by means of which the feed channels 32 . 34 are fluidly separated from each other at least in a partial area. The feed channels 32 . 34 lead through a respective nozzle cross-section 38 . 40 in the recording room 14 , In 1 with b3 is a third width of the wall 36 denotes which the wall 36 at the height of the nozzle cross sections 38 . 40 having. The turbine 10 also includes an adjustment 42 , which is designed as a so-called tongue slider. This tongue slider is about the axis of rotation 18 relative to the turbine housing 12 displaceable. The tongue slider or the adjusting device 42 includes a first locking body 44 and a second locking body 46 , The locking bodies 44 . 46 are via a coupling element in the form of a ring 48 connected with each other. Preferably, the Versperrkörper 44 . 46 and the ring 48 formed integrally with each other. In this case, the tongue slider may preferably be formed as a precision casting. Starting from the height of the nozzle cross sections 38 . 40 in the radial direction of the turbine wheel 16 the ring tapers inwards 48 so that he is on the side of the turbine wheel 16 a fourth width b4, which is substantially smaller than the width b3 on the side of the wall 36 ,
Infolge ihrer Verbindung werden die Versperrkörper 44, 46 simultan, d. h. gleichzeitig um die Drehachse 18 relativ zum Turbinengehäuse 12 verschoben. Durch Drehen der Versperrkörper 44, 46 kann der jeweilige Düsenquerschnitt 38, 40 eingestellt werden. Mit anderen Worten ist ein jeweiliger Wert der Düsenquerschnitte 38, 40 durch Drehen der Versperrkörper 44, 46 um die Drehachse 18 relativ zum Turbinengehäuse 12 variabel einstellbar.As a result of their connection, the Versperrkörper 44 . 46 simultaneously, ie simultaneously around the axis of rotation 18 relative to the turbine housing 12 postponed. By turning the locking bodies 44 . 46 can the respective nozzle cross section 38 . 40 be set. In other words, a respective value of the nozzle cross sections 38 . 40 by turning the locking bodies 44 . 46 around the axis of rotation 18 relative to the turbine housing 12 variably adjustable.
Wie aus 1 erkennbar ist, dient dabei der erste Versperrkörper 44 zum Einstellen des ersten Düsenquerschnitts 38, während der zweite Versperrkörper 46 zum Einstellen des zweiten Düsenquerschnitts 40 dient. Eine Einstellung des zweiten Düsenquerschnitts 40 mittels des ersten Versperrkörpers 44 ist ebenso wenig möglich wie eine Einstellung des ersten Düsenquerschnitts 38 mittels des zweiten Versperrkörpers 46.How out 1 is recognizable, serves the first Versperrkörper 44 for adjusting the first nozzle cross-section 38 while the second locking body 46 for adjusting the second nozzle cross-section 40 serves. An adjustment of the second nozzle cross-section 40 by means of the first locking body 44 is just as impossible as an adjustment of the first nozzle cross-section 38 by means of the second locking body 46 ,
Darüber hinaus ist aus 1 erkennbar, dass die Zuführkanäle 32, 34 in axialer Richtung des Turbinenrads 16 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Demzufolge sind auch die Düsenquerschnitte 38, 40 in axialer Richtung aufeinanderfolgend, d. h. nebeneinander, angeordnet. Die Turbine 10 ist somit als Zwillingsstromturbine ausgebildet. Dieser Anordnung der Düsenquerschnitte 38, 40 entsprechend sind auch die Versperrkörper 44, 46 in axialer Richtung aufeinanderfolgend, d. h. nebeneinander, angeordnet.In addition, is off 1 recognizable that the feed channels 32 . 34 in the axial direction of the turbine wheel 16 are arranged consecutively. As a result, the nozzle cross sections are also 38 . 40 in the axial direction consecutively, ie side by side, arranged. The turbine 10 is thus designed as a twin-flow turbine. This arrangement of nozzle cross sections 38 . 40 Corresponding are the Versperrkörper 44 . 46 in the axial direction consecutively, ie side by side, arranged.
Der Zungenschieber weist einen innenumfangsseitigen Durchmesser, d. h. einen Innendurchmesser DI sowie einen außenumfangsseitigen Durchmesser, d. h. einen Außendurchmesser DA auf.The tongue slider has an inner peripheral side diameter, ie, an inner diameter D I and an outer peripheral side diameter, that is, an outer diameter D A.
Die Turbine 10 umfasst auch ein in 1 ausschnittsweise erkennbares Konturstück 50, welches auswechselbar ist. Dies bedeutet, dass das in 1 erkennbare Konturstück 50 gegen anderweitige Konturstücke ausgetauscht werden kann. Das Konturstück 50 folgt dabei einer Außenkontur des Turbinenrads 16 zumindest im Wesentlichen, wobei zwischen dem Konturstück 50 und dem Turbinenrad 16, insbesondere der Laufradschaufel 22, ein Spalt S1 vorgesehen ist. Der Spalt S1 liegt vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0,6 bis einschließlich 0,65 mm.The turbine 10 also includes a in 1 partially recognizable contour piece 50 , which is interchangeable. This means that in 1 recognizable contour piece 50 can be exchanged for other contour pieces. The contour piece 50 follows an outer contour of the turbine wheel 16 at least substantially, being between the contour piece 50 and the turbine wheel 16 , in particular the impeller blade 22 , a gap S1 is provided. The gap S1 is preferably in a range of 0.6 to 0.65 mm inclusive.
Die Ausgestaltung der Versperrkörper 44, 46 kann besonders gut 2 anhand des Versperrkörpers 44 entnommen werden. In 2 ist der erste Zuführkanal 32 erkennbar, dessen Eintrittsquerschnitt AS0,λ bei φλ = φ = 0° liegt. In 2 ist mit S der Flächenschwerpunkt des Eintrittsquerschnitts AS0,λ bezeichnet. Ferner ist der Eintrittsdurchmesser DE des Turbinenrads 16 in 2 mit D3 bezeichnet.The design of the Versperrkörper 44 . 46 can be especially good 2 based on the locking body 44 be removed. In 2 is the first feed channel 32 recognizable, the inlet cross-section A S0, λ at φ λ = φ = 0 °. In 2 is with S the Centroid of the inlet cross-section A S0, λ denotes. Furthermore, the inlet diameter D E of the turbine wheel 16 in 2 denoted by D3.
In 2 ist darüber hinaus der Eintrittsquerschnitt AS0,AGR veranschaulicht, welcher eigentlich bezogen auf die Bildebene von 1 hinter dem ersten Zuführkanal 34 liegt. Wie aus 2 erkennbar ist, ist der Eintrittsquerschnitt AS0,AGR wesentlich geringer als der Eintrittsquerschnitt AS0,λ. Bezogen auf den zweiten Zuführkanal 34 befindet sich der Eintrittsquerschnitt AS0,AGR bei φAGR = φ = 0°. Dabei ist der Eintrittsquerschnitt AS0,AGR um einen Differenzwinkel Δφ in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang gegenüber dem Eintrittsquerschnitt AS0,λ versetzt. Vorliegend beträgt der Differenzwinkel Δφ zumindest im Wesentlichen 23°. Demzufolge ist auch der zum zweiten Zuführkanal 34 und demzufolge zum Eintrittsquerschnitt AS0,AGR gehörende Düsenquerschnitt 40 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang um den Differenzwinkel Δφ von zumindest im Wesentlichen 23° gegenüber dem zum ersten Zuführkanal 32 und demzufolge gegenüber dem Eintrittsquerschnitt AS0,λ versetzt.In 2 In addition, the inlet cross-section A S0, AGR is illustrated, which actually related to the image plane of 1 behind the first feed channel 34 lies. How out 2 can be seen, the inlet cross-section A S0, AGR is substantially less than the inlet cross-section A S0, λ . Relative to the second feed channel 34 is the inlet cross section A S0, AGR at φ AGR = φ = 0 °. Here, the inlet cross section A is S0, AGR by a differential angle Δφ in the circumferential direction of the turbine wheel 16 offset over the circumference of the inlet cross-section A S0, λ . In the present case, the difference angle Δφ is at least substantially 23 °. Consequently, the second supply channel is also the one 34 and accordingly to the inlet cross section A S0, AGR belonging nozzle cross-section 40 in the circumferential direction of the turbine wheel 16 about its circumference by the difference angle Δφ of at least substantially 23 ° relative to the first feed channel 32 and consequently offset from the inlet cross-section A S0, λ .
Der erste Zuführkanal 32 wird auch als λ-Kanal oder λ-Spirale bezeichnet, da der Zuführkanal 32 insbesondere dazu verwendet wird, das Turbinenrad 16 und darüber den Verdichter derart einzutreiben, dass sich ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis in wenigstens einem Brennraum in Form eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine einstellt. Dabei wird das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit λ bezeichnet. Der zweite Zuführkanal 34 wird auch als AGR-Kanal oder als AGR-Spirale bezeichnet. Dies ist der Fall, da der Zuführkanal 34 insbesondere zur Darstellung von hohen Abgasrückführraten bezeichnet wird. Im Rahmen einer solchen Abgasrückführung, welche abgekürzt AGR bezeichnet wird, wird Abgas von einem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt, wodurch die Emission und insbesondere die Stickoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden können. Um besonders hohe AGR-Raten realisieren zu können, weist der AGR-Kanal vorzugsweise ein hohes Aufstauverhalten auf. Ein solch hohes Aufstauverhalten ist beispielsweise durch einen besonders geringen Strömungsquerschnitt As2 realisierbar.The first feed channel 32 is also referred to as a λ-channel or λ-spiral, since the feed channel 32 is especially used to the turbine wheel 16 and about to drive the compressor so that sets a desired fuel-air ratio in at least one combustion chamber in the form of a cylinder of the internal combustion engine. In this case, the fuel-air ratio is denoted by λ. The second feed channel 34 is also referred to as EGR passage or as EGR scroll. This is the case since the feed channel 34 is designated in particular for the representation of high exhaust gas recirculation rates. In the context of such exhaust gas recirculation, which is abbreviated to EGR, exhaust gas is recirculated from an exhaust tract to an intake tract of the internal combustion engine, whereby the emission and in particular the nitrogen oxide (NO x ) emissions of the internal combustion engine can be kept low. In order to be able to realize particularly high EGR rates, the EGR channel preferably has a high build-up behavior. Such a high Aufstauverhalten example, by a particularly small flow cross section As2 feasible.
Aus 2 ist ferner erkennbar, dass der Versperrkörper 44 zumindest im Wesentlichen nach Art eines Tragflächenprofils ausgebildet ist. Der Versperrkörper 44 wird auch als Zunge bezeichnet. Das zuvor und im Folgenden zum Versperrkörper 44 Geschilderte kann dabei ohne weiteres auch auf den Versperrkörper 46 übertragen werden.Out 2 is also apparent that the Versperrkörper 44 is formed at least substantially in the manner of a wing profile. The locking body 44 is also called a tongue. The above and below to the locking body 44 Described can easily on the Versperrkörper 46 be transmitted.
Da die Zungen (Versperrkörper 44, 46) miteinander verbunden sind, sind jeweilige Verstellbereiche, über die die Versperrkörper 44, 46 relativ zum Turbinengehäuse 12 verschiebbar sind, gleich. Dieser jeweilige Verstellbereich beträgt beispielsweise in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang mindestens 80°, so dass der Verstellbereich auch durch 80° + x° ausgedrückt werden kann. Mit x° ist hierbei ein Korrekturwert bezeichnet, welcher im Folgenden noch erläutert wird.Since the tongues (Versperrkörper 44 . 46 ) are interconnected, are respective adjustment ranges over which the Versperrkörper 44 . 46 relative to the turbine housing 12 are displaceable, the same. This respective adjustment range is, for example, in the circumferential direction of the turbine wheel over its circumference at least 80 °, so that the adjustment range can also be expressed by 80 ° + x °. With x ° in this case a correction value is referred to, which will be explained below.
Im Rahmen eines Baukastensystems zum Herstellen unterschiedlicher Varianten der Turbine 10 können beispielsweise drei voneinander unterschiedliche Ausführungsformen des Zungenschiebers vorgesehen sein. Eine erste dieser Ausführungsformen wird auch mit S0 bezeichnet, wobei diese erste Ausführungsform den Basis-Zungenschieber darstellt. Bei diesem Basis-Zungenschieber sind jeweilige Zungenspitzen 52 der Versperrkörper 44, 46 bezogen auf die jeweilige Laufvariable φ der Zuführkanäle 32, 34 in einer Winkellage von φ = 30° angeordnet. Mit anderen Worten erstreckt sich der Versperrkörper 44 bis zu φ = Φλ = 30°, während sich auch der Versperrkörper 46 bis zu φ = φAGR = 30° erstreckt. Diese Lage der jeweiligen Zungenspitze 52 wird auch als Nullposition bezeichnet. Die Nullposition bezieht sich dabei auf eine jeweilige Zwischenstellung der Versperrkörper 44, 46. Die Zwischenstellung liegt – bezogen auf den jeweiligen Verstellbereich der Versperrkörper 44, 46 – in der Mitte zwischen einer den jeweiligen Düsenquerschnitt 38, 40 maximal öffnenden Offenstellung und einer den jeweiligen Düsenquerschnitt 38, 40 maximal verengenden Schließstellung. Bei einem Verstellbereich von 80° sind die Versperrkörper 44, 46 somit – bezogen auf die Bildebene von 2 – ausgehend von der Zwischenstellung (Nullposition) um 40° gegen den Uhrzeigersinn und um 40° im Uhrzeigersinn verschiebbar.As part of a modular system for producing different variants of the turbine 10 For example, three different embodiments of the tongue slider can be provided. A first of these embodiments is also referred to as S 0 , this first embodiment being the basic tongue slider. In this basic tongue slider are respective tongue tips 52 the locking body 44 . 46 relative to the respective variable φ of the feed channels 32 . 34 arranged in an angular position of φ = 30 °. In other words, the locking body extends 44 up to φ = Φ λ = 30 °, while also the Versperrkörper 46 up to φ = φ AGR = 30 °. This position of the respective tongue tip 52 is also called zero position. The zero position refers to a respective intermediate position of the Versperrkörper 44 . 46 , The intermediate position is - based on the respective adjustment of the Versperrkörper 44 . 46 - in the middle between a respective nozzle cross-section 38 . 40 maximum open position and one of the respective nozzle cross-section 38 . 40 maximum narrowing closed position. With an adjustment range of 80 °, the locking bodies are 44 . 46 thus - referring to the image plane of 2 - Moving from the intermediate position (zero position) by 40 ° counterclockwise and 40 ° clockwise.
Die Zungenspitzenlage einer zweiten, mit S0+10 wird bezogen auf die Nullposition um jeweils 10° verlängert, so dass sich der Versperrkörper 44 bis zu φλ = 40° erstreckt. Demzufolge erstreckt sich auch der Versperrkörper 46 bis zu φAGR = 40°.The tongue tip position of a second, with S 0 + 10 is extended relative to the zero position by 10 °, so that the Versperrkörper 44 extends up to φ λ = 40 °. As a result, the locking body also extends 46 up to φ AGR = 40 °.
Gegenüber dem Basis-Zungenschieber wird bei der mit S0-10 bezeichneten, dritten Ausführungsform die Zungenspitzenlage um 10° verkürzt. Dies bedeutet, dass sich der Versperrkörper 44 bis zu φλ = 20° erstreckt, während sich der Versperrkörper 46 bis zu φAGR = 20° erstreckt.Compared to the base tongue slider, the tongue tip position is shortened by 10 ° in the third embodiment designated S 0-10 . This means that the locking body 44 extends up to φ λ = 20 °, while the Versperrkörper 46 extends up to φ AGR = 20 °.
Die Versperrkörper 44, 46 sind jeweils zwischen der jeweiligen, den jeweiligen Düsenquerschnitt 38, 40 maximal freigebenden Offenstellung und der jeweiligen, den jeweiligen Düsenquerschnitt 38, 40 maximal verengenden Schließstellung verschiebbar. Dabei sind die Versperrkörper 44, 46 in die Zwischenstellung sowie in mehrere, sogenannte Adaptionsstellungen zwischen der Schließstellung und der Zwischenstellung und zwischen der Zwischenstellung und der Offenstellung verstellbar. Ausgehend von der in der Mitte zwischen der Schließstellung und der Offenstellung liegenden Nullposition (Zwischenstellung) der Zungen beträgt der Winkelbereich zur Schließstellung 40°, wodurch sich die Zungen jeweils in der Schließstellung bei der ersten Ausführungsform bis φ = 70°, bei der zweiten Ausführungsform bis φ = 60° und bei der dritten Ausführungsform bis φ = 80° bewegen können. Der von der Nullposition ausgehende Verstellbereich zum Öffnen, d. h. zur Offenstellung beträgt –(40° + x°), wodurch sich die Zungen des Zungenschiebers in der jeweiligen Offenstellung gemäß der ersten Ausführungsform bis φ = –(10° + x°), bei der zweiten Ausführungsform bis φ = –(20° + x°) und bei der dritten Ausführungsform bis φ = –(0° + x°) bewegen können. Der Korrekturwert x° ist dabei eine Variable, welche zwischen einschließlich 0° und einschließlich 10° liegen kann, um eventuell sehr hohen Hebel- und Momentenverhältnissen Rechnung tragen und vor diesem Hintergrund eine hohe Robustheit des Zungenschiebers realisieren zu können.The locking bodies 44 . 46 are each between the respective, the respective nozzle cross-section 38 . 40 maximum releasing open position and the respective, the respective nozzle cross-section 38 . 40 slidably closed maximum closing position. Here are the Versperrkörper 44 . 46 in the intermediate position and in several, so-called adaptation positions between the closed position and the intermediate position and between the Adjustable between the intermediate position and the open position. Starting from the lying in the middle between the closed position and the open position zero position (intermediate position) of the tongues is the angle range to the closed position 40 °, whereby the tongues can each move in the closed position in the first embodiment to φ = 70 °, in the second embodiment to φ = 60 ° and in the third embodiment to φ = 80 °. The outgoing from the zero position adjustment range for opening, ie the open position is - (40 ° + x °), causing the tongues of the tongue slider in the respective open position according to the first embodiment to φ = - (10 ° + x °), in the second embodiment until φ = - (20 ° + x °) and in the third embodiment can move to φ = - (0 ° + x °). The correction value x ° is a variable, which can be between 0 ° and 10 ° inclusive, to take account of possibly very high lever and torque ratios, and to be able to realize a high degree of robustness of the tongue slider against this background.
Diese drei Ausführungsformen des Zungenschiebers sind vorteilhafterweise wahlweise im Turbinengehäuse 12 zu montieren. Mit anderen Worten kann das Turbinengehäuse 12 wahlweise mit der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform oder der dritten Ausführungsform des Zungenschiebers versehen werden.These three embodiments of the tongue slide are advantageously either in the turbine housing 12 to assemble. In other words, the turbine housing 12 optionally be provided with the first embodiment, the second embodiment or the third embodiment of the tongue slider.
Darüber hinaus ist vorzugsweise bei allen drei Ausführungsformen vorgesehen, dass die Versperrkörper 44, 46 insbesondere um 23° versetzt zueinander sind. Bezogen auf die jeweilige Ausführungsform für sich gesehen können die Zungen dabei zumindest im Wesentlichen gleiche Profilierungen, d. h. Außenkonturen und gleiche Längen, d. h. zumindest im Wesentlichen gleiche, in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang verlaufende Erstreckungen aufweisen. Die Profilierungen und/oder die Erstreckungen können jedoch auch unterschiedlich sein. Im Folgenden wird jedoch von gleichen Profilierungen und gleichen Längen der Zungen der unterschiedlichen Ausführungsformen ausgegangen.In addition, it is preferably provided in all three embodiments that the Versperrkörper 44 . 46 in particular offset by 23 ° to each other. In terms of the particular embodiment, the tongues can be at least substantially the same profilings, ie outer contours and equal lengths, ie at least substantially the same, in the circumferential direction of the turbine wheel 16 have extending over its circumference extensions. However, the profiles and / or the extents may also be different. In the following, however, the same profiles and equal lengths of the tongues of the different embodiments are assumed.
Wie aus 5 erkennbar ist, weist der Zungenschieber auf wenigstens einer axialen Stirnseite 54 wenigstens ein Abstützelement 56 in Form einer Abstützschaufel oder eines Abstützprofils auf. Vorzugsweise ist ein jeweiliges Abstützprofil für den Düsenquerschnitt 38 (λ-Düse) und für den Düsenquerschnitt 40 (AGR-Düse) vorgesehen. Das Abstützelement 56 dient dabei zur axialen Stabilisierung des Zungenschiebers.How out 5 can be seen, the tongue slide on at least one axial end face 54 at least one support element 56 in the form of a support bucket or a support profile. Preferably, a respective support profile for the nozzle cross-section 38 (λ-nozzle) and for the nozzle cross-section 40 (EGR nozzle) provided. The support element 56 serves for the axial stabilization of the tongue slider.
In 2 ist mit α0 der Strömungswinkel an einem Düsenaustritt des Zuführkanals 32 veranschaulicht, in welchem das Abgas vom Zuführkanal 32 zum Turbinenrad 16 strömt. Dementsprechend gibt es auch bezogen auf den Zuführkanal 34 und auf den Versperrkörper 46 einen Strömungswinkel α0, unter welchem das Abgas aus dem Zuführkanal 34 zum Turbinenrad 16 strömt. Bei dem Strömungswinkel α0 handelt es sich um den mittleren, absoluten Strömungswinkel direkt vor dem Turbinenrad 16. Ein in radialer Richtung verlaufender Zungenabstand Δa beträgt vorzugsweise zumindest im Wesentlichen 5% des Eintrittsdurchmessers D3 bzw. DE, wobei der Eintrittsdurchmesser mit dem Außendurchmesser des Turbinenrads 16 korrespondiert.In 2 is with α 0 the flow angle at a nozzle exit of the feed channel 32 illustrates in which the exhaust gas from the feed channel 32 to the turbine wheel 16 flows. Accordingly, there are also based on the feed channel 34 and on the locking body 46 a flow angle α 0 , below which the exhaust gas from the feed channel 34 to the turbine wheel 16 flows. The flow angle α 0 is the mean, absolute flow angle directly in front of the turbine wheel 16 , A tongue spacing Δa extending in the radial direction is preferably at least substantially 5% of the inlet diameter D 3 or D E , the inlet diameter being equal to the outside diameter of the turbine wheel 16 corresponds.
Aus 2 ist auch ein Flansch 33 erkennbar, über welchen der Zuführkanal 32 fluidisch mit einer Abgasverrohrung des Abgastrakts der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist. Dadurch kann das die Abgasverrohrung durchströmende Abgas in den Zuführkanal 32 überströmen. Auch dem Zuführkanal 34 ist ein Flansch zugeordnet, welcher bezogen auf die Bildebene von 2 hinter dem Flansch 33 liegt. Über diesen Flansch kann der Zuführkanal 34 fluidisch mit der Abgasverrohrung verbunden werden, so dass das Abgas auch in den Zuführkanal 34 einströmen kann.Out 2 is also a flange 33 recognizable, over which the feed channel 32 fluidly connectable with an exhaust pipe of the exhaust tract of the internal combustion engine. As a result, the exhaust gas flowing through the exhaust gas piping into the feed channel 32 overflow. Also the feed channel 34 is assigned a flange, which with respect to the image plane of 2 behind the flange 33 lies. About this flange, the feed channel 34 be fluidly connected to the exhaust piping, so that the exhaust gas in the feed channel 34 can flow in.
3 zeigt ein Schaubild 58, in welches die drei Ausführungsformen S0-10, S0 und S0+10 spaltenweise eingetragen sind. Zeilenweise sind unterschiedliche Ausführungsformen des Turbinenrads 16 in das Schaubild 58 eingetragen. Eine erste dieser Ausführungsformen ist mit TR-88/72, eine zweite der Ausführungsformen mit TR-88/74 und die dritte Ausführungsform mit TR-88/76 bezeichnet. Diese unterschiedlichen Ausführungsformen des Turbinenrads 16 unterscheiden sich dabei hinsichtlich ihres jeweiligen Trims, wobei sie jeweils einen Eintrittsdurchmesser DE von 88 mm aufweisen. Die erste Ausführungsform des Turbinenrads 16 weist einen Austrittsdurchmesser DA von 72 mm auf, während die zweite Ausführungsform einen Austrittsdurchmesser DA von 74 mm und die dritte Ausführungsform einen Austrittsdurchmesser DA von 76 mm aufweist. 3 shows a graph 58 in which the three embodiments S 0-10 , S 0 and S 0 + 10 are entered in columns. Line by line are different embodiments of the turbine wheel 16 in the diagram 58 entered. A first of these embodiments is designated TR-88/72, a second of the embodiments of TR-88/74 and the third embodiment of TR-88/76. These different embodiments of the turbine wheel 16 differ with respect to their trims, each having an entrance diameter D E of 88 mm. The first embodiment of the turbine wheel 16 has an exit diameter D A of 72 mm, while the second embodiment has an exit diameter D A of 74 mm and the third embodiment has an exit diameter D A of 76 mm.
Eine Kombination der zweiten Ausführungsform TR-88/74 des Turbinenrads 16 mit der ersten Ausführungsform S0 des Zungenschiebers stellt eine mit 60 bezeichnete Basis der Turbine 10 dar. Ausgehend von der Basis 60 ergeben sich – wie durch Richtungspfeile in 3 dargestellt ist – unterschiedliche Charakteristika der Turbine 10. Bei einer Kombination der ersten Ausführungsform TR-88/72 des Turbinenrads 16 mit der zweiten Ausführungsform S0+10 des Zungenschiebers ergibt sich im Rahmen des Baukastensystems die kleinstmögliche Turbinenschluckfähigkeit. Eine Kombination der dritten Ausführungsform TR-88/76 mit der zweiten Ausführungsform S0+10 ergibt einen kleinen Reaktionsgrad. Eine Kombination der ersten Ausführungsform TR-88/72 mit der dritten Ausführungsform S0-10 ergibt einen demgegenüber großen Reaktionsgrad. Eine Kombination der dritten Ausführungsform TR-88/76 mit der dritten Ausführungsform S0-10 ergibt die im Rahmen des Baukastensystems größtmögliche Schluckfähigkeit der Turbine 10.A combination of the second embodiment TR-88/74 of the turbine wheel 16 with the first embodiment S 0 of the tongue slider provides a 60 designated base of the turbine 10 dar. Starting from the base 60 arise - as indicated by directional arrows in 3 is shown - different characteristics of the turbine 10 , In a combination of the first embodiment TR-88/72 of the turbine wheel 16 With the second embodiment S 0 + 10 of the tongue slider results in the context of the modular system, the smallest possible Turbinenschluckfähigkeit. A combination of the third embodiment TR-88/76 with the second embodiment S 0 + 10 gives a small degree of reaction. A combination of the first embodiment TR-88/72 with the third embodiment S 0-10 gives a In contrast, large degree of reaction. A combination of the third embodiment TR-88/76 with the third embodiment S 0-10 results in the largest possible absorption capacity of the turbine in the context of the modular system 10 ,
4 zeigt ein Diagramm 62 zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Ausführungsformen. Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht hinsichtlich der Variierung der Exponenten ex1 und ex2. Diese Exponenten ex1 und ex2 werden entsprechend dem erwarteten Bedarf von der Motorseite her gewählt. Das Baukastensystem umfasst somit vorzugsweise die drei geschilderten Ausführungsformen des Zungenschiebers, die drei geschilderten Ausführungsformen des Turbinenrads 16 sowie zwei voneinander unterschiedliche Ausführungsformen des Turbinengehäuses 12. Eine erste dieser Ausführungsformen des Turbinengehäuses 12 sieht vor, dass der Exponent ex1 2 beträgt, während der Exponent ex2 3 beträgt. Die zweite Ausführungsform sieht vor, dass der Exponent ex1 5 beträgt, während der Exponent ex2 ebenfalls 5 beträgt. Hierdurch ist eine sehr hohe Durchsatz-Spreizung realisierbar. 4 shows a diagram 62 to illustrate the different embodiments. Another possibility of variation exists with respect to the variation of the exponents ex1 and ex2. These exponents ex1 and ex2 are selected according to the expected demand from the engine side. The modular system thus preferably comprises the three described embodiments of the tongue slider, the three described embodiments of the turbine wheel 16 and two different embodiments of the turbine housing 12 , A first of these embodiments of the turbine housing 12 For example, the exponent ex1 is 2 while the exponent ex2 is 3. The second embodiment provides that the exponent ex1 is 5, while the exponent ex2 is also 5. As a result, a very high throughput spread can be realized.
Auf der Abszisse 64 des Diagramms 62 ist der jeweilige Umschlingungswinkel φ aufgetragen, während auf der Ordinate 66 der jeweilige Verlauf der Strömungsquerschnitte As1 und As2 auftragen ist. Ferner sind in das Diagramm 62 die unterschiedlichen Ausführungsformen S0, S0+10 und und S0-10 des Zungenschiebers aufgetragen. Eine Gerade 68 veranschaulicht dabei einen Basisverlauf des λ-Kanals, während eine Gerade 70 einen Basisverlauf des AGR-Kanal veranschaulicht.On the abscissa 64 of the diagram 62 the respective wrap angle φ is plotted, while on the ordinate 66 the respective profile of the flow cross sections As1 and As2 is to be applied. Further, in the diagram 62 applied the different embodiments S 0 , S 0 + 10 and S 0-10 of the tongue slider. A straight 68 illustrates a base curve of the λ-channel, while a straight line 70 illustrates a basic course of the EGR channel.
Ein Verlauf 72 charakterisiert den Verlauf des Strömungsquerschnitts As1 der λ-Spirale, wenn der Exponent ex1 den Wert 1 beträgt. Dementsprechend charakterisiert ein Verlauf 74 den Verlauf des Strömungsquerschnitts As1, wenn der Exponent ex1 den Wert 2 beträgt. Ein Verlauf 76 charakterisiert den Verlauf des Strömungsquerschnitts As1, wenn der Exponent ex1 3 beträgt. Ein Verlauf 78 charakterisiert den Verlauf des Strömungsquerschnitts As1 über der aus der Abszisse 64 aufgetragenen Laufvariablen φ, wenn der Exponent ex1 den Wert 4 beträgt. Schließlich charakterisiert ein Verlauf 80 den Verlauf des Strömungsquerschnitts As1, wenn der Exponent ex1 den Wert 5 beträgt. Analog dazu charakterisiert ein Verlauf 82 den Verlauf des Strömungsquerschnitts As2 über der Laufvariablen φ, d. h. über dem Umschlingungswinkel, wenn der Exponent ex2 den Wert 1 beträgt. Ein Verlauf 84 veranschaulicht den Verlauf des Strömungsquerschnitts As2, wenn der Exponent ex2 den Wert 2 beträgt. Ein Verlauf 86 veranschaulicht den Verlauf des Strömungsquerschnitts As2, wenn der Exponent ex2 den Wert 3 beträgt. Ein Verlauf 88 veranschaulicht den Verlauf des Strömungsquerschnitts AS2, wenn der Exponent ex2 den Wert 4 beträgt. Und schließlich veranschaulicht ein Verlauf 90 den Verlauf des Strömungsquerschnitts As2, wenn der Exponent ex2 den Wert 5 beträgt.A course 72 characterizes the course of the flow cross section As1 of the λ spiral when the exponent ex1 is 1. Accordingly, a course characterizes 74 the course of the flow cross section As1, when the exponent ex1 is 2. A course 76 characterizes the course of the flow cross section As1 when the exponent ex1 is 3. A course 78 characterizes the course of the flow cross section As1 over that from the abscissa 64 applied run variables φ, if the exponent ex1 is 4. Finally, a course characterizes 80 the course of the flow cross section As1, when the exponent ex1 is the value 5. Analogous to this, a course characterizes 82 the course of the flow cross section As2 over the running variable φ, ie over the wrap angle, when the exponent ex2 is 1. A course 84 illustrates the course of the flow cross section As2 when the exponent ex2 is 2. A course 86 illustrates the course of the flow cross section As2 when the exponent ex2 is 3. A course 88 illustrates the course of the flow cross section AS2 when the exponent ex2 is 4. And finally, a history illustrates 90 the course of the flow cross section As2, when the exponent ex2 is the value 5.
5 zeigt die Turbine 10 in einer weiteren Querschnittsansicht. Bezogen auf den jeweiligen Umschlingungswinkel und somit auf die jeweilige Laufvariable φ liegt die Nullposition der jeweiligen Zungenspitze 52 der Versperrkörper 44, 46 bei φ = 40°, wobei die Versperrkörper 44, 46 hinsichtlich ihrer Länge sowie hinsichtlich ihrer Profilierung identisch ausgebildet sind. Ferner ist aus 5 zu erkennen, dass die Versperrkörper 44, 46 um den Differenzwinkel Δφ von 23° zueinander versetzt sind. Dies bedeutet, dass in 5 die zweite Ausführungsform S0+10 des Zungenschiebers veranschaulicht ist. 5 shows the turbine 10 in another cross-sectional view. Relative to the respective wrap angle and thus to the respective run variable φ is the zero position of the respective tongue tip 52 the locking body 44 . 46 at φ = 40 °, the Versperrkörper 44 . 46 are formed identically in terms of their length and in terms of their profiling. Furthermore, it is off 5 to realize that the locking bodies 44 , 46 are offset by the difference angle Δφ of 23 ° to each other. This means that in 5 the second embodiment S 0 + 10 of the tongue slider is illustrated.
Daraus erfolgt ein Verstellbereich ausgehend von der Nullposition zur Schließstellung von +40° und zur Offenstellung von –(40° + x°), wobei x in einem Bereich von einschließlich 0° bis einschließlich 10° liegt.This results in an adjustment range starting from the zero position to the closed position of + 40 ° and the open position of - (40 ° + x °), where x is in a range of 0 ° to 10 ° inclusive inclusive.
Aus 1 ist erkennbar, dass zum gegenseitigen Abdichten der Zuführkanäle 32, 34 ein einerseits am Ring 48 und andererseits an der Wandung 36 abgestütztes Dichtungselement 92 vorgesehen ist, welches beispielsweise als Kolbenring ausgebildet ist. Diese Abdichtung erfolgt bezogen auf 5 vorzugsweise auf einem Abdichtdurchmesser DD.Out 1 it can be seen that for mutual sealing of the feed channels 32 . 34 on the one hand, on the ring 48 and on the other hand, on the wall 36 supported sealing element 92 is provided, which is formed for example as a piston ring. This seal is based on 5 preferably on a sealing diameter D D.
Als Ausgangsgeometrie zur Erzeugung der Zungen dienen vorzugsweise Schaufelprofile. Die Schaufelprofile werden beispielsweise auf einen Durchmesser von 113,2 mm abgedreht, wodurch ein Überlappungswinkel von 40° mit dem Turbinengehäuse 12 verwirklichbar ist. Mit anderen Worten, aus 2, welche den Versperrkörper 44 in der Nullposition zeigt, ist erkennbar, dass der Versperrkörper 44 in radialer Richtung des Turbinenrads 16 nach außen in einem Teilbereich 94 durch eine Gehäusezunge 96 des Turbinengehäuses 12 überdeckt ist. Dieser Teilbereich 94 weist in der Nullposition (Zwischenstellung) eine in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang verlaufende Erstreckung von vorzugsweise 40° auf. Mit anderen Worten ist eine Überdeckung von 40° vorgesehen, welche durch den genannten Überlappungswinkel von 40° zwischen der Gehäusezunge 96 und dem Versperrkörper 44 (und somit dem Versperrkörper 46) vorgesehen ist.As starting geometry for the production of the tongues are preferably used blade profiles. For example, the blade profiles are turned to a diameter of 113.2 mm, resulting in an overlap angle of 40 ° with the turbine housing 12 is realizable. In other words, out 2 , which the locking body 44 shows in the zero position, it can be seen that the locking body 44 in the radial direction of the turbine wheel 16 to the outside in a subarea 94 through a housing tongue 96 of the turbine housing 12 is covered. This subarea 94 has in the zero position (intermediate position) one in the circumferential direction of the turbine wheel 16 extending over its circumference extent of preferably 40 °. In other words, a coverage of 40 ° is provided, which by the said overlap angle of 40 ° between the housing tongue 96 and the locking body 44 (and thus the locking body 46 ) is provided.
Vorteilhafterweise beträgt ein in radialer Richtung verlaufender Abstand zwischen der jeweiligen Zungenspitze 52 und dem Eintrittsbereich 28 des Turbinenrads 16 zumindest im Wesentlichen 10% des Radius des Turbinenrads 16, d. h. der Hälfte des Austrittsdurchmessers DA oder vorzugsweise des Eintrittsdurchmessers DE.Advantageously, extending in the radial direction distance between the respective tongue tip 52 and the entry area 28 of the turbine wheel 16 at least substantially 10% of the radius of the turbine wheel 16 ie half of the exit diameter DA or preferably the entry diameter DE.
Vorliegend weisen die Zungen eine zumindest im Wesentlichen gleiche Profilierung auf. Die Position der jeweiligen Abstützelemente 56 in Form der Abstützprofile beträgt vorzugsweise in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang 180° zur Zungenspitze 52 des Versperrkörpers 44. In the present case, the tongues have an at least substantially identical profiling. The position of the respective support elements 56 in the form of the support profiles is preferably in the circumferential direction of the turbine wheel 16 over its circumference 180 ° to the tip of the tongue 52 of the locking body 44 ,
6 bis 8 zeigen die drei geschilderten, unterschiedlichen Ausführungsformen TR-88/72, TR-88/74 und TR-88/76 des Turbinenrads 16. Dabei zeigt 6 die erste Ausführungsform TR-88/72, während 7 die zweite Ausführungsform TR-88/74 und 8 die dritte Ausführungsform TR-88/76 zeigt. Dabei ist der Eintrittsdurchmesser DE stets gleich. Die axiale Erstreckung bRAD der Eintrittskante 24 beträgt beispielsweise 13,5 mm. Aus 6 ist auch eine in axialer Richtung verlaufende Erstreckung a sowie eine in radialer Richtung verlaufende, radiale Erstreckung b einer die Eintrittskante 24 mit der Austrittskante 26 verbindenden Zwischenkante 27 der Laufradschaufel 22 zu erkennen. Infolge der entsprechenden Verhältnisse aus Eintrittsdurchmesser DE und Austrittsdurchmesser DA ergibt sich, dass die in 6 gezeigte, erste Ausführungsform TR-88/72 einen Trim von 82 aufweist. Die zweite Ausführungsform TR-88/74 weist einen Trim von 84 auf, während die dritte Ausführungsform TR-88/76 einen Trim von 86 aufweist. 6 to 8th show the three described, different embodiments TR-88/72, TR-88/74 and TR-88/76 of the turbine wheel 16 , It shows 6 the first embodiment TR-88/72, while 7 the second embodiment TR-88/74 and 8th the third embodiment TR-88/76 shows. In this case, the inlet diameter DE is always the same. The axial extent b RAD of the leading edge 24 is for example 13.5 mm. Out 6 is also an extending in the axial direction extension a and extending in the radial direction, radial extent b of the leading edge 24 with the trailing edge 26 connecting intermediate edge 27 the impeller blade 22 to recognize. As a result of the corresponding ratios of inlet diameter D E and outlet diameter DA, it follows that the in 6 shown first embodiment TR-88/72 a trim of 82 having. The second embodiment TR-88/74 has a trim of 84 while the third embodiment TR-88/76 has a trim of 86 having.
9 zeigt ein Schaubild 98 zur Veranschaulichung von Kombinationsmöglichkeiten der drei Ausführungsformen des Zungenschiebers bezogen auf den dem λ-Kanal zugeordneten Versperrkörper 44 mit den drei unterschiedlichen Ausführungsformen des Zungenschiebers bezogen auf den dem AGR-Kanal zugeordneten Versperrkörper 46. 9 shows a graph 98 to illustrate possible combinations of the three embodiments of the tongue slider relative to the λ-channel associated Versperrkörper 44 with the three different embodiments of the tongue slider relative to the barrier body associated with the EGR channel 46 ,
In einer ersten Spalte 100 des Schaubilds 98 ist die erste Ausführungsform S0 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 44 eingetragen, während in einer ersten Zeile 102 die erste Ausführungsform S0 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 46 eingetragen ist. In einer Spalte 104 ist die zweite Ausführungsform S0+10 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 44 eingetragen, während in einer Zeile 106 die zweite Ausführungsform S0+10 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 46 eingetragen ist. Dementsprechend ist in einer Spalte 108 die dritte Ausführungsform S0-10 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 44 eingetragen, während in einer Zeile 110 die dritte Ausführungsform S0-10 des Zungenschiebers bezogen auf den Versperrkörper 46 eingetragen ist. Im Schaubild 98 sind mit G gleiche Zungenlängen der Versperrkörper 44, 46 gekennzeichnet. Mit anderen Worten, wird die auf den Versperrkörper 44 bezogene, erste Ausführungsform S0 des Zungenschiebers mit der auf den Versperrkörper 46 bezogenen, ersten Ausführungsform S0 des Zungenschiebers kombiniert, so weisen die Versperrkörper 44, 46 eine gleiche Zungenlänge auf, wobei sie sich jeweils bis zu φλ = φAGR = 30° erstrecken. Dabei kann jedoch – wie geschildert – vorgesehen sein, dass sie um den Differenzwinkel Δφ von 23° in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang versetzt zueinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass sie sich in axialer Richtung gegenseitig in einem jeweiligen Teilbereich überlappen und in einem jeweiligen, weiteren Teilbereich überlappungsfrei zueinander angeordnet sind.In a first column 100 of the chart 98 is the first embodiment S 0 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 44 enlisted while in a first line 102 the first embodiment S 0 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 46 is registered. In a column 104 is the second embodiment S 0 + 10 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 44 enlisted while in a row 106 the second embodiment S 0 + 10 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 46 is registered. Accordingly, in a column 108 the third embodiment S 0-10 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 44 enlisted while in a row 110 the third embodiment S 0-10 of the tongue slider relative to the Versperrkörper 46 is registered. In the diagram 98 are the same tongue lengths of the locking bodies with G 44 . 46 characterized. In other words, that is on the Versperrkörper 44 related, first embodiment S 0 of the tongue slider with the on the Versperrkörper 46 related, first embodiment S 0 of the tongue slider combined, so have the Versperrkörper 44 . 46 a same tongue length, each extending up to φ λ = φ AGR = 30 °. However, as described above, it may be provided that they are offset by the difference angle Δφ of 23 ° in the circumferential direction of the turbine wheel 16 over whose circumference offset from one another. This means that they overlap each other in the axial direction in a respective sub-area and are arranged in a respective, further sub-area without overlapping each other.
Die Kombination der auf den ersten Versperrkörper 44 bezogenen, zweiten Ausführungsform S0+10 mit der auf den zweiten Versperrkörper 46 bezogenen, dritten Ausführungsform S0-10 ergibt eine mit U_λ bezeichnete Kombination mit ungleichen Zungenlängen der Versperrkörper 44, 46. Dementsprechend ergibt eine Kombination der auf den Versperrkörper 44 bezogenen, dritten Ausführungsform S0-10 mit der auf den Versperrkörper 46 bezogenen, zweiten Ausführungsform S0+10 eine mit U_agr bezeichnete Kombination mit ungleichen Zungenlängen der Versperrkörper 44, 46. Wie bereits geschildert, besteht eine weitere Gestaltungs- und Variationsmöglichkeit hinsichtlich der jeweiligen Exponenten ex1 und ex2, wobei sich der Exponent ex1 auf den λ-Kanal (Zuführkanal 32) und der Exponent ex2 auf den AGR-Kanal (Zuführkanal 34) bezieht.The combination of the first locking body 44 related second embodiment S 0 + 10 with the on the second Versperrkörper 46 referenced, third embodiment S 0-10 results in a U_λ designated combination with unequal tongue lengths of Versperrkörper 44 . 46 , Accordingly, a combination of the results on the Versperrkörper 44 referenced, third embodiment S 0-10 with the on the Versperrkörper 46 referred second embodiment S 0 + 10 a designated U_agr combination with unequal tongue lengths of the Versperrkörper 44 . 46 , As already described, there is another possibility of design and variation with regard to the respective exponents ex1 and ex2, the exponent ex1 being located on the λ channel (feed channel 32 ) and the exponent ex2 on the EGR channel (feed channel 34 ).
Es stehen somit neben dem Trim des Turbinenrads 16 mit den unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten hinsichtlich Zungenlänge und den Exponenten ex1, ex2 starke Einwirkmöglichkeiten auf das Turbinenhalten, wodurch mindestens eine 4-dimensionale Parameterkombination in einem systematischen Baukasten für ein gewünschtes, angepasstes und optimales Turbinenverhalten für die entsprechend zugeordnete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine durch einfache Auswechslung der betreffenden Elemente ermöglichbar ist. Die jeweiligen Kombinationsmöglichkeiten der unterschiedlichen Zungenlängen kann dabei durch eine jeweilige Variante bzw. Ausführungsform des Zungenschiebers dargestellt werden, wobei diese unterschiedlichen Ausführungsformen vorzugsweise wahlweise mit dem Turbinengehäuse 12 bzw. mit den unterschiedlichen Ausführungsformen des Turbinengehäuses 12 des Baukastens kombiniert werden können. Entsprechendes trifft auf die unterschiedlichen Ausführungsformen TR-88/72, TR-88/74 und TR-88/76 des Turbinenrads 16 zu, welche ebenso wahlweise mit den unterschiedlichen Ausführungsformen des Turbinengehäuses 12 und mit den unterschiedlichen Ausführungsformen des Zungenschiebers kombiniert werden können.It thus stands next to the trim of the turbine wheel 16 with the different possible combinations with respect to tongue length and the exponents ex1, ex2 strong impact on the turbine holding, creating at least a 4-dimensional parameter combination in a systematic kit for a desired, adapted and optimal turbine behavior for the corresponding associated, supercharged internal combustion engine by simply replacing the relevant elements is possible. The respective combination options of the different tongue lengths can be represented by a respective variant or embodiment of the tongue slider, these different embodiments preferably optionally with the turbine housing 12 or with the different embodiments of the turbine housing 12 of the kit can be combined. The same applies to the different embodiments TR-88/72, TR-88/74 and TR-88/76 of the turbine wheel 16 to which also optionally with the different embodiments of the turbine housing 12 and can be combined with the different embodiments of the tongue slider.
10 zeigt ein Diagramm 112, auf dessen Abszisse 114 der Verstellbereich des Zungenschiebers aufgetragen ist. Da der Zungenschieber um die Drehachse 18 verschoben bzw. gedreht wird, ist der Verstellbereich ein Verstellwinkelbereich. 10 shows a diagram 112 , on the abscissa 114 the adjustment of the tongue slider is applied. Since the tongue slider around the axis of rotation 18 is moved or rotated, the adjustment is a Verstellwinkelbereich.
Die Verstelleinrichtung 42 in Form des Zungenschiebers ist somit über einen Verstellbereich verstellbar, welcher sich vorzugsweise in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang von einschließlich der Schließstellung bis einschließlich der Offenstellung über 80° erstreckt. Genau in der Mitte zwischen der Schließstellung und der Offenstellung, d. h. bei einem Verstellwinkel von 40° des Zungenschiebers, befindet sich die genannte Nullposition. Der Verstellbereich des Zungenschiebers umfasst somit Winkelstellungen, in die der Zungenschieber einstellbar ist. In der Offenstellung beträgt die Winkelstellung beispielsweise 0°, während die Winkelstellung in der Schließstellung bezogen auf den Verstellbereich 80° beträgt. Zur bedarfsgerechten Einstellung des Verstellbereichs kann dieser anhand eines Korrekturfaktors x° variiert werden, wobei der Korrekturwert x° vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0° bis einschließlich 10° liegt.The adjusting device 42 in the form of the tongue slider is thus adjustable over an adjustment range, which is preferably in the circumferential direction of the turbine wheel 16 extends over its circumference from the closed position up to and including the open position over 80 °. Exactly in the middle between the closed position and the open position, ie at an adjustment angle of 40 ° of the tongue slider, is the said zero position. The adjustment of the tongue slider thus includes angular positions in which the tongue slider is adjustable. In the open position, the angular position is for example 0 °, while the angular position in the closed position relative to the adjustment range is 80 °. In order to set the adjustment range as required, it can be varied by means of a correction factor x °, the correction value x ° preferably being in a range from 0 ° to 10 ° inclusive.
Auf der Ordinate 116 des Diagramms 112 ist der Durchsatzparameter der Turbine 10 gemäß einer entsprechenden Ausführungsform aufgetragen. Die anhand von 10 veranschaulichte Ausführungsform der Turbine 10 umfasst den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Versperrkörper 44, 46 bezogenen, zweiten Ausführungsform S0+10 sowie das Turbinenrad gemäß der zweiten Ausführungsform TR-88/74. Ferner beträgt der Exponent ex1 den Wert 2, während der Exponent ex2 den Wert 3 beträgt.On the ordinate 116 of the diagram 112 is the flow rate parameter of the turbine 10 applied according to a corresponding embodiment. The basis of 10 illustrated embodiment of the turbine 10 includes the tongue slider with the combination G with respect to the respective, on the Versperrkörper 44 . 46 related second embodiment S 0 + 10 and the turbine wheel according to the second embodiment TR-88 / 74th Furthermore, the exponent ex1 is 2, while the exponent ex2 is 3.
Ein Verlauf 118 veranschaulicht dabei die Gesamt-Turbinenbeaufschlagung, während ein Verlauf 120 die Beaufschlagung des λ-Kanals und ein Verlauf 122 die Beaufschlagung des AGR-Kanals veranschaulicht. Die Nullposition des Zungenschiebers ist in 10 anhand einer gestrichelten Linie 124 veranschaulicht.A course 118 illustrates the overall turbine loading, while a course 120 the impingement of the λ-channel and a course 122 illustrates the admission of the EGR channel. The zero position of the tongue slider is in 10 by a dashed line 124 illustrated.
11 zeigt das Diagramm 112, welches sich nun auf eine weitere Ausführungsform der Turbine 10 des Baukastensystems bezieht. Die Ausführungsform der Turbine 10 gemäß 11 umfasst den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Versperrkörper 44, 46 bezogenen, zweiten Ausführungsform S0+10. Die Turbine 10 gemäß 11 umfasst das Turbinenrad 16 gemäß der zweiten Ausführungsform TR-88/74, wobei es sich um das Basisturbinenrad des Baukastensystems handelt. Gemäß 11 beträgt der Exponent ex1 den Wert 5, während der Exponent ex2 den Wert 5 beträgt. Wie einer Zusammenschau von 11 und 10 entnehmbar ist, ergibt sich durch die entsprechende Kombination der unterschiedlichen Ausführungsformen eine deutliche Veränderung der Verläufe 118, 120 und 122. 11 shows the diagram 112 , which now turns to another embodiment of the turbine 10 of the modular system relates. The embodiment of the turbine 10 according to 11 includes the tongue slider with the combination G with respect to the respective, on the Versperrkörper 44 . 46 related, second embodiment S 0 + 10 . The turbine 10 according to 11 includes the turbine wheel 16 according to the second embodiment TR-88/74, which is the basic turbine wheel of the modular system. According to 11 the exponent ex1 is 5, while the exponent ex2 is 5. Like a synopsis of 11 and 10 can be removed, resulting from the corresponding combination of different embodiments, a significant change in the gradients 118 . 120 and 122 ,
12 zeigt ein Diagramm 126, auf dessen Abszisse 128 der Verstellwinkel (Verstellbereich) des Zungenschiebers aufgetragen ist. Auf der Ordinate 130 ist der jeweilige Strömungswinkel des Abgases am jeweiligen Austritt der Zuführkanäle 32, 34 aufgetragen, wobei dieser Austritt auch als Düsenaustritt bezeichnet wird. Die anhand von 12 veranschaulichten, unterschiedlichen Ausführungsformen der Turbine 10 umfassen dabei jeweils den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Versperrkörper 44, 46 bezogenen dritten Ausführungsform S0-10. Die Verläufe 132, 134, 136, 138, 140, 142 veranschaulichen einen jeweiligen Verlauf eines Strömungswinkels am jeweiligen Düsenaustritt. Dabei bezieht sich der Verlauf 132 auf den Strömungswinkel am Düsenaustritt des λ-Kanals, wobei der Exponent ex1 des Turbinengehäuses 12 den Wert 2 beträgt. Der zum Verlauf 132 gehörende Verlauf 136 bezieht sich auf den Strömungswinkel am Düsenaustritt des AGR-Kanals, wobei der Exponent ex2 des Turbinengehäuses 12 den Wert 3 beträgt. Der Verlauf 134 ist ein Summenverlauf der Verläufe 132 und 136. Mit anderen Worten ist der Verlauf 134 gebildet aus der Summe der Verläufe 132 und 136. 12 shows a diagram 126 , on the abscissa 128 the adjustment angle (adjustment) of the tongue slider is applied. On the ordinate 130 is the respective flow angle of the exhaust gas at the respective outlet of the feed channels 32 . 34 applied, this exit is also referred to as a nozzle exit. The basis of 12 illustrated, different embodiments of the turbine 10 each case include the tongue slider with the combination G with respect to the respective, on the Versperrkörper 44 . 46 related third embodiment S 0-10 . The courses 132 . 134 . 136 . 138 . 140 . 142 illustrate a respective course of a flow angle at the respective nozzle exit. In this case, the course refers 132 to the flow angle at the nozzle exit of the λ-channel, wherein the exponent ex1 of the turbine housing 12 the value is 2. The to the course 132 belonging course 136 refers to the flow angle at the nozzle exit of the EGR passage, the exponent ex2 of the turbine housing 12 the value is 3. The history 134 is a cumulative course of the courses 132 and 136 , In other words, the course is 134 formed from the sum of the courses 132 and 136 ,
Der Verlauf 138 bezieht sich auf den Strömungswinkel am Düsenaustritt des λ-Kanals, wobei der Exponent ex1 des Turbinengehäuses 12 den Wert 5 beträgt. Der Verlauf 142 bezieht sich auf den Strömungswinkel am Düsenaustritt des AGR-Kanals, wobei der Exponent ex2 des Turbinengehäuses 12 den Wert 5 beträgt. Dabei gehört der Verlauf 142 zum Verlauf 138. Der Verlauf 134 ist der Summenverlauf aus dem Verlauf 138 und dem Verlauf 142.The history 138 refers to the flow angle at the nozzle exit of the λ-channel, where the exponent ex1 of the turbine housing 12 the value is 5. The history 142 refers to the flow angle at the nozzle exit of the EGR passage, the exponent ex2 of the turbine housing 12 the value is 5. This includes the course 142 to the course 138 , The history 134 is the cumulative course from the course 138 and the course 142 ,
13 das Diagramm 126, wobei die Turbine 10 nun den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen ersten Ausführungsform S0 umfasst. 13 the diagram 126 , where the turbine 10 now includes the tongue slider with the combination G with respect to the respective, related to the tongues first embodiment S 0 .
14 zeigt das Diagramm 126, wobei die Turbine 10 gemäß 14 nun den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen zweiten Ausführungsform S0+10 umfasst. Wie aus einer Zusammenschau von 12 bis 14 zu erkennen ist, ergeben sich durch Variation des verwendeten Zungenschiebers unterschiedliche Verläufe des Strömungswinkels am jeweiligen Düsenaustritt. 14 shows the diagram 126 , where the turbine 10 according to 14 now includes the tongue slider with the combination G with respect to the respective, on the tongues related second embodiment S 0 + 10 . Like from a synopsis of 12 to 14 can be seen, resulting by varying the tongue slider used different courses of the flow angle at the respective nozzle exit.
15 zeigt das Diagramm 112. Die Turbine 10 gemäß 15 umfasst das Turbinengehäuse 12 mit dem Exponenten ex1 = 2 und dem Exponenten ex2 = 3. Ferner umfasst die Turbine 10 gemäß 15 den Zungenschieber mit der Kombination U_agr hinsichtlich der auf den Versperrkörper 44 bezogenen, dritten Ausführungsform S0-10 und der auf den Versperrkörper 46 bezogenen, zweiten Ausführungsform S0+10. Dies bedeutet, dass der Versperrkörper 44 (λ-Zunge) gegenüber dem Versperrkörper 46 (AGR-Zunge) um 20° gekürzt ist. Dementsprechend bezieht sich der Verlauf 120 auf die Kombination U_agr, wobei der Verlauf 118 wieder der Summenverlauf aus den Verläufen 120 und 122 ist. 15 shows the diagram 112 , The turbine 10 according to 15 includes the turbine housing 12 with the exponent ex1 = 2 and the exponent ex2 = 3. Also includes the turbine 10 according to 15 the tongue slider with the combination U_agr with respect to the Versperrkörper 44 referenced, third embodiment S 0-10 and on the Versperrkörper 46 related, second embodiment S 0 + 10 . This means that the Versperrkörper 44 (λ-tongue) against the Versperrkörper 46 (AGR tongue) is shortened by 20 °. Accordingly, the course relates 120 on the combination U_agr, where the course 118 again the sum course from the courses 120 and 122 is.
Ein weiterer Verlauf 144 im Diagramm 112 bezieht sich auf den Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen dritten Ausführungsform S0-10. Dementsprechend ist ein Verlauf 146 der Summenverlauf aus dem Verlauf 144 und dem Verlauf 122. Somit kann anhand des Diagramms 112 besonders gut der Effekt erkannt werden, der sich ergibt, wenn anstelle des Zungenschiebers mit der Kombination U_agr der Zungenschieber mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen dritten Ausführungsform S0-10 verwendet wird.Another course 144 in the diagram 112 refers to the tongue slider with the combination G with respect to the respective, on the tongues related third embodiment S 0-10 . Accordingly, a course 146 the cumulative course from the course 144 and the course 122 , Thus, based on the diagram 112 Particularly well the effect can be recognized, which results if instead of the tongue slider with the combination U_agr the tongue slider with the combination G with respect to the respective, related to the tongues third embodiment S 0-10 is used.
16 zeigt das Diagramm 112, wobei das Turbinengehäuse 12 der Turbine 10 gemäß 16 den Exponenten ex1 = 2 und den Exponenten ex2 = 3 aufweist. Die Turbine 10 gemäß 16 umfasst den Zungenschieber mit der Kombination U_λ Der Verlauf 122 bezieht sich dabei eben auf diese Kombination U_λ, wobei also der Versperrkörper 46 (AGR-Zunge) gegenüber dem Versperrkörper 44 (λ-Zunge) um 20° gekürzt ist. Der Verlauf 118 ist der Summenverlauf aus dem Verlauf 120 und dem Verlauf 122. 16 shows the diagram 112 , where the turbine housing 12 the turbine 10 according to 16 has the exponent ex1 = 2 and the exponent ex2 = 3. The turbine 10 according to 16 includes the tongue slider with the combination U_λ the gradient 122 refers to just this combination U_λ, so that is the Versperrkörper 46 (AGR tongue) opposite the locking body 44 (λ-tongue) is shortened by 20 °. The history 118 is the cumulative course from the course 120 and the course 122 ,
Ein weiterer Verlauf 148 bezieht sich auf die Verwendung des Zungenschiebers mit der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen dritten Ausführungsform S0-10. Der Verlauf 146 ist wieder der Summenverlauf aus dem Verlauf 120 und dem Verlauf 148. Somit kann anhand von 16 besonders gut der Unterschied zwischen der Kombination U_λ und der Kombination G hinsichtlich der jeweiligen, auf die Zungen bezogenen dritten Ausführungsform S0-10.Another course 148 refers to the use of the tongue slider with the combination G with respect to the respective tongues-related third embodiment S 0-10 . The history 146 is again the summation course from the course 120 and the course 148 , Thus, based on 16 Particularly, the difference between the combination U_λ and the combination G with respect to the respective, related to the tongues third embodiment S 0-10 .
Anhand der gestrichelten Linie 124 ist in 15 die Nullposition der Zungenspitze 52 des Versperrkörpers 46 veranschaulicht, während mittels der gestrichelten Linie 124 in 16 die Nullposition der Zungenspitze 52 des Versperrkörpers 44 veranschaulicht ist.Based on the dashed line 124 is in 15 the zero position of the tongue tip 52 of the locking body 46 while illustrated by the dashed line 124 in 16 the zero position of the tongue tip 52 of the locking body 44 is illustrated.
17 zeigt das Diagramm 112, wobei die Turbine 10 gemäß 17 das Turbinengehäuse 12 mit dem Exponenten ex1 = 5 und dem Exponenten ex2 = 5 umfasst. Wie schon bei der Turbine 10 gemäß 10, 11, 15 und 16 umfasst die Turbine 10 das Turbinenrad 16 gemäß der zweiten Ausführungsform TR-88/74 (Basis-Turbinenrad). Ferner umfasst die Turbine 10 gemäß 17 den Zungenschieber, der hinsichtlich des Versperrkörpers 46 gemäß der zweiten Ausführungsform S0+10 und hinsichtlich des Versperrkörpers 44 gemäß der dritten Ausführungsform S0-10 ausgebildet ist und somit die Kombination U_agr aufweist. 17 shows the diagram 112 , where the turbine 10 according to 17 the turbine housing 12 with the exponent ex1 = 5 and the exponent ex2 = 5. As with the turbine 10 according to 10 . 11 . 15 and 16 includes the turbine 10 the turbine wheel 16 according to the second embodiment TR-88/74 (basic turbine wheel). Furthermore, the turbine includes 10 according to 17 the tongue slider, the respect of the locking body 46 according to the second embodiment S 0 + 10 and in terms of Versperrkörpers 44 According to the third embodiment S 0-10 is formed and thus has the combination U_agr.
Anhand der gestrichelten Linie 124 ist – wie auch bei 15 – die Nullposition der Zungenspitze 52 des Versperrkörpers 46 veranschaulicht. Die Turbine 10 gemäß 17 umfasst das Turbinengehäuse 12, welches den Exponenten ex1 = 5 und den Exponenten ex2 = 5 aufweist. Der Verlauf 120 bezieht sich dabei auf die geschilderte Kombination U_agr, wobei die λ-Zunge gegenüber der AGR-Zunge um 20° gekürzt ist. Der Verlauf 118 ist der Summenverlauf aus dem Verlauf 120 und dem Verlauf 122. Der Verlauf 144 bezieht sich auf die Kombination G der auf den Versperrkörper 44 bezogenen dritten Ausführungsform S0-10 mit der auf den Versperrkörper 46 bezogenen dritten Ausführungsform S0-10. Dabei ist der Verlauf 146 der Summenverlauf aus den Verläufen 144 und 122.Based on the dashed line 124 is - as with 15 - the zero position of the tip of the tongue 52 of the locking body 46 illustrated. The turbine 10 according to 17 includes the turbine housing 12 , which has the exponent ex1 = 5 and the exponent ex2 = 5. The history 120 refers to the described combination U_agr, wherein the λ-tongue is shortened relative to the AGR tongue by 20 °. The history 118 is the cumulative course from the course 120 and the course 122 , The history 144 refers to the combination G on the Versperrkörper 44 related third embodiment S 0-10 with the on the Versperrkörper 46 related third embodiment S 0-10 . Here is the course 146 the cumulative course from the courses 144 and 122 ,
18 zeigt das Diagramm 112, wobei die Turbine 10 gemäß 18 das Basis-Turbinenrad und das Turbinengehäuse 12 mit dem Exponenten ex1 = 5 und dem Exponenten ex2 = 5 umfasst. Ferner umfasst die Turbine 10 gemäß 18 den Zungenschieber, welcher nun bezogen auf den Versperrkörper 46 gemäß der dritten Ausführungsform S0-10 und bezogen auf den Versperrkörper 44 gemäß der zweiten Ausführungsform S0+10 ausgebildet ist. 18 shows the diagram 112 , where the turbine 10 according to 18 the basic turbine wheel and the turbine housing 12 with the exponent ex1 = 5 and the exponent ex2 = 5. Furthermore, the turbine includes 10 according to 18 the tongue slider, which now related to the Versperrkörper 46 according to the third embodiment S 0-10 and based on the Versperrkörper 44 S 0 + 10 is formed according to the second embodiment.
Anhand der gestrichelten Linie 124 ist somit die Nullposition der Zungenspitze 52 der λ-Zunge veranschaulicht. Bei dem Zungenschieber gemäß 18 ist somit die Kombination U_λ vorgesehen, bei welcher die AGR-Zunge gegenüber der λ-Zunge um 20° gekürzt ist. Demzufolge bezieht sich der Verlauf 122 auf die Kombination U_λ, wobei der Verlauf 118 der Summenverlauf aus den Verläufen 122 und 120 ist. Der Verlauf 148 bezieht sich wiederum auf die Kombination G, bei welcher der Zungenschieber bezogen auf die λ-Zunge gemäß der zweiten Ausführungsform S0+10 und bezüglich der AGR-Zunge ebenfalls gemäß der zweiten Ausführungsform S0+10 ausgebildet ist. Der Verlauf 146 ist dabei der Summenverlauf aus den Verläufen 120 und 148.Based on the dashed line 124 is thus the zero position of the tip of the tongue 52 the λ-tongue is illustrated. In the tongue slider according to 18 Thus, the combination U_λ is provided, in which the AGR tongue is shortened by 20 ° with respect to the λ-tongue. As a result, the history relates 122 on the combination U_λ, where the course 118 the cumulative course from the courses 122 and 120 is. The history 148 again relates to the combination G, in which the tongue slider is formed with respect to the λ-tongue according to the second embodiment S 0 + 10 and with respect to the AGR tongue also according to the second embodiment S 0 + 10 . The history 146 is the sum course from the progressions 120 and 148 ,
19 zeigt das Diagramm 126, wobei die Turbine 10 gemäß 19 den Zungenschieber mit der Kombination U_agr umfasst. 19 shows the diagram 126 , where the turbine 10 according to 19 includes the tongue slider with the combination U_agr.
20 zeigt das Diagramm 126, welches sich nun auf die Turbine 10 bezieht, die den Zungenschieber mit der Kombination U_λ umfasst. Im Vergleich mit 12 bis 14, bei denen jeweils die Kombination G vorgesehen ist, können die Effekte der Variationen des Zungenschiebers besonders gut erkannt werden. 20 shows the diagram 126 , which is now on the turbine 10 which includes the tongue slider with the combination U_λ. In comparison with 12 to 14 in which the combination G is provided in each case, the effects of the variations of the tongue slider can be recognized particularly well.
Unstetigkeiten in den jeweiligen Verläufen ergeben sich durch Öffnungsphasen des Zungenschiebers, wenn sich die Zungen in den spiralen Auslauf hineinbewegen. Der Durchsatzparameter ändert sich kaum noch, wenn die jeweilige, bewegliche Zunge unter die Gehäusezunge 96 gedreht bzw. geschoben wird. Im Gegensatz zu Mehrsegment-Turbinen ergibt sich bei der Zwillingsstromturbine durch das öffnen der beiden parallelen, d. h. in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Zungen relativ zur Gehäusezunge 96 natürlicherweise keine Umblasequerschnitte zwischen den beiden Fluten in Form der Zuführkanäle 32, 34.Discrepancies in the respective courses arise through opening phases of the Tongue slider when the tongues move into the spiral spout. The throughput parameter barely changes when the respective movable tongue under the housing tongue 96 is rotated or pushed. In contrast to multi-segment turbines results in the twin-flow turbine by opening the two parallel, ie in the axial direction consecutive tongues relative to the housing tongue 96 Of course, no Umblasequerschnitte between the two floods in the form of feed channels 32 . 34 ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
1010
-
Turbineturbine
-
1212
-
Turbinengehäuseturbine housing
-
1414
-
Aufnahmeraumaccommodation space
-
1616
-
Turbinenradturbine
-
1818
-
Drehachseaxis of rotation
-
2020
-
Beschaufelungblading
-
2222
-
Laufradschaufelimpeller blade
-
2424
-
Eintrittskanteleading edge
-
2626
-
Austrittskantetrailing edge
-
2727
-
Zwischenkanteintermediate edge
-
2828
-
Eintrittsbereichentry area
-
3030
-
Austrittsbereichexit area
-
3232
-
Zuführkanalfeed
-
3333
-
Flanschflange
-
3434
-
Zuführkanalfeed
-
3636
-
Wandungwall
-
3838
-
DüsenquerschnittNozzle area
-
4040
-
DüsenquerschnittNozzle area
-
4242
-
Verstelleinrichtungadjustment
-
4444
-
VersperrkörperVersperrkörper
-
4646
-
VersperrkörperVersperrkörper
-
4848
-
Ringring
-
5050
-
Konturstückcontour piece
-
5252
-
Zungenspitzetongue
-
5454
-
Stirnseitefront
-
5656
-
Abstützelementsupporting
-
5858
-
Schaubildgraph
-
6060
-
BasisBase
-
6262
-
Diagrammdiagram
-
6464
-
Abszisseabscissa
-
6666
-
Ordinateordinate
-
6868
-
GeradeJust
-
7070
-
GeradeJust
-
7272
-
Verlaufcourse
-
7474
-
Verlaufcourse
-
7676
-
Verlaufcourse
-
7878
-
Verlaufcourse
-
8080
-
Verlaufcourse
-
8282
-
Verlaufcourse
-
8484
-
Verlaufcourse
-
8686
-
Verlaufcourse
-
8888
-
Verlaufcourse
-
9090
-
Verlaufcourse
-
9292
-
Dichtungselementsealing element
-
9494
-
Teilbereichsubregion
-
9696
-
Gehäusezungehousing tongue
-
9898
-
Schaubildgraph
-
100100
-
Spaltecolumn
-
102102
-
Zeilerow
-
104104
-
Spaltecolumn
-
106106
-
Zeilerow
-
108108
-
Spaltecolumn
-
110110
-
Zeilerow
-
112112
-
Diagrammdiagram
-
114114
-
Abszisseabscissa
-
116116
-
Ordinateordinate
-
118118
-
Verlaufcourse
-
120120
-
Verlaufcourse
-
122122
-
Verlaufcourse
-
124124
-
gestrichelte Liniedashed line
-
126126
-
Diagrammdiagram
-
128128
-
Abszisseabscissa
-
130130
-
Ordinateordinate
-
132132
-
Verlaufcourse
-
134134
-
Verlaufcourse
-
136136
-
Verlaufcourse
-
138138
-
Verlaufcourse
-
140140
-
Verlaufcourse
-
142142
-
Verlaufcourse
-
144144
-
Verlaufcourse
-
146146
-
Verlaufcourse
-
AS0,AGR A S0, AGR
-
EintrittsquerschnittInlet cross-section
-
AS0,λ A S0, λ
-
EintrittsquerschnittInlet cross-section
-
SS
-
FlächenschwerpunktCentroid
-
S1S1
-
Spaltgap
-
DA D A
-
AustrittsdurchmesserOutlet diameter
-
DA1 D A1
-
AustrittsdurchmesserOutlet diameter
-
DE D E
-
EintrittsdurchmesserInlet diameter
-
DI D I
-
InnendurchmesserInner diameter
-
b1b1
-
Breitewidth
-
b2b2
-
Breitewidth
-
b3b3
-
Breitewidth
-
b4b4
-
Breitewidth
-
bRAD b RAD
-
axiale Erstreckungaxial extent
-
D3 D 3
-
EintrittsdurchmesserInlet diameter
-
α0 α 0
-
Strömungswinkelflow angle
-
φAGR,0 φ AGR, 0
-
Eintrittswinkelentry angle
-
φλ,0 φ λ, 0
-
Eintrittswinkelentry angle
-
ΔφΔφ
-
Differenzwinkeldifference angle
-
S0 S 0
-
erste Ausführungsformfirst embodiment
-
S0+10 S 0 + 10
-
zweite Ausführungsformsecond embodiment
-
S0-10 S 0-10
-
dritte Ausführungsformthird embodiment
-
TR-88/72TR-88/72
-
erste Ausführungsformfirst embodiment
-
TR-88/74TR-88/74
-
zweite Ausführungsformsecond embodiment
-
TR-88/76TR-88/76
-
dritte Ausführungsformthird embodiment
-
aa
-
axiale Erstreckungaxial extent
-
bb
-
radiale Erstreckungradial extent
-
GG
-
Kombinationcombination
-
U_agrU_agr
-
Kombinationcombination
-
U_λU_λ
-
Kombinationcombination
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 102008039085 A1 [0008] DE 102008039085 A1 [0008]
-
CN 202500653 U [0009] CN 202500653 U [0009]
-
DE 102006051628 A1 [0010] DE 102006051628 A1 [0010]
-
WO 2010/068557 A1 [0011] WO 2010/068557 A1 [0011]
-
WO 2012/170754 A1 [0012] WO 2012/170754 A1 [0012]