DE102015006288A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, and drive device for a motor vehicle - Google Patents

Turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, and drive device for a motor vehicle Download PDF

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Stephan Krätschmer
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Siegfried Sumser
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine (10) für einen Abgasturbolader (66), mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) aufgenommen Turbinenrad (16), welches von Abgas antreibbar ist und eine Beschaufelung (22) mit einem Austrittsbereich (32) aufweist, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine (10) von der Beschaufelung (22) abströmt, und mit wenigstens einer sich in einer Wandung (42) des Gehäuses (12) erstreckenden, über dem Umfang des Austrittsbereichs (32) angeordneten und in den Austrittsbereich (32) mündenden Durchgangsöffnung (44), über welche ein Gas in den Austrittsbereich (32) einführbar ist, wobei das Gehäuse (12) einen mit der Durchgangsöffnung (44) fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung (44) angeordneten Sammelraum (46) für das Gas aufweist, über welchen das Gas der Durchgangsöffnung (44) zuführbar ist.The invention relates to a turbine (10) for an exhaust gas turbocharger (66), comprising a housing (12) with a turbine wheel (16), which can be driven by exhaust gas, in the housing (12) and a blading (22) with an outlet area (32), via which the exhaust gas flows from the blading (22) during operation of the turbine (10), and with at least one in the wall (42) of the housing (12) extending over the circumference of the outlet region (32 ) through which a gas in the outlet region (32) is insertable, wherein the housing (12) one with the passage opening (44) fluidly connected and upstream of the passage opening (44) arranged collecting space (46) for the gas, via which the gas of the passage opening (44) can be fed.

Figure DE102015006288A1_0001
Figure DE102015006288A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 4 sowie eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of each of claims 1 and 4 and a drive device for a motor vehicle according to the preamble of claim 5.

Eine solche Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, sowie eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen sind beispielsweise bereits der EP 0 537 503 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Antriebseinrichtung umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher der Kraftwagen antreibbar ist. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens einen Abgasturbolader mit einer Turbine. Die Turbine umfasst ein Gehäuse sowie ein in dem Gehäuse aufgenommenes Turbinenrad, welches um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Ferner ist das Turbinenrad von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar und weist eine Beschaufelung mit einem Austrittsbereich auf, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine von der Beschaufelung abströmt. Die Beschaufelung weist üblicherweise einen Eintrittsbereich auf, über welchen das Abgas beim Betrieb der Turbine die Beschaufelung und somit das Turbinenrad anströmt. Infolge dieses Anströmens wird das Turbinenrad angetrieben, wobei das Abgas mittels der Turbine expandiert wird. Der Austrittsbereich umfasst beispielsweise Austrittskanten oder Abströmkanten, über die das Abgas von der Beschaufelung abströmt.Such a turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, and a drive device for a motor vehicle, for example, are already the EP 0 537 503 A1 to be known as known. The drive device comprises an internal combustion engine, by means of which the motor vehicle is drivable. Furthermore, the drive device comprises at least one exhaust gas turbocharger with a turbine. The turbine includes a housing and a turbine wheel received in the housing which is rotatable about an axis of rotation relative to the housing. Furthermore, the turbine wheel of exhaust gas of the internal combustion engine is drivable and has a blading with an outlet region, via which the exhaust gas flows during operation of the turbine from the blading. The blading usually has an inlet region, via which the exhaust gas flows during operation of the turbine, the blading and thus the turbine wheel. As a result of this flow around the turbine wheel is driven, wherein the exhaust gas is expanded by means of the turbine. The outlet region includes, for example, outlet edges or trailing edges, via which the exhaust gas flows from the blading.

Die Turbine weist ferner wenigstens eine sich in einer Wandung des Gehäuses erstreckende, über dem Umfang des Austrittsbereichs angeordnete und in den Austrittsbereich mündende Durchgangsöffnung auf, über welche ein Gas in den Austrittsbereich einführbar beziehungsweise einblasbar ist.The turbine also has at least one passage opening extending in a wall of the housing and arranged over the circumference of the outlet region and opening into the outlet region, via which gas can be introduced or injected into the outlet region.

Der Abgasturbolader wird auch als Aufladeeinrichtung bezeichnet, da er üblicherweise wenigstens einen von der Turbine antreibbaren Verdichter zum Verdichten von Luft aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine kann mit der verdichteten Luft versorgt werden, wobei im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann. Mittels eines solchen Abgasturboladers lässt sich ein Aufladesystem darstellen, mittels welchem der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zu verdichten ist. Dieses Verdichten der Luft wird auch als Aufladen bezeichnet.The exhaust gas turbocharger is also referred to as a charging device, since it usually has at least one compressor drivable by the turbine for compressing air. The internal combustion engine can be supplied with the compressed air, wherein energy contained in the exhaust gas can be used to compress the air. By means of such an exhaust gas turbocharger, a charging system can be represented, by means of which the air to be supplied to the internal combustion engine is to be compressed. This compression of the air is also referred to as charging.

Bei der Entwicklung von Aufladesystemen, die ein sogenanntes Downsizing und Downspeeding bei Personenkraftwagen- wie auch Nutzfahrzeuganwendungen mit Diesel- und Gasmotoren beziehungsweise Ottomotoren ermöglichen, kommen Turbinenrädern von beispielsweise als variablen Abgasturboladern ausgebildeten Abgasturboladern, einflutigen und mehrflutigen Fest-Geometrieturbinen hinsichtlich dem zuverlässigen, mechanischen Verhalten bei einer geforderten Lebensdauer eine große Bedeutung zu. Eine Kernaufgabe zur Erzielung der Lebensdauer-Anforderungen der betreffenden Abgasturbolader wird zunehmend auch die Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Turbinenrad-Beschaufelungen sein. Da durch die zyklischen Strömungsnachläufe von Leitbeschaufelungen und Zungen vor dem Turbinenrad-Eintritt, das heißt stromauf des Eintrittsbereichs, häufig auch hohe Turbinendruckverhältnisse und große Störungen zur Anregung der Turbinenrad-Beschaufelungen vorliegen, muss nach Lösungen gesucht werden, die eine genügend große dämpfende Wirkung für das Turbinenrad mit sich bringen und den Extremfall einer Schaufelresonanz mit ungenügender Dämpfung in seiner Wahrscheinlichkeit klein halten.In the development of turbochargers, which enable a so-called downsizing and downspeeding in passenger car and commercial vehicle applications with diesel and gas engines or gasoline engines, turbine wheels come from, for example, designed as a variable exhaust gas turbochargers exhaust gas turbochargers, single-flow and multi-flow solid geometry turbines in terms of reliable, mechanical behavior a required service life is of great importance. A core task for achieving the service life requirements of the exhaust gas turbocharger concerned will increasingly be influencing the vibration behavior of the turbine wheel blading. Since there are often high turbine pressure ratios and large disturbances for exciting the turbine wheel blading due to the cyclical flow trailing of guide blades and tongues in front of the turbine wheel inlet, that is, upstream of the inlet area, solutions must be sought which have a sufficiently large damping effect for the turbine Turbine wheel bring and minimize the extreme case of a blade resonance with insufficient damping in its likelihood small.

Entwicklungen wie beispielsweise die sogenannte Turbobrake, welche ein schaltbares und beispielsweise sieben-schaufliges Turbobremsgitter, das vor das Turbinenrad einfahrbar ist, umfasst, haben zu schwingungsstabilen Dickschaufler-Turbinenrädern hoher Eigenfrequenz geführt, die im Turbinenwirkungsgrad jedoch mit Nachteilen belastet sind.Developments such as the so-called turbo bolster, which comprises a switchable and, for example, seven-bladed turbobar grille, which can be retracted in front of the turbine wheel, have resulted in vibration-stable, high-frequency Dickschaufler turbine wheels, which, however, are burdened with disadvantages in turbine efficiency.

Wünschenswert sind im Gegensatz zu den robusten Dickschaufler-Turbinenrädern aus Wirkungsgradgründen aerodynamisch optimale Radbeschaufelungen, die relativ geringe Dicken aufweisen und somit auch abgesenkte Eigenfrequenzen besitzen. Durch die großen Drehzahlspannen von Abgasturboladern ergibt sich hier ein häufiger Resonanzdurchlauf der Schaufeleigenfrequenz, im Besonderen des Radaustrittsbereichs, wodurch sich im Allgemeinen eine nur geringe Überlebenswahrscheinlichkeit des Abgasturboladers einstellt.For reasons of efficiency, in contrast to the robust Dickschaufler turbine wheels, it is desirable to have aerodynamically optimum wheel blading which has relatively low thicknesses and thus also has lowered natural frequencies. Due to the large rpm ranges of exhaust gas turbochargers, this results in a frequent resonant passage of the blade natural frequency, in particular of the wheel outlet region, as a result of which a low probability of survival of the exhaust gas turbocharger generally sets.

Wünschenswert sind daher Vorrichtungen und Verfahren, die den Einsatz von trägheitsmomentenarmen Turbinenrädern mit relativ dünnen Schaufeln hoher Wirkungsgradeffizienz erlauben, die die Lebensdauer-Anforderungen hinsichtlich einer hochfrequenten Schwingungssicherheit erfüllen. Wie beispielsweise aus der DE 10 2005 011 482 A1 hervorgeht, bestehen Möglichkeiten, durch die Gestaltung der Leitbeschaufelung, insbesondere hinsichtlich des unterschiedlichen Teilungswinkels über dem Umfang, auf die Anregungsfrequenz und teilweise auf die Intensität einzuwirken. Desgleichen sind bei Mehrsegment-Turbinen durch die Festlegung von unterschiedlichen Segmentwinkeln der Teilspiralen Einflussmöglichkeiten auf die Intensität und auf den Frequenzwechsel der Störungen durch die Zungen auf den sich drehenden Turbinenrad-Eintritt durchführbar. Die Störungen pflanzen sich auf den im Allgemeinen sensiblen Turbinenradaustrittsschaufelbereich fort, der durch die erhöhte angepasste Eigenfrequenz bei gesteigerter Schaufelsteifigkeit zu einem sicheren Schwingungsverhalten führen soll. Eine dämpfende Wirkung der Störungen der Leitbeschaufelungen und der Zungen wird auch durch einen genügend großen Abstand zum Turbinenrad-Eintritt positiv beeinflusst, wobei dieser Abstand beispielsweise zumindest im Wesentlichen dem 0,1-fachen des Durchmessers des Turbinenrads entspricht. Dieser Abstand kann jedoch nicht immer aufgrund von fehlendem Bauraum oder der Eigenschaften bestimmter Vario-Einrichtungen wie beispielsweise bei einer Drehschaufel-Turbine in Leitgitter-Öffnungsposition beziehungsweise in jeder Leitgitterposition befriedigend bereitgestellt werden.Desirable, therefore, are devices and methods that allow the use of low inertia turbine wheels with relatively thin blades high efficiency efficiency, which meet the life requirements for high-frequency vibration safety. Such as from the DE 10 2005 011 482 A1 As a result, it is possible to influence the excitation frequency and in some cases the intensity by designing the guide blading, in particular with regard to the different pitch angle over the circumference. Likewise, in the case of multi-segment turbines, the determination of different segment angles of the partial spirals makes it possible to influence the intensity and the frequency change of the disturbances by the tongues on the rotating turbine wheel inlet. The malfunctions continue on the generally sensitive turbine wheel vane range, which is matched by the increased Natural frequency with increased blade stiffness to lead to a safe vibration behavior. A damping effect of the disturbances of the Leitbeschaufelungen and the tongues is also positively influenced by a sufficiently large distance from the turbine wheel entry, this distance, for example, at least substantially equal to 0.1 times the diameter of the turbine wheel. However, this distance can not always be satisfactorily provided due to the lack of space or the characteristics of certain Vario devices such as a vane turbine in the vane opening position or in each Leitgitterposition.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Turbine sowie eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung des Turbinenrads besonders gering gehalten werden kann.Object of the present invention is therefore to develop a turbine and a drive device of the type mentioned in such a way that the risk of excessive vibrations of the blading of the turbine wheel can be kept particularly low.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beziehungsweise 4 sowie durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a turbine having the features of patent claims 1 and 4, respectively, and by a drive device having the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Turbine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung des Turbinenrads besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse einen mit der Durchgangsöffnung fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung angeordneten Sammelraum für das Gas aufweist, über welchen das Gas der Durchgangsöffnung zuführbar ist. Mit anderen Worten kann sich das Gas zunächst in dem Sammelraum sammeln und schließlich von dem Sammelraum in und durch die Durchgangsöffnung strömen, sodass das Gas schließlich in den Austrittsbereich gelangen kann. An einem Abgasturbolader-Prüfstand durchgeführte Untersuchungen und Messungen von Schaufelschwingungs-Amplituden mit relevanten Turbinen-Betriebspunkten haben gezeigt, dass durch die Einblasung eines zum Abgas beziehungsweise Abgasstrom zusätzlichen Gases beziehungsweise Gasstroms in den Austrittsbereich der Beschaufelung, insbesondere mit steigendem Druckverhältnis, eine merkliche Amplituden-Reduktion der Schaufelschwingungen der betrachteten Ordnung der Eigenfrequenz bewirkt werden kann. Unter dem zuvor genannten Druckverhältnis ist das Verhältnis eines in dem Sammelraum herrschenden Drucks zu einem in dem Austrittsbereich herrschenden Druck zu verstehen.In order to further develop a turbine of the type indicated in the preamble of patent claim 1 such that the risk of excessive vibrations of the blading of the turbine wheel can be kept particularly low, it is provided according to the invention that the housing has a plenum fluidically connected to the through-opening and arranged upstream of the passage opening for the gas, via which the gas can be supplied to the passage opening. In other words, the gas can first collect in the collecting space and finally flow from the collecting space into and through the passage opening, so that the gas can finally reach the discharge area. Investigations and measurements of blade vibration amplitudes with relevant turbine operating points carried out on an exhaust-gas turbocharger test bench have shown that a considerable reduction in amplitude is achieved by injecting an additional gas or gas stream into the outlet area of the blading, in particular with increasing pressure ratio the blade vibrations of the considered order of the natural frequency can be effected. The aforementioned pressure ratio means the ratio of a pressure prevailing in the collecting space to a pressure prevailing in the outlet region.

Vorzugsweise sind mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen, die über dem Austrittsbereich und somit über der Beschaufelung über deren Umfang angeordnet sind und jeweilige, definierte engste Querschnitte darstellen, durch die ein beispielsweise zusätzlich zum Abgas vorgesehenes Gas beziehungsweise Gasstrom mit einem Druckverhältnis in den Austrittsbereich eingebracht werden kann, wobei das Gas durch die Querschnitte beziehungsweise Durchgangsöffnungen in den Austrittsbereich expandiert. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Sammelraum ein größerer Druck als in dem Austrittsbereich herrscht.Preferably, a plurality of passage openings are provided, which are arranged over the outlet area and thus over the blading over the circumference and represent respective, defined narrowest cross-sections through which an example provided in addition to the exhaust gas or gas stream can be introduced with a pressure ratio in the outlet region, wherein the gas expands through the cross-sections or passage openings in the outlet region. Thus, it is preferably provided that there is a greater pressure in the collecting space than in the outlet area.

Um eine Turbine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung des Turbinenrads besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein die Wandung bildendes zweites Gehäuseteil umfasst, welches relativ zu dem ersten Gehäuseteil bewegbar, insbesondere um eine Drehachse drehbar, ist. Hierdurch ist es möglich, das zweite Gehäuseteil beziehungsweise die Wandung und somit die Durchgangsöffnung relativ zum ersten Gehäuseteil zu bewegen, insbesondere zu drehen, sodass die Stellung beziehungsweise Position der Durchgangsöffnung insbesondere relativ zum Turbinenrad und dem ersten Gehäuseteil bedarfsgerecht eingestellt werden kann.In order to further develop a turbine of the type indicated in the preamble of patent claim 4 in such a way that the risk of excessive vibrations of the blading of the turbine wheel can be kept particularly low, it is provided according to the invention that the housing comprises a first housing part and a second housing part forming the wall, which is movable relative to the first housing part, in particular rotatable about an axis of rotation. This makes it possible to move the second housing part or the wall and thus the passage opening relative to the first housing part, in particular to rotate, so that the position or position of the passage opening in particular relative to the turbine wheel and the first housing part can be adjusted as needed.

Das zweite Gehäuseteil ist beispielsweise ein Ring, welcher sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads beziehungsweise des Austrittsbereichs über dessen Umfang erstreckt. Der Ring ist vorzugsweise in dem ersten Gehäuseteil aufgenommen und beispielsweise relativ zu dem ersten Gehäuseteil um eine Drehachse drehbar. Die Drehachse des Rings beziehungsweise des zweiten Gehäuseteils fällt beispielsweise mit einer Drehachse zusammen, um welche das Turbinenrad relativ zu dem Gehäuse drehbar ist.The second housing part is, for example, a ring, which extends in the circumferential direction of the turbine wheel or the outlet area over its circumference. The ring is preferably received in the first housing part and, for example, rotatable relative to the first housing part about an axis of rotation. The axis of rotation of the ring or of the second housing part coincides, for example, with an axis of rotation about which the turbine wheel is rotatable relative to the housing.

Um eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung des Turbinenrads besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung wenigstens einen Verdichter zum Bereitstellen von Luft als das Gas aufweist. Der Verdichter ist beispielsweise ein von der Turbine antreibbarer Verdichter des Abgasturboladers. Alternativ ist der Verdichter ein insbesondere von der Verbrennungskraftmaschine antreibbarer, von dem Verdichter des Abgasturboladers unterschiedlicher Kompressor einer Druckluftanlage für den Kraftwagen, wobei der Kompressor auch als Luftpresser bezeichnet wird. Mittels des Luftpressers beziehungsweise der Druckluftanlage ist wenigstens eine Bremse, insbesondere Betriebsbremse, des beispielsweise als Nutzkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens mit Luft, das heißt mit Druckluft, versorgbar.In order to develop a drive device specified in the preamble of claim 5 type such that the risk of excessive vibrations of the blading of the turbine wheel can be kept particularly low, it is inventively provided that the drive means comprises at least one compressor for providing air as the gas. The compressor is, for example, a compressor of the exhaust gas turbocharger which can be driven by the turbine. Alternatively, the compressor is a particular of the internal combustion engine drivable, different from the compressor of the exhaust gas turbocharger compressor of a compressed air system for the motor vehicle, wherein the compressor is also referred to as an air compressor. By means of the air compressor or the Compressed air system is at least one brake, in particular service brake, designed for example as a utility vehicle motor vehicle with air, that is supplied with compressed air.

Durch die Nutzung der vom Verdichter bereitgestellten Luft als das Gas kann das Gas besonders gezielt und bedarfsgerecht in den Austrittsbereich eingebracht werden, wobei es besonders vorteilhafterweise möglich ist, einen ersten Druck des Gases mittels des Verdichters einzustellen, wobei der erste Druck größer als ein im Austrittsbereich herrschender zweiter Druck ist. Hierdurch kann die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung, insbesondere von Laufradschaufeln der Beschaufelung, gering gehalten werden.By using the air provided by the compressor as the gas, the gas can be introduced specifically targeted and demand in the outlet region, it is particularly advantageously possible to set a first pressure of the gas by means of the compressor, the first pressure is greater than one in the outlet region prevailing second pressure is. As a result, the risk of excessive vibrations of the blading, in particular impeller vanes of the blading, be kept low.

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, mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse aufgenommenen Turbinenrad, welches von Abgas antreibbar ist und eine Beschaufelung mit einem Austrittsbereich aufweist, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine von der Beschaufelung abströmt, und mit wenigstens einer sich in einer Wandung des Gehäuses erstreckenden, über dem Umfangs des Austrittsbereich angeordneten und in den Austrittsbereich mündenden Durchgangsöffnung, über welche ein Gas in den Austrittsbereich einführbar ist, wobei das Gehäuse einen mit der Durchgangsöffnung fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung angeordneten Sammelraum für das Gas aufweist, über welchen das Gas der Durchgangsöffnung zuführbar ist; 1 a schematic longitudinal sectional view of a turbine for an exhaust gas turbocharger, with a housing, with a turbine wheel housed in the housing, which is driven by exhaust gas and having a blading with an outlet region, through which the exhaust flows during operation of the turbine from the blading, and with at least one passage opening extending in a wall of the housing and arranged over the circumference of the outlet area and opening into the outlet area, via which gas can be introduced into the outlet area, the housing having a collecting space fluidically connected to the passage opening and arranged upstream of the passage opening comprises the gas, via which the gas can be supplied to the passage opening;

2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Turbine gemäß 1; 2 a diagram illustrating a method for operating the turbine according to 1 ;

3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht der Turbine gemäß 2; 3 a fragmentary schematic front view of the turbine according to 2 ;

4 eine Schaltskizze einer Antriebseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Kraftwagen; 4 a circuit diagram of a drive device according to a first embodiment for a motor vehicle;

5 eine Schaltskizze der Antriebseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 5 a circuit diagram of the drive device according to a second embodiment; and

6 eine Schaltskizze der Antriebseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. 6 a circuit diagram of the drive device according to a third embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same 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 eines Kraftwagens. Der Abgasturbolader dient beispielsweise dazu, eine insbesondere als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftwagens mit verdichteter Luft zu versorgen. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt, in welchem die von dem Abgas antreibbare Turbine 10 angeordnet ist. Der Abgasturbolader weist einen Verdichter auf, welcher in einem von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei die Luft mittels des Ansaugtrakts zu und insbesondere in wenigstens einen Brennraum, insbesondere Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Turbine 10 von dem Abgas antreibbar, wobei der Verdichter des Abgasturboladers von der Turbine 10 antreibbar ist. Durch das Antreiben des Verdichters wird mittels des Verdichters die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet, sodass im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt wird. 1 shows in a schematic longitudinal sectional view with a whole 10 designated turbine for an exhaust gas turbocharger of a motor vehicle. The exhaust gas turbocharger serves, for example, to supply a combustion engine designed in particular as a reciprocating internal combustion engine for driving the motor vehicle with compressed air. The internal combustion engine comprises an exhaust gas tract through which exhaust gas of the internal combustion engine can flow, in which the turbine which can be driven by the exhaust gas 10 is arranged. The exhaust-gas turbocharger has a compressor, which is arranged in an air-flowable intake tract of the internal combustion engine, wherein the air is guided by means of the intake tract and in particular into at least one combustion chamber, in particular cylinder, of the internal combustion engine. As will be explained in more detail below, the turbine is 10 driven by the exhaust gas, wherein the compressor of the exhaust gas turbocharger from the turbine 10 is drivable. By driving the compressor, the air flowing through the intake air is compressed by means of the compressor, so that energy contained in the exhaust gas is used for compressing the air.

Die Turbine 10 umfasst ein von dem Abgas durchströmbares Gehäuse 12, welches auch als Turbinengehäuse bezeichnet wird. Das Gehäuse 12 weist einen Aufnahmebereich 14 auf, in welchem ein Turbinenrad 16 der Turbine 10 aufgenommen ist. Das Turbinenrad 16 ist dabei um eine Drehachse 18 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar. Das Turbinenrad 16 weist eine Nabe 20 sowie eine mit der Nabe 20 verbundene und im Ganzen mit 22 bezeichnete Beschaufelung auf, welche beispielsweise einstückig mit der Nabe 20 ausgebildet ist. Die Beschaufelung 22 umfasst eine Mehrzahl von Laufradschaufeln, von denen in 1 eine mit 24 bezeichnete Laufradschaufel erkennbar ist. Die Beschaufelung 22 weist einen Eintrittsbereich 26 auf, über welchen die Beschaufelung 22 und somit die Laufradschaufel 24 während eines Betriebs der Turbine von dem Abgas angeströmt wird. Mit anderen Worten strömt das Abgas die Beschaufelung 22 über den Eintrittsbereich 26 an, wobei die Strömung des Abgases durch das Gehäuse 12 in 1 durch einen Richtungspfeil 28 veranschaulicht ist. Der Eintrittsbereich 26 umfasst beispielsweise jeweilige Eintrittskanten der Laufradschaufeln, wobei von den Eintrittskanten in 1 die mit 30 bezeichnete Eintrittskante der Laufradschaufel 24 erkennbar ist.The turbine 10 comprises a housing through which the exhaust gas can flow 12 , which is also referred to as a turbine housing. The housing 12 has a recording area 14 on which a turbine wheel 16 the turbine 10 is included. The turbine wheel 16 is about a rotation axis 18 relative to the housing 12 rotatable. The turbine wheel 16 has a hub 20 and one with the hub 20 connected and in whole with 22 designated blading which, for example, integral with the hub 20 is trained. The blading 22 comprises a plurality of impeller blades, of which in 1 one with 24 designated impeller blade is recognizable. The blading 22 has an entrance area 26 on top of which the blading 22 and thus the impeller blade 24 is flown during operation of the turbine from the exhaust gas. In other words, the exhaust gas flows the blading 22 over the entrance area 26 at, wherein the flow of the exhaust gas through the housing 12 in 1 by a directional arrow 28 is illustrated. The entrance area 26 For example, includes respective entry edges of the impeller blades, wherein from the entrance edges in 1 the With 30 designated leading edge of the impeller blade 24 is recognizable.

Ferner weist das Turbinenrad 16 einen Austrittsbereich 32 auf, über welchen das Abgas während des Betriebs der Turbine 10 die Beschaufelung 22 und somit die Laufradschaufel 24 abströmt. Der Austrittsbereich 32 umfasst beispielsweise jeweilige Austrittskanten der Laufradschaufeln, wobei das Abgas die Beschaufelung 22 über die Austrittskanten abströmt. Von diesen Austrittskanten ist in 1 die mit 34 bezeichnete Austrittskante der Laufradschaufel 24 erkennbar.Further, the turbine wheel 16 an exit area 32 over which the exhaust gas during operation of the turbine 10 the blading 22 and thus the impeller blade 24 flows. The exit area 32 For example, includes respective exit edges of the impeller blades, wherein the exhaust gas is the blading 22 flows over the exit edges. From these exit edges is in 1 with 34 designated trailing edge of the impeller blade 24 recognizable.

Das Gehäuse 12 kann einstückig ausgebildet sein oder eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Gehäuseteilen umfassen. Ein solches Gehäuseteil ist in 1 ausschnittsweise erkennbar und mit 36 bezeichnet, wobei ein zweites der Gehäuseteile in 1 ebenfalls ausschnittsweise erkennbar und mit 38 bezeichnet ist. Das Gehäuseteil 38 ist beispielsweise ein Lagergehäuse, an welchem ein Rotor des Abgasturboladers um die Drehachse 18 relativ zum Lagergehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor umfasst das Turbinenrad 16 und eine in 1 nicht erkennbare Welle, welche drehfest mit dem Turbinenrad 16 verbunden ist.The housing 12 may be formed in one piece or comprise a plurality of separately formed and interconnected housing parts. Such a housing part is in 1 partially recognizable and with 36 designated, wherein a second of the housing parts in 1 also partially recognizable and with 38 is designated. The housing part 38 is, for example, a bearing housing, on which a rotor of the exhaust gas turbocharger about the axis of rotation 18 is rotatably supported relative to the bearing housing. The rotor includes the turbine wheel 16 and one in 1 unrecognizable shaft, which rotatably with the turbine wheel 16 connected is.

Der im Ansaugtrakt angeordnete Verdichter umfasst beispielsweise ein Verdichtergehäuse sowie ein in dem Verdichtergehäuse aufgenommenes Verdichterrad, mittels welchem die Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Das Verdichterrad ist ebenfalls Bestandteil des genannten Rotors und dabei drehfest mit der Welle verbunden, sodass das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad 16 antreibbar ist. Somit ist das Verdichterrad um die Drehachse 18 relativ zu dem Lagergehäuse drehbar. Dadurch, dass das Abgas die Beschaufelung 22 beziehungsweise das Turbinenrad 16 insgesamt anströmt, wird das Turbinenrad 16 angetrieben, sodass in der Folge im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.The compressor arranged in the intake tract comprises, for example, a compressor housing and a compressor wheel accommodated in the compressor housing, by means of which the air is to be compressed or compressed. The compressor wheel is also part of said rotor and thereby rotatably connected to the shaft, so that the compressor wheel on the shaft of the turbine wheel 16 is drivable. Thus, the compressor wheel is about the axis of rotation 18 rotatable relative to the bearing housing. Because the exhaust gas is blading 22 or the turbine wheel 16 flows in total, the turbine wheel 16 driven, so that in the sequence contained in the exhaust gas energy can be used to compress the air.

In dem Gehäuse 12 ist in Strömungsrichtung des Abgases stromauf des Turbinenrads 16 beispielsweise eine Leiteinrichtung angeordnet, welche eine Mehrzahl von Leitelementen umfasst. Die Leitelemente sind in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang angeordnet, wobei von diesen Leitelementen in 1 ein mit 40 bezeichnetes Leitelement erkennbar ist.In the case 12 is in the flow direction of the exhaust gas upstream of the turbine wheel 16 For example, arranged a guide, which comprises a plurality of guide elements. The guide elements are in the circumferential direction of the turbine wheel 16 arranged over the circumference thereof, wherein of these guide elements in 1 one with 40 designated guide is recognizable.

Ist die Turbine 10 als Vario-Turbine ausgebildet, so sind die Leitelemente relativ zum Gehäuse 12 bewegbar und insbesondere um eine jeweilige Schwenkachse verschwenkbar. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Turbine 10 als Festgeometrie-Turbine ausgebildet ist, sodass die Leitelemente relativ zu dem Gehäuse 12 unbeweglich sind. Dies ist vorliegend der Fall, sodass das Leitelement 40 beispielsweise als Gehäusezunge ausgebildet ist. Das Leitelement 40 dient zum Leiten des Abgases, sodass das Abgas das Turbinenrad 16, insbesondere die Beschaufelung 22, strömungsgünstig anströmt.Is the turbine 10 designed as a Vario turbine, the guide elements are relative to the housing 12 movable and in particular pivotable about a respective pivot axis. Alternatively, it is conceivable that the turbine 10 is designed as a solid geometry turbine, so that the guide elements relative to the housing 12 immovable. This is the case in the present case, so that the guide element 40 for example, is designed as a housing tongue. The guiding element 40 It is used to guide the exhaust gas so that the exhaust gas is the turbine wheel 16 , in particular the blading 22 flows streamlined.

Das Gehäuse 12 weist eine Wandung 42 auf, durch welche die Beschaufelung 22 beziehungsweise die jeweilige Laufradschaufel in radialer Richtung nach außen zumindest teilweise überdeckt ist. Insbesondere ist der Austrittsbereich 32 in radialer Richtung nach außen durch die Wandung 42 zumindest teilweise überdeckt. In der Wandung 42 erstreckt sich wenigstens eine über dem Umfangs des Austrittsbereich 32 angeordnete Durchgangsöffnung 44, welche in den Austrittsbereich 32 mündet. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist ein Gas, insbesondere eine von dem Abgas unterschiedliches Gas wie beispielsweise Luft, über die Durchgangsöffnung 44 in den Austrittsbereich 32 einführbar.The housing 12 has a wall 42 on, through which the blading 22 or the respective impeller blade is at least partially covered in the radial direction to the outside. In particular, the exit area 32 in the radial direction outwards through the wall 42 at least partially covered. In the wall 42 at least one extends over the circumference of the exit region 32 arranged passage opening 44 which are in the exit area 32 empties. As will be explained in more detail below, a gas, in particular a different gas from the exhaust gas such as air, over the passage opening 44 in the exit area 32 insertable.

Um nun die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Beschaufelung 22, das heißt der Laufradschaufeln, besonders gering zu halten, weist das Gehäuse 12 einen mit der Durchgangsöffnung 44 fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung 44 angeordneten Sammelraum 46 für das Gas auf, wobei der Durchgangsöffnung 44 über den Sammelraum 46 das Gas (Luft) zuführbar ist. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zur Durchgangsöffnung 44 auf die anderen Durchgangsöffnungen ohne Weiteres übertragbar sind.To avoid the risk of excessive vibrations of the blading 22 , That is, the impeller blades to keep particularly low, has the housing 12 one with the passage opening 44 fluidly connected and upstream of the passage opening 44 arranged collecting space 46 for the gas, the passage opening 44 over the collection room 46 the gas (air) can be supplied. Preferably, a plurality of through holes is provided, wherein the previous and following embodiments of the through hole 44 are readily transferable to the other through holes.

Aus 1 ist am Beispiel der Durchgangsöffnung 44 erkennbar, dass die Durchgangsöffnungen einerseits in den Sammelraum 46 und andererseits in den Austrittsbereich 32 münden, sodass sich das Gas zunächst im Sammelraum 46 sammeln, vom Sammelraum 46 in die jeweilige Durchgangsöffnung einströmen, die jeweilige Durchgangsöffnung durchströmen und von der jeweiligen Durchgangsöffnung in den Austrittsbereich 32 strömen kann. Diese Strömung des Gases ist in 1 durch einen gestrichelten Richtungspfeil 48 veranschaulicht. Ein Aufbau ohne den Sammelraum 46, bei welchem die als Einblasöffnung fungierende Durchgangsöffnung 44 direkt von einer das Gas bereitstellenden Speisungsquelle mit dem Gas versorgt wird, ist ebenfalls denkbar. Jedoch lässt sich durch den Einsatz des Sammelraums 46 die Gefahr von übermäßigen Schwingungen der Laufradschaufel besonders gering halten. Als Sammelraum 46 ist im weiteren Sinne bei verschiedenen Ausführungen der Schaufeldämpfungsvorrichtung auch der Abgaskrümmer, der Turbinenzulaufkanal oder der Turbinenspiralkanal als Gas-Quelle zu verstehen.Out 1 is the example of the passage opening 44 recognizable that the passage openings on the one hand into the plenum 46 and on the other hand into the exit area 32 lead, so that the gas first in the collection room 46 Collect from the collection room 46 flow into the respective passage opening, flow through the respective passage opening and from the respective passage opening into the outlet area 32 can flow. This flow of gas is in 1 by a dashed directional arrow 48 illustrated. A construction without the collection room 46 in which the passage opening acting as the injection opening 44 It is also conceivable to supply the gas directly from a gas supply source. However, it is possible through the use of the collection room 46 keep the risk of excessive vibrations of the impeller blade particularly low. As a collection room 46 In the broader sense, in various embodiments of the blade damping device, the exhaust manifold, the turbine inlet channel or the turbine spiral channel is to be understood as a gas source.

Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Turbine 10 ist es somit vorgesehen, während des Betriebs der Turbine 10 zumindest zeitweise beziehungsweise vorübergehend das vorzugsweise von dem das Turbinenrad 16 antreibenden Abgas unterschiedliche Gas (Luft) über die Durchgangsöffnung 44, insbesondere aus dem Sammelraum 46, in den Austrittsbereich 32 einzublasen beziehungsweise einzuführen, wodurch übermäßige Schwingungen der Laufradschaufeln vermieden werden können. Die Durchgangsöffnungen stellen somit jeweilige Öffnungen oder engste Querschnitte dar, die über dem Umfang der Beschaufelung 22 – wie aus 3 erkennbar ist – mit einem vorgebbaren Abstand εx zueinander und einer spezifizierten beziehungsweise vorgebbaren Winkellage γx zur Radialen 50 angeordnet sind. Mit anderen Worten weist die jeweilige Durchgangsöffnung 44 eine Durchtrittsrichtung auf, in welche die Durchgangsöffnung 44 von dem Gas durchströmbar ist. Die Durchtrittsrichtung fällt beispielsweise mit der Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Durchgangsöffnung 44 zusammen. Dabei verläuft die Durchtrittsrichtung schräg zur radialen Richtung. Mit anderen Worten schließt die Durchtrittsrichtung beziehungsweise Längserstreckungsrichtung einen Winkel beziehungsweise die Winkellage γx mit der Radialen 50 ein. Mit φ ist eine Winkel-Zuordnung der Durchgangsöffnung 44 zur Gehäusezunge (Leitelement 40) bezeichnet. As part of a process for operating the turbine 10 it is thus intended, during operation of the turbine 10 at least temporarily or temporarily, preferably from the turbine wheel 16 driving exhaust gas different gas (air) over the passage opening 44 , especially from the collection room 46 , in the exit area 32 to inflate or introduce, whereby excessive vibrations of the impeller blades can be avoided. The passage openings thus represent respective openings or narrowest cross sections, which are beyond the circumference of the blading 22 - like out 3 is recognizable - with a predetermined distance ε x to each other and a specified or predetermined angular position γ x to the radial 50 are arranged. In other words, the respective passage opening 44 a passage direction, in which the passage opening 44 can be flowed through by the gas. The passage direction, for example, coincides with the direction of longitudinal extent of the respective passage opening 44 together. The passage direction is oblique to the radial direction. In other words, the passage direction or longitudinal direction includes an angle or the angular position γ x with the radial 50 one. With φ is an angle assignment of the through hole 44 to the housing tongue (guide element 40 ) designated.

Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweiligen Abstände εx zwischen den mehreren Durchgangsöffnungen 44 gleich sind, so dass die Durchgangsöffnungen 44 in Umfangsrichtung des Austrittsbereichs 32 paarweise gleich voneinander beabstandet sind.Furthermore, it is preferably provided that the respective distances ε x between the plurality of through openings 44 are the same, so the through holes 44 in the circumferential direction of the exit region 32 in pairs are equally spaced.

Von großer Bedeutung ist auch die Zuordnung der jeweiligen, als Einblasöffnung ausgebildeten Durchgangsöffnung zu einer eintrittsseitigen und in 3 mit 52 bezeichneten Störstelle, welche auch als Störung oder Anregung bezeichnet wird, wobei es sich bei dieser Störstelle 52 beispielsweise um die Gehäusezunge, Leitschaufeln und/oder andere Bauelemente handeln kann. Diese Zuordnung kann über die Winkelzuordnung φ geschaffen werden, wodurch eine zumindest nahezu optimale Abstimmung zur Amplitudenbeeinflussung an die relevanten Betriebsbereiche der Turbine mit durchgeführt wird.Of great importance is the assignment of the respective, designed as a blow-through opening to an inlet side and in 3 With 52 designated impurity, which is also referred to as a disturbance or excitation, which is this impurity 52 For example, the housing tongue, vanes and / or other components can act. This assignment can be made via the angle assignment φ, whereby an at least almost optimal tuning for influencing the amplitude to the relevant operating areas of the turbine is carried out.

Vorstellbar ist in einer Weiterentwicklungsstufe die Realisierung einer variablen Winkelzuordnung φ der eintrittsseitigen zur zusätzlich austrittsseitigen Störquelle der Einblasstelle, an welcher das Gas dem Austrittsbereich 32 zugeführt wird, wodurch diese Variabilität als Reglungsgröße mit aufgenommen werden kann. Diese Variabilität ist in 3 veranschaulicht. Die Wandung 42 kann relativ zum übrigen Gehäuse 12 unbeweglich sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Wandung 42 durch ein Gehäuseteil 54 gebildet ist, welches relativ zu den anderen Gehäuseteilen 36 und 38 bewegbar und insbesondere um die Drehachse 18 drehbar ist. Aus 3 ist erkennbar, dass das Gehäuseteil 54 als drehbarer Ring ausgebildet sein kann. Die Durchgangsöffnungen 44 sind beispielsweise als Bohrungen ausgebildet, welche über dem Austrittsbereich 32 beziehungsweise dessen Umfang in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Ist der Ring beispielsweise feststehend, so kann die Winkelzuordnung φ nicht verändert werden. Ist der Ring (Gehäuseteil 54) jedoch insbesondere um die Drehachse 18 drehbar, so kann die Winkelzuordnung φ variabel eingestellt werden. Durch das Einblasen des beispielsweise von dem Abgas unterschiedlichen Gases kann eine Dämpfung von Schaufelschwingungen bewirkt werden, wobei auch in Betriebsbereichen eine Auslöschung der Schaufelschwingung durch Interferenz der eintritts- und die zusätzlichen austrittsseitigen Störungen angestrebt wird.It is conceivable in a further development stage, the realization of a variable angle assignment φ the inlet side to the additional outlet side source of interference of Einblasstelle, where the gas to the exit area 32 is supplied, whereby this variability can be included as a control variable. This variability is in 3 illustrated. The wall 42 can relative to the rest of the housing 12 to be immobile. Alternatively, it is conceivable that the wall 42 through a housing part 54 is formed, which is relative to the other housing parts 36 and 38 movable and in particular about the axis of rotation 18 is rotatable. Out 3 it can be seen that the housing part 54 can be designed as a rotatable ring. The passage openings 44 For example, are formed as holes, which over the outlet area 32 or whose circumference are arranged distributed in the circumferential direction. If the ring is stationary, for example, then the angle assignment φ can not be changed. Is the ring (housing part 54 ) but especially around the axis of rotation 18 rotatable, the angle assignment φ can be variably adjusted. By injecting the different, for example, the exhaust gas, an attenuation of blade vibrations can be effected, with an extinction of the blade vibration by interference of the entry and the additional exit-side disturbances is sought in operating areas.

2 zeigt ein Prinzipdiagramm, auf dessen Abszisse 56 ein Einblasdruckverhältnis aufgetragen ist. Auf der Ordinate 58 sind die Amplituden der Schwingungen der Laufradschaufeln im Austrittsbereich 32 aufgetragen. Das Einblasdruckverhältnis ist ein Druckverhältnis zwischen einem im Sammelraum 46 herrschenden ersten Druck und einem im Austrittsbereich 32 herrschenden, zweiten Druck, wobei das Gas mit diesem Druckverhältnis (Einblasdruckverhältnis) in den Austrittsbereich 32 eingebracht wird. Vorzugsweise ist das Druckverhältnis größer als 1, sodass der erste Druck größer als der zweite Druck ist. 2 shows a principle diagram on the abscissa 56 a Einblasdruckverhältnis is plotted. On the ordinate 58 are the amplitudes of the vibrations of the impeller blades in the exit area 32 applied. The blowing pressure ratio is a pressure ratio between one in the collecting space 46 prevailing first pressure and one in the exit area 32 prevailing, second pressure, the gas with this pressure ratio (injection pressure ratio) in the exit area 32 is introduced. Preferably, the pressure ratio is greater than 1, so that the first pressure is greater than the second pressure.

In 2 ist ein Hüllbereich 59 erkennbar, wobei der Hüllbereich 59 der Hüllbereich der Schwingungsamplituden der gesamten Laufradschaufeln in Abhängigkeit von dem Druckverhältnis des Gases für eine Eigenfrequenzordnung x zeigt. Der Hüllbereich 59 ist somit ein Amplituden-Bereich aller Radschaufeln der Eigenfrequenz-Ordnung x. Der Hüllbereich 59 der gesamten Laufradschaufeln kommt aus der Streuung zustande, die aus Geometrieunterschieden der einzelnen Laufradschaufeln zueinander, wie auch aus Unterschieden im Gussgefüge oder auch aus Unterschieden in der lokalen Werkstoffzusammensetzung resultiert. Oberhalb einer kritischen Amplitude 60 steigt die Wahrscheinlichkeit stark an, dass das Durchfahren der resonanzrelevanten Ordnungen x zu Radausfällen vor der zugesicherten Lebensdauer erfolgt. Durch die Aufbringung eines Druckverhältnisses, das das Grenzdruckverhältnis bezogen auf alle Radschaufeln überschreitet, erreicht man Schaufelschwingungsamplituden, die sich unterhalb des kritischen Wertes befinden und somit einen funktionssicheren Turbinenlauf der gewünschten Lebensdauer ermöglichen.In 2 is an envelope area 59 recognizable, wherein the envelope region 59 the envelope region of the vibration amplitudes of the entire impeller blades depending on the pressure ratio of the gas for a natural frequency order x shows. The envelope area 59 is thus an amplitude range of all vanes of the natural frequency order x. The envelope area 59 The total impeller blades result from the scattering resulting from geometry differences of the individual impeller blades to each other, as well as differences in the cast structure or from differences in the local material composition. Above a critical amplitude 60 the probability increases strongly that the passage through the resonance-relevant orders x to wheel failures occurs before the assured lifetime. By applying a pressure ratio that exceeds the limit pressure ratio relative to all vanes, blade vibration amplitudes are achieved which are below the critical value and thus enable a functionally reliable turbine run of the desired service life.

Aus 3 ist besonders gut erkennbar, dass der Sammelraum 46 mit dem unter Druck stehenden Gas gespeist wird. Als Speisungsquelle für die Gaszuführung in den Sammelraum 46 beziehungsweise die Durchgangsöffnung 44 kann zum Beispiel die mittels des Verdichters verdichtete Luft stromab des Verdichters, das Abgas stromab von Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine oder extern erzeugte Druckluft genutzt werden. Out 3 is particularly well recognizable that the collection space 46 is fed with the pressurized gas. As a supply source for the gas supply in the collecting space 46 or the passage opening 44 For example, the air compressed by the compressor may be used downstream of the compressor, the exhaust downstream from exhaust valves of the internal combustion engine, or externally generated compressed air.

Die Anregung von Schwingungen der Beschaufelung 22 wird beispielsweise durch wenigstens ein Störelement (Störstelle 52) bewirkt, wobei vorliegend als dieses Störelement für Schwingungsanregungen der Beschaufelung 22 die Gehäusezunge vor dem Turbinenrad 16 als Ursache für Strömungsnachläufe mit Ablösegebieten angedeutet ist. Das Dämpfungsglied mittels der zusätzlichen in den äußeren Turbinenradkanal auf die Radbeschaufelung einströmenden Gasmasse besteht aus der Expansionsstrecke mit dem Druckverhältnis zwischen dem Sammelraum 46 und dem Austrittsbereich 32. Im Falle, dass Abgas für die Dämpfung oder Auslöschung der Schaufelschwingungen Verwendung findet, das heißt in dem Falle, dass als das Gas das Abgas der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, beläuft sich das Druckverhältnis für die Abgasexpansion vorteilhafterweise nahe an dem Turbinendruckverhältnis der betreffenden Eintrittsflut der Turbine 10. Des Weiteren kann auch Pressluft nach dem Verdichter des Abgasturboladers in einem Umblasekanal zum Sammelraum 46 der Dämpfungsvorrichtung zum Beispiel in einer Turbobremsphase für Turbobrake-Turbinen nutzbare Anwendung finden. Die Vorrichtung, das heißt die Durchgangsöffnungen 44 kann beziehungsweise können auch zur Abblasung beziehungsweise Teilabblasung beim Öffnen des Waste-Gates für die Schaufeldämpfung vorteilhaft mit genutzt werden, wodurch eine nur geringe Modifikation von vorhandenen Waste-Gate-Vorrichtungen durchgeführt werden muss. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung so auszulegen und einzusetzen, dass ein Unterstützen des transienten Verhaltens der Turbine 10 erreicht wird.The excitation of vibrations of the blading 22 is, for example, by at least one interfering element (impurity 52 ), wherein present as this interfering element for vibration excitations of the blading 22 the housing tongue in front of the turbine wheel 16 is indicated as the cause of flow follow-up with detachment areas. The damping member by means of the additional flowing into the outer turbine wheel on the Radbeschaufelung gas mass consists of the expansion distance with the pressure ratio between the plenum 46 and the exit area 32 , In the case where exhaust gas is used for damping or canceling blade vibrations, that is, in the case where the exhaust gas of the internal combustion engine is used as the gas, the exhaust expansion pressure ratio is advantageously close to the turbine pressure ratio of the respective inlet tide of the turbine 10 , Furthermore, compressed air after the compressor of the exhaust gas turbocharger in a Umblasekanal to the plenum 46 the damping device can be used, for example, in a turbo-braking phase for turbobrake turbines usable application. The device, that is the passage openings 44 may or may also be used to blow off or partial blow when opening the waste gate for the blade damping advantageous, whereby only a small modification of existing waste -gate devices must be performed. In addition, it is possible to design and use the device so as to support the transient behavior of the turbine 10 is reached.

Das zu entwickelnde Know-how zur Schwingungsdämpfung oder Auslöschung der Schwingung in bestimmten Betriebsbereichen steckt in der Anordnung und Anzahl der als Einblasöffnungen fungierenden Durchgangsöffnungen, zusammen mit der definierten Nutzung der Druckwellen des Einblasmediums. Wie bereits erwähnt, kann man die auch als Öffnungskanäle bezeichneten Durchgangsöffnungen 44 mit einer spezifizierten Winkellage γx zur Radialen 50 anordnen und die Durchgangsöffnungen 44 zueinander mittels der Winkellage εx definieren. Die Kopplung der Einblasöffnungen zu der eintrittsseitigen Störstelle 52, welche beispielsweise die Gehäusezunge oder eine Leitschaufel oder ein anderes Bauelement ist, wird mit einem vorteilhaften Winkel beziehungsweise der Winkelzuordnung φ erfolgen oder sogar mittels eines Drehbereichs Δφ eine Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände geschaffen.The know-how to be developed for vibration damping or extinction of the vibration in certain operating ranges lies in the arrangement and number of passage openings acting as injection openings, together with the defined use of the pressure waves of the injection medium. As already mentioned, one can also use the through-openings, which are also referred to as opening channels 44 with a specified angular position γ x to the radial 50 Arrange and the passage openings 44 define each other by means of the angular position ε x . The coupling of the injection openings to the inlet side defect 52 which is, for example, the housing tongue or a vane or another component is made with an advantageous angle or the angle assignment φ or even by means of a rotation range Δφ created an adaptation to different operating conditions.

4 zeigt eine Antriebseinrichtung 61 gemäß einer ersten Ausführungsform, welche die in 4 mit 63 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine 63 weist einen Zylinderblock 65 mit ersten Zylindern 62 und zweiten Zylindern 64 auf. Die ersten Zylinder 62 bilden eine erste Zylindergruppe, wobei die zweiten Zylinder 64 eine zweite Zylindergruppe bilden. Die Antriebseinrichtung 61 umfasst den mit 66 bezeichneten Abgasturbolader mit der Turbine 10, welche vorliegend als zweiflutige Turbine ausgebildet ist und demzufolge eine erste Flut 68 und eine zweite Flut 70 aufweist. 4 shows a drive device 61 according to a first embodiment, which the in 4 With 63 designated internal combustion engine comprises. The internal combustion engine 63 has a cylinder block 65 with first cylinders 62 and second cylinders 64 on. The first cylinders 62 form a first cylinder group, the second cylinder 64 form a second cylinder group. The drive device 61 includes the with 66 designated exhaust gas turbocharger with the turbine 10 , Which is designed here as a double-flow turbine and therefore a first flood 68 and a second flood 70 having.

Der Ansaugtrakt ist in 4 mit 72 bezeichnet, wobei in dem Ansaugtrakt 72 stromauf des mit 74 bezeichneten Verdichters ein Luftfilter 76 zum Filtern der Luft, welche von der Verbrennungskraftmaschine 63 angesaugt wird, angeordnet ist. Stromauf des Luftfilters 76 weist die Luft einen Druck u auf, welcher dem Umgebungsdruck entspricht. Stromab des Luftfilters 76 und stromauf des mit 78 bezeichneten Verdichterrads weist die Luft einen Druck 1 auf.The intake tract is in 4 With 72 designated, wherein in the intake tract 72 upstream of with 74 designated compressor, an air filter 76 for filtering the air coming from the internal combustion engine 63 is sucked in, is arranged. Upstream of the air filter 76 the air has a pressure u, which corresponds to the ambient pressure. Downstream of the air filter 76 and upstream of the 78 designated compressor wheel, the air has a pressure 1 on.

Durch das Verdichten wird die Luft erwärmt. Zur Realisierung eines besonders hohen Aufladegrads ist im Ansaugtrakt 72 stromauf der Zylinder 62 und 64 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 80 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird, bevor die verdichtete Luft in die Zylinder 62 und 64 einströmt. Stromab des Ladeluftkühlers 80 und stromauf der Zylinder 62 und 64 weist die Luft einen Druck 2S auf. Die Verbrennungskraftmaschine 63 weist eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle 82 auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine 63 Drehmomente zum Antreiben des Kraftwagens bereitstellt.By compressing the air is heated. To achieve a particularly high degree of supercharging is in the intake 72 upstream of the cylinder 62 and 64 a cooling device in the form of a charge air cooler 80 arranged, by means of which the compressed and thus heated air is cooled before the compressed air into the cylinder 62 and 64 flows. Downstream of the intercooler 80 and upstream of the cylinder 62 and 64 the air has a pressure 2S on. The internal combustion engine 63 has an output shaft in the form of a crankshaft 82 on, about which the internal combustion engine 63 Torques for driving the motor vehicle provides.

Der Abgastrakt, in welchem die Turbine 10 angeordnet ist, ist in 4 mit 84 bezeichnet. Im Abgastrakt 84 ist ein Krümmer angeordnet, mittels welchem die Zylinder 62 beziehungsweise das Abgas aus den Zylindern 62 zu einer ersten Flut 86 und die Zylinder 64 beziehungsweise das Abgas aus den Zylindern 64 zu einer zweiten Flut 88 zusammengeführt werden beziehungsweise wird. Die Flut 86 wird auch als Abgasflut bezeichnet und ist mit der Flut 68 verbunden, sodass das Abgas aus der Flut 86 in die Flut 68 einströmen kann. Die Flut 88 wird auch als Abgasflut bezeichnet und ist mit der Flut 70 fluidisch verbunden, sodass das Abgas aus der Flut 88 in die Flut 70 einströmen kann. Stromab der Zylinder 62 und 64 und stromauf der Turbine 10 weist das Abgas einen Druck 3 auf, wobei das Abgas mittels der Turbine 10 expandiert wird. Stromab der Turbine weist das Abgas somit einen gegenüber dem Druck 3 geringeren Druck 4 auf. Im Abgastrakt 84 ist stromab der Turbine 10 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 90 angeordnet, wobei das Abgas stromab der Abgasnachbehandlungseinrichtung 90 einen Druck 5 aufweist, welcher dem Druck u und somit den Umgebungsdruck entspricht.The exhaust tract in which the turbine 10 is arranged in is 4 With 84 designated. In the exhaust tract 84 a manifold is arranged, by means of which the cylinder 62 or the exhaust gas from the cylinders 62 to a first flood 86 and the cylinders 64 or the exhaust gas from the cylinders 64 to a second flood 88 be or will be merged. The flood 86 is also referred to as the torrent and is with the tide 68 connected, so that the exhaust from the tide 86 into the flood 68 can flow in. The flood 88 is also referred to as the torrent and is with the tide 70 fluidly connected, so that the exhaust gas from the tide 88 into the flood 70 can flow in. Downstream of the cylinders 62 and 64 and upstream of the turbine 10 the exhaust gas has a pressure 3 on, with the exhaust gas by means of the turbine 10 is expanded. Downstream of the turbine, the exhaust gas thus has a relation to the pressure 3 lower print 4 on. In the exhaust tract 84 is downstream of the turbine 10 an exhaust aftertreatment device 90 arranged, wherein the exhaust downstream of the exhaust aftertreatment device 90 a pressure 5 which corresponds to the pressure u and thus the ambient pressure.

Unter der Anordnung der Durchgangsöffnung 44 über dem Umfang des Austrittsbereichs 32 ist zu verstehen, dass zumindest ein Teil des Austrittsbereichs 32 in radialer Richtung nach außen hin durch die Wandung 42 beziehungsweise die Durchgangsöffnung 44 überdeckt ist, sodass insbesondere das Gas zusätzlich zu dem das Turbinenrad über den Austrittsbereich 32 abströmenden Abgas den Austrittsbereich 32 anströmen kann. Mit anderen Worten ist die Beschaufelung 22 in einem von dem das Turbinenrad 16 antreibenden Abgas durchströmbaren Strömungspfad angeordnet, wobei die Durchgangsöffnung 44 in einem zusätzlich zum Strömungspfad vorgesehenen, zweiten Strömungspfad angeordnet ist. Die Erkenntnisse zu variablen, zweiflutigen Turbinen in der Zungenschieber-Segment-Bauweise sind mittlerweise so weit fortgeschritten, dass in den nächsten Jahren sehr wahrscheinlich wird, dass hier eine Serienrelevanz entsteht und dann auch die Druck-Quellen der schaufeldämpfenden Einblasung aus der Flut 86, der Flut 88 und/oder aus dem Ansaugtrakt 72 in Verbindung mit der Regelung der Variabilität eine vorteilhafte Abhängigkeit entwickeln kann. Die Variabilität ist beispielsweise ein Zungenschieber, welcher eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang angeordnete und relativ zum Turbinenrad 16, insbesondere um die Drehachse 18, verschiebbare Zungen aufweist.Under the arrangement of the passage opening 44 over the circumference of the exit area 32 is to be understood that at least part of the exit area 32 in the radial direction outwards through the wall 42 or the passage opening 44 is covered so that in particular the gas in addition to the turbine wheel over the exit area 32 outgoing exhaust gas the exit area 32 can flow to. In other words, the blading is 22 in one of which the turbine wheel 16 arranged driving exhaust gas flow path, wherein the passage opening 44 is arranged in a second flow path provided in addition to the flow path. The findings on variable, twin-bladed turbines in the tongue-and-shoot segment design have meanwhile progressed so far that in the next few years it is very likely that a series relevance arises here and then also the pressure sources of the blade-damping injection from the tide 86 , the tide 88 and / or from the intake tract 72 in conjunction with the regulation of variability may develop an advantageous dependence. The variability is, for example, a tongue slider which has a plurality of circumferentially of the turbine wheel 16 arranged around its circumference and relative to the turbine wheel 16 , in particular about the axis of rotation 18 , has sliding tongues.

Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung 61 eine Abgasrückführeinrichtung 92 mit wenigstens einer Abgasrückführleitung 94. Die Abgasrückführleitung 94 ist einerseits fluidisch mit dem Abgastrakt 84 und andererseits fluidisch mit dem Ansaugtrakt 72 verbunden, wobei die Abgasrückführleitung 94 stromab des Luftfilters 76 und stromauf des Verdichterrads 78 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 72 verbunden ist. Ferner ist die Abgasrückführleitung 94 stromab des Turbinenrads 16 und stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 90 fluidisch mit dem Abgastrakt 84 verbunden. Mittels der Abgasrückführleitung 94 kann zumindest ein Teil des Abgases aus dem Abgastrakt 84 abgezweigt und zu dem Ansaugtrakt 72 rückgeführt und in den Ansaugtrakt 72 eingeleitet werden.In addition, the drive device comprises 61 an exhaust gas recirculation device 92 with at least one exhaust gas recirculation line 94 , The exhaust gas recirculation line 94 on the one hand fluidic with the exhaust gas tract 84 and on the other hand fluidly with the intake tract 72 connected, wherein the exhaust gas recirculation line 94 downstream of the air filter 76 and upstream of the compressor wheel 78 fluidic with the intake tract 72 connected is. Furthermore, the exhaust gas recirculation line 94 downstream of the turbine wheel 16 and upstream of the exhaust aftertreatment device 90 fluidly with the exhaust tract 84 connected. By means of the exhaust gas recirculation line 94 can at least a portion of the exhaust gas from the exhaust system 84 branched off and to the intake 72 returned and in the intake 72 be initiated.

Die Abgasrückführeinrichtung 92 umfasst ferner ein in der Abgasrückführleitung 94 angeordnetes Kühlelement in Form eines Abgasrückführkühlers 96, mittels welchem das rückzuführende Abgas gekühlt wird. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 92 ein Abgasrückführventil 98, welches in der Abgasrückführleitung 94 angeordnet ist. Mittels des Abgasrückführventils 98 (AGR-Ventil) wird eine Menge des rückzuführenden Abgases eingestellt.The exhaust gas recirculation device 92 further includes a in the exhaust gas recirculation line 94 arranged cooling element in the form of an exhaust gas recirculation cooler 96 , by means of which the recirculated exhaust gas is cooled. Furthermore, the exhaust gas recirculation device comprises 92 an exhaust gas recirculation valve 98 which is in the exhaust gas recirculation line 94 is arranged. By means of the exhaust gas recirculation valve 98 (EGR valve), an amount of the recirculated exhaust gas is adjusted.

Die Antriebseinrichtung 61 weist ein Ventil 100 auf, welches ein Abblaseventil, das heißt ein sogenanntes Waste-Gate-Ventil, des Abgasturboladers 66 sein kann. Mittels des Ventils 100 wird eine Menge des dem Sammelraum 46 und somit dem Austrittsbereich 32 zuzuführenden Gases eingestellt. Wie aus 4 erkennbar ist, ist eine Recheneinrichtung 102 vorgesehen, welche beispielsweise als Steuergerät ausgebildet ist. Mittels der Recheneinrichtung 102 kann eine Regelung der Menge des Gases erfolgen. Beispielsweise wird mittels der Recheneinrichtung 102 die Drehzahl des Rotors beziehungsweise der in 4 mit 104 bezeichneten Welle des Rotors erfasst. Ferner wird mittels der Recheneinrichtung 102 der Druck 2s erfasst, welcher auch als Ladedruck bezeichnet wird. In Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl und dem erfassten Ladedruck wird mittels der Recheneinrichtung 102 das Ventil 100 angesteuert, um dadurch über das Ventil 100 die Menge des über die Durchgangsöffnungen in den Austrittsbereich 32 einzubringenden Gases einzustellen. Mit anderen Worten wird das Gas, welches auch als Einblasmedium bezeichnet wird, mittels des Ventils 100 über eine Regelung, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl des Abgasturboladers 66, dem Hauptstrom des Abgases zumindest in bestimmten kritischen Betriebsbereichen zur Schaufeldämpfung zudosiert. Anstelle einer Regelung ist auch eine einfache Steuerung des Ventils 100 denkbar, das beispielsweise über den Ladedruck oder den Turbineneintrittsdruck gegen eine Feder kontinuierlich geöffnet oder geschlossen werden kann. 4 zeigt eine Einblasung des Gases in Form einer Lufteinblasung, welche als Umblasung in den Austrittsbereich 32 dargestellt ist. Da die Abgasrückführleitung 94 stromab des Turbinenrads 16 mit dem Abgastrakt 84 fluidisch verbunden ist, ist eine Niederdruck-Abgasrückführung geschaffen.The drive device 61 has a valve 100 on which a blow-off valve, that is a so-called waste-gate valve, the exhaust gas turbocharger 66 can be. By means of the valve 100 will be a lot of the collection space 46 and thus the exit area 32 set to be supplied gas. How out 4 is recognizable, is a computing device 102 provided, which is designed for example as a control unit. By means of the computing device 102 can be done a regulation of the amount of gas. For example, by means of the computing device 102 the speed of the rotor or the in 4 With 104 detected shaft of the rotor detected. Furthermore, by means of the computing device 102 the pressure 2s recorded, which is also referred to as boost pressure. Depending on the detected speed and the detected boost pressure is determined by the computing device 102 the valve 100 controlled to thereby over the valve 100 the amount of the via openings in the exit area 32 to adjust the gas to be introduced. In other words, the gas, which is also referred to as injection medium, by means of the valve 100 via a control, in particular as a function of the rotational speed of the exhaust gas turbocharger 66 , metered into the main flow of the exhaust gas at least in certain critical operating ranges for blade damping. Instead of a regulation is also a simple control of the valve 100 conceivable that can be opened or closed continuously, for example via the boost pressure or the turbine inlet pressure against a spring. 4 shows an insufflation of the gas in the form of an air injection, which as a blow-in in the exit region 32 is shown. Since the exhaust gas recirculation line 94 downstream of the turbine wheel 16 with the exhaust tract 84 is fluidically connected, a low-pressure exhaust gas recirculation is created.

5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebseinrichtung 61. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Hochdruck-Abgasrückführung geschaffen, da die Abgasrückführleitung 94 stromauf des Turbinenrads 16 mit dem Abgastrakt 84 und vorliegend mit der Flut 86 fluidisch verbunden ist. Dadurch kann zumindest ein Teil des die Flut 86 durchströmenden Abgases abgezweigt und zum Ansaugtrakt 72 über die Abgasrückführleitung 94 rückgeführt werden. Aus 5 ist erkennbar, dass beispielsweise auch das Abgasrückführventil 98 mittels der Recheneinrichtung 102 geregelt wird, um dadurch die Menge des rückzuführenden Abgases geregelt einzustellen. 5 shows a second embodiment of the drive device 61 , In the second embodiment, a high-pressure exhaust gas recirculation is provided because the exhaust gas recirculation line 94 upstream of the turbine wheel 16 with the exhaust tract 84 and in the present case with the flood 86 is fluidically connected. This can be at least part of the tide 86 branched off exhaust gas and diverted to the intake 72 via the exhaust gas recirculation line 94 be returned. Out 5 can be seen that, for example, the exhaust gas recirculation valve 98 by means of the computing device 102 is regulated to thereby adjust the amount of recirculated exhaust gas regulated.

Bei der ersten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 61 sind die Durchgangsöffnungen des Sammelraums 46 an einer Verbindungsstelle V fluidisch mit dem Ansaugtrakt 72 verbunden, wobei die Verbindungsstelle V stromab des Verdichterrads 78 und stromauf der Zylinder 62 und 64, insbesondere stromauf des Ladeluftkühlers 80, angeordnet ist. Dadurch kann an der Verbindungsstelle V zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 72 durchströmenden Luft abgezweigt werden. Diese abgezweigte Luft kann schließlich in den Sammelraum 46 einströmen. Das Gas ist somit die mittels des Verdichters 74 verdichtete Luft.In the first embodiment of the drive device 61 are the passage openings of the collecting space 46 at a junction V fluidic with the intake tract 72 connected, wherein the connection point V downstream of the compressor wheel 78 and upstream of the cylinder 62 and 64 , in particular upstream of the intercooler 80 , is arranged. As a result, at least part of the intake tract can be connected to the connection point V. 72 be diverted by flowing air. This branched air can eventually enter the plenum 46 flow. The gas is thus the means of the compressor 74 compressed air.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich – wie in 5 dargestellt –, als Gas zum Dämpfen beziehungsweise Reduzieren der Schaufelschwingungen auch das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 63 zu nutzen. Hierbei sind die Durchgangsöffnungen beziehungsweise der Sammelraum 46 an einer Abzweigstelle A fluidisch mit dem Abgastrakt 84, insbesondere der Flut 86, verbunden, sodass zumindest ein Teil des die Flut 68 durchströmenden Abgases an der Abzweigstelle A abgezweigt werden kann. Dieses abgezweigte Abgas kann schließlich in den Sammelraum 46 beziehungsweise die Durchgangsöffnungen strömen. Auch hierbei wird die Dämpfung der Beschaufelung 22 mittels des als Dosierungsventil ausgebildeten Ventils 100 eingestellt, das heißt geregelt oder gesteuert, oder beispielsweise mittels präzise ausgelegter Verbindungsbohrungen selbstregelnd ausgeführt, welche Pressluft, Abgas von der Verdichter- und/oder Auslassseite in den Sammelraum 46 vor den Durchgangsöffnungen einströmen lassen. Das eingeblasene Abgas wird im gezeigten Schaltungsbeispiel von der Flut 86 abgezweigt, welche eine AGR-Flut darstellt. Dabei ist die Abzweigstelle A vor dem Turbinenrad 16 und insbesondere vor der als zweiflutige, asymmetrische Turbine ausgebildeten Turbine 10 angeordnet. Es können auch Anwendungen vorteilhaft sein, bei denen die Abzweigung der Einblasmenge beziehungsweise des Gases aus der Flut 88 erfolgt, welche eine sogenannte Lambda-Flut ist.Alternatively or additionally, it is possible - as in 5 shown, as a gas for damping or reducing the blade vibrations and the exhaust gas of the internal combustion engine 63 to use. In this case, the passage openings or the collecting space 46 at a branch point A fluidly with the exhaust gas tract 84 , especially the tide 86 , connected so that at least part of the tide 68 flowing exhaust gas can be diverted at the branch point A. This branched off exhaust gas can eventually enter the plenum 46 or the passage openings flow. Again, the damping of the blading 22 by means of the valve designed as a metering valve 100 set, that is controlled or controlled, or running self-regulating example, by means of precisely designed connecting holes, which compressed air, exhaust gas from the compressor and / or outlet side in the plenum 46 allow to flow in front of the passage openings. The injected exhaust gas is in the circuit shown example of the flood 86 branched, which represents an EGR flood. The branch point A is in front of the turbine wheel 16 and in particular in front of the turbine designed as a double-flow, asymmetrical turbine 10 arranged. It may also be advantageous applications in which the diversion of the injection quantity or the gas from the flood 88 takes place, which is a so-called lambda flood.

6 zeigt schließlich eine dritte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 61. Bei der dritten Ausführungsform sind nicht zwei voneinander getrennte Fluten 86 und 88 vorgesehen, sondern die Zylinder 62 und 64 beziehungsweise ihr Abgas sind beziehungsweise ist zu einer gemeinsamen Flut 89 zusammengeführt. Als das Gas zum Reduzieren beziehungsweise Dämpfen der Schwingungen der Beschaufelung 22 wird das die Flut 89 durchströmende Abgas verwendet, welches beispielsweise über das Ventil 100 bedarfsgerecht dem Sammelraum 46 beziehungsweise den Durchgangsöffnungen zugeführt wird. 6 finally shows a third embodiment of the drive device 61 , In the third embodiment, there are not two separate flows 86 and 88 provided, but the cylinder 62 and 64 or their exhaust are or is to a common tide 89 merged. As the gas for reducing or damping the vibrations of the blading 22 that will be the tide 89 flowing exhaust gas used, which for example via the valve 100 as required the collection room 46 or the through holes is supplied.

Bei der dritten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 61 ist das Gehäuseteil 54 vorgesehen, dessen Stellung beziehungsweise Position mittels der Recheneinrichtung 102, insbesondere geregelt oder gesteuert, eingestellt werden kann. Die Turbine 10 ist dabei als Varioturbine ausgebildet. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Turbine 10 eine stromauf des Turbinenrads 16 angeordnete Stelleinrichtung 106 umfasst, welche relativ zu dem Gehäuse 12 verstellbar ist, um dadurch Strömungsbedingungen stromauf des Turbinenrads 16 zu variieren. Aus 6 ist erkennbar, dass auch die Stelleinrichtung 106, welche als Variabilität bezeichnet wird, in ihrer Stellung beziehungsweise Position mittels der Recheneinrichtung 102, insbesondere geregelt oder gesteuert, einstellbar ist.In the third embodiment of the drive device 61 is the housing part 54 provided, whose position or position by means of the computing device 102 , in particular regulated or controlled, can be adjusted. The turbine 10 is designed as a Varioturbine. This means, for example, that the turbine 10 an upstream of the turbine wheel 16 arranged adjusting device 106 which is relative to the housing 12 is adjustable to thereby flow conditions upstream of the turbine wheel 16 to vary. Out 6 it can be seen that the adjusting device 106 , which is referred to as variability, in their position or position by means of the computing device 102 , in particular regulated or controlled, is adjustable.

Die Flut 89 ist mit der Turbine 10 verbunden, sodass die Turbine 10 als einflutige Varioturbine mit der eindeutigen Abzweigungsmöglichkeit für die Abgasbeaufschlagung des Austrittsbereichs 32 ausgebildet ist.The flood 89 is with the turbine 10 connected, so the turbine 10 as a single-flow Varioturbine with the unique Abzweigungsmöglichkeit for exhaust emission of the exit area 32 is trained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Turbineturbine
1212
Gehäusecasing
1414
Aufnahmeraumaccommodation space
1616
Turbinenradturbine
1818
Drehachseaxis of rotation
2020
Nabehub
2222
Beschaufelungblading
2424
Laufradschaufelimpeller blade
2626
Eintrittsbereichentry area
2828
Richtungspfeilarrow
3030
Eintrittskanteleading edge
3232
Austrittsbereichexit area
3434
Austrittskantetrailing edge
3636
Gehäuseteilhousing part
3838
Gehäuseteilhousing part
4040
Leitelementvane
4242
Wandungwall
4444
DurchgangsöffnungThrough opening
4646
Sammelraumplenum
4848
Richtungspfeilarrow
5050
Radialeradial
5252
Störstelleimpurity
5454
Gehäuseteilhousing part
5656
Abszisseabscissa
5858
Ordinateordinate
5959
Hüllbereichenvelope region
6060
kritische Amplitudecritical amplitude
6161
Antriebseinrichtungdriving means
6262
Zylindercylinder
6363
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
6464
Zylindercylinder
6565
Zylinderblockcylinder block
6666
Abgasturboladerturbocharger
6868
Flutflood
7070
Flutflood
7272
Ansaugtraktintake system
7474
Verdichtercompressor
7676
Luftfilterair filter
7878
Verdichterradcompressor
80 80
LadeluftkühlerIntercooler
8282
Kurbelwellecrankshaft
8484
Abgastraktexhaust tract
8686
Flutflood
8888
Flutflood
8989
Flutflood
9090
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust treatment device
9292
AbgasrückführeinrichtungExhaust gas recirculation device
9494
AbgasrückführleitungExhaust gas recirculation line
9696
AbgasrückführkühlerExhaust gas recirculation cooler
9898
AbgasrückführventilExhaust gas recirculation valve
100100
VentilValve
102102
Recheneinrichtungcomputing device
104104
Wellewave
106106
Stelleinrichtungsetting device
11
Druckprint
22
Druckprint
2s2s
Druckprint
33
Druckprint
44
Druckprint
55
Druckprint
uu
Druckprint
φφ
Winkelzuordnungangle assignment
γx γ x
Winkellageangular position
εx ε x
Winkellageangular position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0537503 A1 [0002] EP 0537503 A1 [0002]
  • DE 102005011482 A1 [0008] DE 102005011482 A1 [0008]

Claims (11)

Turbine (10) für einen Abgasturbolader (66), mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) aufgenommen Turbinenrad (16), welches von Abgas antreibbar ist und eine Beschaufelung (22) mit einem Austrittsbereich (32) aufweist, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine (10) von der Beschaufelung (22) abströmt, und mit wenigstens einer sich in einer Wandung (42) des Gehäuses (12) erstreckenden, über dem Umfang des Austrittsbereichs (32) angeordneten und in den Austrittsbereich (32) mündenden Durchgangsöffnung (44), über welche ein Gas in den Austrittsbereich (32) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen mit der Durchgangsöffnung (44) fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung (44) angeordneten Sammelraum (46) für das Gas aufweist, über welchen das Gas der Durchgangsöffnung (44) zuführbar ist.Turbine ( 10 ) for an exhaust gas turbocharger ( 66 ), with a housing ( 12 ), with one in the housing ( 12 ) included turbine wheel ( 16 ), which is drivable by exhaust gas and a blading ( 22 ) with an exit area ( 32 ), over which the exhaust gas during operation of the turbine ( 10 ) from the blading ( 22 ) flows away, and with at least one in a wall ( 42 ) of the housing ( 12 ), over the circumference of the exit region ( 32 ) and in the exit area ( 32 ) opening passageway ( 44 ), via which a gas in the exit area ( 32 ), characterized in that the housing ( 12 ) one with the passage opening ( 44 ) fluidly connected and upstream of the passage opening ( 44 ) arranged collecting space ( 46 ) for the gas over which the gas of the passage opening ( 44 ) can be fed. Turbine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (46) ein größeres Volumen als die Durchgangsöffnung (44) aufweist.Turbine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the collecting space ( 46 ) a larger volume than the passage opening ( 44 ) having. Turbine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (46) mit von einem Verdichter (74) des Abgasturboladers (66) bereitgestellter Luft als dem Gas versorgbar ist.Turbine ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the collecting space ( 46 ) with a compressor ( 74 ) of the exhaust gas turbocharger ( 66 ) supplied air as the gas can be supplied. Turbine (10) für einen Abgasturbolader (66), mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) aufgenommen Turbinenrad (16), welches von Abgas antreibbar ist und eine Beschaufelung (22) mit einem Austrittsbereich (32) aufweist, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine (10) von der Beschaufelung (22) abströmt, und mit wenigstens einer sich in einer Wandung (42) des Gehäuses (12) erstreckenden, über dem Umfang des Austrittsbereichs (32) angeordneten und in den Austrittsbereich (32) mündenden Durchgangsöffnung (44), über welche ein Gas in den Austrittsbereich (32) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) wenigstens ein erstes Gehäuseteil (36, 38) und ein die Wandung (42) bildendes zweites Gehäuseteil (54) umfasst, welches relativ zu dem ersten Gehäuseteil (36, 38) bewegbar ist.Turbine ( 10 ) for an exhaust gas turbocharger ( 66 ), with a housing ( 12 ), with one in the housing ( 12 ) included turbine wheel ( 16 ), which is drivable by exhaust gas and a blading ( 22 ) with an exit area ( 32 ), over which the exhaust gas during operation of the turbine ( 10 ) from the blading ( 22 ) flows away, and with at least one in a wall ( 42 ) of the housing ( 12 ), over the circumference of the exit region ( 32 ) and in the exit area ( 32 ) opening passageway ( 44 ), via which a gas in the exit area ( 32 ), characterized in that the housing ( 12 ) at least a first housing part ( 36 . 38 ) and a wall ( 42 ) forming second housing part ( 54 ), which relative to the first housing part ( 36 . 38 ) is movable. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (44) eine Durchtrittsrichtung aufweist, in welche die Durchgangsöffnung (44) von dem Gas durchströmbar ist, wobei die Durchtrittsrichtung schräg zur radialen Richtung verläuft.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 44 ) has a passage direction into which the passage opening ( 44 ) is traversed by the gas, wherein the passage direction extends obliquely to the radial direction. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von über dem Umfang des Austrittsbereichs (32) angeordneten und in den Austrittsbereich (32) mündenden Durchgangsöffnungen (44), über welche das Gas in den Austrittsbereich (32) einführbar ist, vorgesehen ist, wobei die Durchgangsöffnungen (44) in Umfangsrichtung des Austrittsbereichs (32) paarweise gleich voneinander beabstandet sind.Turbine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of over the circumference of the exit region ( 32 ) and in the exit area ( 32 ) opening through openings ( 44 ), through which the gas in the exit area ( 32 ) is provided, is provided, wherein the passage openings ( 44 ) in the circumferential direction of the exit region ( 32 ) are equidistantly spaced in pairs. Antriebseinrichtung (61) für einen Kraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine (63), mit wenigstens einem Abgasturbolader (66) mit einer Turbine (10), welche ein Gehäuse (12) und ein in dem Gehäuse (12) aufgenommenes Turbinenrad (16) umfasst, das von Abgas antreibbar ist und eine Beschaufelung (22) mit einem Austrittsbereich (32) aufweist, über welchen das Abgas bei einem Betrieb der Turbine (10) von der Beschaufelung (22) abströmt, und mit wenigstens einer sich in einer Wandung (42) des Gehäuses (12) erstreckenden, über dem Umfangs des Austrittsbereichs (32) angeordneten und in den Austrittsbereich (32) mündenden Durchgangsöffnung (44), über welche ein Gas in den Austrittsbereich (32) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (61) wenigstens einen Verdichter (74) zum Bereitstellen von Luft als das Gas aufweist.Drive device ( 61 ) for a motor vehicle, with an internal combustion engine ( 63 ), with at least one exhaust gas turbocharger ( 66 ) with a turbine ( 10 ), which a housing ( 12 ) and one in the housing ( 12 ) received turbine wheel ( 16 ), which is drivable by exhaust gas and a blading ( 22 ) with an exit area ( 32 ), over which the exhaust gas during operation of the turbine ( 10 ) from the blading ( 22 ) flows away, and with at least one in a wall ( 42 ) of the housing ( 12 ), over the circumference of the exit region (FIG. 32 ) and in the exit area ( 32 ) opening passageway ( 44 ), via which a gas in the exit area ( 32 ), characterized in that the drive device ( 61 ) at least one compressor ( 74 ) for providing air as the gas. Antriebseinrichtung (61) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (74) ein von der Turbine (66) antreibbarer Verdichter (74) des Abgasturboladers (66) ist.Drive device ( 61 ) according to claim 7, characterized in that the compressor ( 74 ) one of the turbine ( 66 ) drivable compressor ( 74 ) of the exhaust gas turbocharger ( 66 ). Antriebseinrichtung (61) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (66) einen zweiten Verdichter (74) zum Verdichten von der Verbrennungskraftmaschine (61) zuzuführenden Luft aufweist, wobei der erste Verdichter ein, insbesondere von der Verbrennungskraftmaschine (61) antreibbarer, von dem zweiten Verdichter (74) unterschiedlicher Kompressor einer Druckluftanlage für den Kraftwagen ist.Drive device ( 61 ) according to claim 7, characterized in that the exhaust gas turbocharger ( 66 ) a second compressor ( 74 ) for compressing the internal combustion engine ( 61 ), wherein the first compressor, in particular of the internal combustion engine ( 61 ) drivable, from the second compressor ( 74 ) is a different compressor of a compressed air system for the car. Antriebseinrichtung (61) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen mit der Durchgangsöffnung (44) fluidisch verbundenen und stromauf der Durchgangsöffnung (44) angeordneten Sammelraum (46) für das Gas aufweist, über welchen das Gas der Durchgangsöffnung (44) zuführbar ist.Drive device ( 61 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the housing ( 12 ) one with the passage opening ( 44 ) fluidly connected and upstream of the passage opening ( 44 ) arranged collecting space ( 46 ) for the gas over which the gas of the passage opening ( 44 ) can be fed. Verfahren zum Betreiben einer Turbine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beziehungsweise einer Antriebseinrichtung (61) nach einem der Ansprüche 7 bis 10.Method for operating a turbine ( 10 ) according to one of claims 1 to 6 or a drive device ( 61 ) according to one of claims 7 to 10.
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