DE102015016588A1 - Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers - Google Patents

Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers Download PDF

Info

Publication number
DE102015016588A1
DE102015016588A1 DE102015016588.7A DE102015016588A DE102015016588A1 DE 102015016588 A1 DE102015016588 A1 DE 102015016588A1 DE 102015016588 A DE102015016588 A DE 102015016588A DE 102015016588 A1 DE102015016588 A1 DE 102015016588A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve body
exhaust gas
turbine
valve
lever element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015016588.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Viktor Buchmiller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102015016588.7A priority Critical patent/DE102015016588A1/de
Publication of DE102015016588A1 publication Critical patent/DE102015016588A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
    • F05D2230/53—Building or constructing in particular ways by integrally manufacturing a component, e.g. by milling from a billet or one piece construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilelement (24) für eine von Abgas durchströmbare Turbine (10) eines Abgasturboladers, mit einem Ventilkörper (26), mittels welchem eine einen Umgehungskanal (22) der Turbine (10) durchströmende erste Menge des Abgases und eine eine von dem Umgehungskanal (22) unterschiedliche Überströmöffnung (20) zum fluidischen Verbinden von zwei Fluten (14, 16) der Turbine (10) durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar sind, und mit wenigstens einem von dem Ventilkörper (26) abstehenden Hebelelement (28), über welches der Ventilkörper (26) mit einem Aktor zum Bewegen des Ventilelements (10) koppelbar ist, wobei der Ventilkörper (26) als Hohlkörper mit wenigstens einer zu einer Seite (42) hin offenen Hohlkammer (44) ausgebildet ist, und wobei das separat von dem Ventilkörper (26) ausgebildete Hebelelement (28) mit wenigstens einer die Hohlkammer (44) zumindest teilweise begrenzenden Wandung (46, 46') des Ventilkörpers (26) direkt verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, Verbrennungskraftmaschinen zum Antreiben von Kraftwagen mit Abgasturbolader auszustatten, um einen effizienten Betrieb der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine zu realisieren. Ein solcher Abgasturbolader umfasst eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare sowie von dem Abgas antreibbare Turbine. Ferner umfasst der Abgasturbolader einen von der Turbine antreibbaren Verdichter zum Verdichten von Luft. Die mittels des Verdichters verdichtete Luft kann der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden. Da der Verdichter von der Turbine und die Turbine von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden.
  • Üblicherweise weist eine solche Turbine ein Turbinengehäuse und ein in dem Turbinengehäuse drehbar aufgenommenes Turbinenrad sowie einen Umgehungskanal auf, über welchen zumindest ein Teil des Abgases das Turbinenrad umgehen kann. Mit anderen Worten ist das Turbinenrad über den Umgehungskanal von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen. Dies bedeutet, dass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt. Der Umgehungskanal wird auch als Wastegate oder Bypass bezeichnet und wird insbesondere dazu genutzt, den Ladedruck des Abgasturboladers einzustellen.
  • Darüber hinaus sind aus dem allgemeinen Stand der Technik mehrflutige, insbesondere zweiflutige, Turbinen bekannt. Dabei weist die Turbine wenigstens zwei von dem Abgas durchström bare Fluten auf, mittels welchen das Abgas zu dem Turbinenrad geführt wird. Die Fluten sind dabei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventilelement zu schaffen, mittels welchem ein besonders vorteilhafter Betrieb einer Turbine eines Abgasturboladers realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Ventilelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Ventilelement für eine von Abgas durchströmbare und von dem Abgas antreibbare Turbine eines Abgasturboladers weist einen Ventilkörper auf, mittels welchem eine einen Umgehungskanal der Turbine durchströmende erste Menge des Abgases und eine eine vom Umgehungskanal unterschiedliche Überströmöffnung zum fluidischen Verbinden von zwei Fluten der Turbine durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar sind. Die Turbine weist somit beispielsweise wenigstens zwei von dem Abgas durchströmbare Fluten auf, welche zumindest in jeweiligen Teilbereichen beziehungsweise Längenbereichen fluidisch voneinander getrennt sind. Die Turbine weist ferner wenigstens eine Überströmöffnung auf, über welche die Fluten fluidisch miteinander verbindbar sind, da die Überströmöffnung an sich von Abgas durchströmbar ist. Der Ventilkörper ist nun dazu ausgebildet, in fertig hergestelltem Zustand der Turbine eine die Überströmöffnung durchströmende zweite Menge des Abgases einzustellen.
  • Ferner weist die Turbine in vollständig hergestelltem Zustand ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad und wenigstens einen Umgehungskanal auf, über welchen das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt, sodass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad umströmt.
  • Der Ventilkörper ist nun dazu ausgebildet, im fertig hergestellten Zustand der Turbine eine den Umgehungskanal durchströmende erste Menge des Abgases einzustellen. Insbesondere ist es denkbar, dass die Überströmöffnung mittels des Ventilkörpers fluidisch versperrbar ist, sodass kein Abgas durch die Überströmöffnung strömen kann. Ferner ist es denkbar, dass der Umgehungskanal mittels des Ventilkörpers fluidisch versperrbar ist, sodass kein Abgas durch den Umgehungskanal strömen kann. Gibt der Ventilkörper beziehungsweise das Ventilelement die Überströmöffnung frei, so kann Abgas durch die Überströmöffnung strömen, sodass die Fluten dann über die Überströmöffnung fluidisch miteinander verbunden sind. Ist die Überströmöffnung durch den Ventilkörper fluidisch versperrt, so sind die Fluten zumindest im Bereich der Überströmöffnung fluidisch voneinander getrennt.
  • Der Ventilkörper wird somit zum bedarfsgerechten Trennen und Verbinden der Fluten genutzt. Ferner wird derselbe Ventilkörper genutzt, um den Umgehungskanal bedarfsgerecht zu versperren und freizugeben. Dem Ventilkörper kommt somit eine Doppelfunktion zu, da der Ventilkörper sowohl zum Einstellen der ersten Menge als auch zum Einstellen der zweiten Menge genutzt wird. Da sowohl zum Einstellen der ersten Menge als auch zum Einstellen der zweiten Menge des Abgases derselbe Ventilkörper zum Einsatz kommt, sind keine jeweiligen, voneinander separat ausgebildeten Ventilteile zum Einstellen der jeweiligen Menge erforderlich, sodass die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten und der Bauraumbedarf der Turbine gering gehalten werden können. Ferner ist es mittels des genau einen Ventilkörpers möglich, die erste Menge sowie die zweite Menge bedarfsgerecht einzustellen und somit an unterschiedliche Betriebszustände anzupassen, sodass ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb der Turbine realisierbar ist.
  • Des Weiteren umfasst das Ventilelement wenigstens ein von dem Ventilkörper abstehendes Hebelelement, über welches der Ventilkörper mit einem Aktor zum Bewegen des Ventilelements koppelbar ist. Im fertig hergestellten Zustand der Turbine ist der Ventilkörper über das Hebelelement mit dem Aktor gekoppelt, sodass das Ventilelement beziehungsweise der Ventilkörper mittels des Aktors bewegt, insbesondere um eine Schwenkachse verschwenkt, werden kann. Durch Bewegen des Ventilkörpers können die jeweiligen Mengen des Abgases bedarfsgerecht eingestellt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ventilelement ist der Ventilkörper als Hohlkörper mit wenigstens einer zu einer Seite hin offenen Hohlkammer ausgebildet, wobei das separat von dem Ventilkörper ausgebildete Hebelelement mit wenigstens einer die Hohlkammer zumindest teilweise begrenzenden Wandung des Ventilkörpers direkt verbunden ist. Es wurde gefunden, dass durch die Ausgestaltung des Ventilkörpers als Hohlkörper und durch die direkte Verbindung des separat von dem Ventilkörper ausgebildeten Hebelelements mit der die Hohlkammer zumindest teilweise begrenzenden Wandung das Gewicht des Ventilkörpers und somit des Ventilelements insgesamt besonders gering gehalten werden kann, da der Ventilkörper mit einem nur geringen Materialbedarf hergestellt werden kann. Hierdurch können beispielsweise durch Abgaspulsationen und/oder Schwingungen bewirkte Belastungen, die während des Betriebs der Turbine über den Ventilkörper und das Hebelelement auf den Aktor beziehungsweise auf eine Kinematik zum Bewegen des Ventilelements wirken, gering gehalten werden, sodass das Ventilelement und insbesondere die Turbine insgesamt ihre gewünschten Funktionen auch über eine hohe Lebensdauer hinweg erfüllen können. Ferner können der Ventilkörper und somit das Ventilelement insgesamt besonders kostengünstig hergestellt werden. Außerdem kann eine übermäßig massive Ausgestaltung des Ventilelements, insbesondere des Ventilkörpers, vermieden werden, sodass die Materialrissanfälligkeit besonders gering gehalten werden kann. Außerdem ist es möglich, den Ventilkörper mit einer zumindest im Wesentlichen gleichmäßigen Materialwandstärke auszubilden, sodass die Materialrissanfälligkeit (TMF) besonders gering gehalten werden kann. Mit anderen Worten ist es möglich, das Auftreten von durch thermomechanische Belastung bewirkten Rissen gering zu halten, sodass sich eine besonders hohe Funktionserfüllungssicherheit des Ventilelements und somit der Turbine insgesamt realisieren lässt.
  • Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Ventilkörper massiv hergestellt sind und daher Materialanhäufungen aufweisen, welche zu durch thermomechanische Belastung bewirkten Rissen führen. Ferner kommt es bei herkömmlichen Ventilelementen zu ungünstigen Krafthebeln, welche aus einer ungünstigen Anbindung des Ventilkörpers an das Hebelelement resultieren. Diese Krafthebel führen zu hohen Belastungen des Aktors. Da das Hebelelement bei dem erfindungsgemäßen Ventilelement separat von dem Ventilkörper ausgebildet und mit der die Hohlkammer zumindest teilweise begrenzenden Wandung verbunden beziehungsweise gekoppelt ist, können übermäßige Krafthebel vermieden werden, sodass auf den Aktor wirkende Belastungen gering gehalten werden können. Dadurch können der Verschleiß des Ventilelements, des Aktors und der zuvor genannten Kinematik gering gehalten werden.
  • 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.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem Ventilelement, welches einen Ventilkörper und ein separat von dem Ventilkörper ausgebildetes Hebelelement umfasst, wobei 1 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
  • 2 eine schematische Perspektivansicht des Ventilelements gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Schnittansicht des Ventilelements gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform und einer dritten Ausführungsform des Ventilelements; und
  • 5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform des Ventilelements.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zum Antreiben eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Der Abgasturbolader umfasst die Turbine 10 sowie einen in den Fig. nicht dargestellten Verdichter, welcher in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Während ihres Betriebs saugt die Verbrennungskraftmaschine Luft über den Ansaugtrakt an, wobei die Luft mittels des Ansaugtrakts in wenigstens einen Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine geleitet wird. Dem Zylinder werden die Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, sodass sich in dem Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, wodurch Abgas der Verbrennungskraftmaschine entsteht.
  • Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei einen Abgastrakt auf, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder abgeführt wird. Demzufolge ist der Abgastrakt von dem Abgas durchströmbar, wobei die Turbine 10 in dem Abgastrakt angeordnet ist. Somit ist die Turbine 10 ebenfalls von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar. Die den Ansaugtrakt durchströmende Luft wird mittels des Verdichters verdichtet, sodass ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist. Dabei ist der Verdichter von der Turbine 10 antreibbar, wobei die Turbine 10 von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Dadurch kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden.
  • Die Turbine 10 umfasst ein in 1 ausschnittsweise erkennbares Turbinengehäuse 12, welches von dem Abgas durchströmbar ist. Das Turbinengehäuse 12 weist zwei von dem Abgas durchströmbare Fluten 14 und 16 auf, welche zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt sind und in einen Aufnahmeraum des Turbinengehäuses 12 münden. Das Turbinengehäuse 12 weist dabei eine aus 1 ausschnittsweise erkennbare Wandung 18 auf, durch welche die Fluten 14 und 16 zumindest in einem jeweiligen Teilbereich beziehungsweise Längenbereich fluidisch voneinander getrennt sind. In vollständig hergestelltem Zustand der Turbine 10 ist in dem Aufnahmeraum ein Turbinenrad aufgenommen, welches um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar ist. Das die Fluten 14 und 16 durchströmende Abgas wird mittels der Fluten 14 und 16 zu dem Turbinenrad der Turbine 10 geführt, sodass das die Fluten 14 und 16 durchströmende Abgas in den Aufnahmeraum einströmen und das Turbinenrad anströmen kann. Dadurch wird das Turbinenrad von dem Abgas angetrieben.
  • Das Turbinenrad ist Bestandteil eines Rotors des Abgasturboladers, wobei der Rotor auch eine Welle und ein Verdichterrad des Verdichters umfasst. Dabei umfasst der Verdichter ein Verdichtergehäuse, in welchem das Verdichterrad drehbar aufgenommen ist. Das Verdichterrad ist dabei koaxial zu dem Turbinenrad angeordnet und um die zuvor genannte Drehachse relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind drehfest mit der Welle verbunden, sodass das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad antreibbar ist.
  • Die Turbine 10, insbesondere das Turbinengehäuse 12, weist ferner wenigstens eine sich beispielsweise in Strömungsrichtung des Abgases durch das Turbinengehäuse 12 an die Wandung 18 anschließende Überströmöffnung 20 auf, über welche die Fluten 14 und 16 miteinander fluidisch verbindbar sind. Außerdem weist die Turbine 10, insbesondere das Turbinengehäuse 12, einen Umgehungskanal 22 auf, über welchen das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Diese bedeutet, dass das Turbinengehäuse 12 beispielsweise eine Einströmöffnung aufweist, über welche dem Umgehungskanal 22 das Abgas aus der Flut 14 und/oder 16 zuführbar ist. Das über die Einströmöffnung – wenn diese freigegeben ist – in den Umgehungskanal 22 einströmende Abgas kann den Umgehungskanal 22 durchströmen und somit das Turbinenrad umgehen, wobei das den Umgehungskanal 22 durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt. Dieses Umgehen des Turbinenrads wird auch als Abblasen oder Abblasung bezeichnet, da in dem den Umgehungskanal 22 durchströmenden Abgas enthaltene Energie nicht zum Antreiben des Turbinenrads genutzt wird. Das fluidische Verbinden der Fluten 14 und 16 über die Überströmöffnung 20 wird auch als Umblasung, Flutenumblasung oder Flutenverbindung bezeichnet.
  • Die Turbine 10 umfasst ferner ein im Ganzen mit 24 bezeichnetes Ventilelement, welches relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar und insbesondere um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Ventilelement 24 umfasst einen Ventilkörper 26, welcher relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse verschwenkbar, ist. Ferner umfasst das Ventilelement 24 ein Hebelelement 28, welches separat von dem Ventilkörper 26 ausgebildet und mit dem Ventilkörper 26 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. In fertig hergestelltem Zustand der Turbine 10 umfasst diese einen in den Fig. nicht dargestellten Aktor, mit welchem das Hebelelement 28 gekoppelt ist. Somit ist der Ventilkörper 26 über das Hebelelement 28 mit dem Aktor gekoppelt, sodass das Ventilelement 24 insgesamt mit dem Aktor gekoppelt ist. Mittels des Aktors sind das Ventilelement 24 und somit der Ventilkörper 26 über das Hebelelement 28 bewegbar, insbesondere um die zuvor genannte Schwenkachse verschwenkbar. Mittels des Aktors ist das Ventilelement 24, insbesondere der Ventilkörper 26, zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse verschwenkbar.
  • Aus 1 ist erkennbar, dass der Ventilkörper 26 gemäß 1 massiv ausgestaltet ist und dabei einen Pin 30 aufweist, welcher von einem äußerst massiven Grundkörper 32 des Ventilkörpers 26 absteht. Vorliegend ist der Ventilkörper 26 einstückig ausgebildet, sodass der Grundkörper 32 einstückig mit dem vom Grundkörper 32 abstehenden Pin 30 ausgebildet ist. Der Pin 30 durchdringt eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme 34 des Hebelelements 28, sodass der Ventilkörper 26 über den Pin 30 mit dem Hebelelement 28 gekoppelt ist.
  • Infolge dieser Kopplung des Ventilkörpers 26 über den Pin 30 mit dem Hebelelement 28 kommt es zu ungünstigen Krafthebeln, aus denen insbesondere während des Betriebs der Turbine 10 hohe Belastungen resultieren, die über den Ventilkörper 26 und das Hebelelement 28 auf den Aktor wirken. Ferner kommt es zu diesen Belastungen aufgrund von Abgaspulsationen und/oder Schwingungen des Ventilkörpers 26, wobei diese Belastungen aufgrund der massiven Ausgestaltung des Ventilkörpers 26 sehr hoch sind.
  • Mittels des genau einen und vorliegend einstückig ausgebildeten Ventilkörpers 26 sind sowohl eine den Umgehungskanal 22 durchströmende erste Menge des Abgases als auch eine die Überströmöffnung 20 durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar. Dies bedeutet, dass dem Ventilkörper 26 eine Doppelfunktion zukommt, da der genau eine Ventilkörper 26 sowohl zum Einstellen der ersten Menge als auch zum Einstellen der zweiten Menge des Abgases genutzt wird. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Turbine 10 besonders gering gehalten werden, sodass sich ein besonders vorteilhafter und effizienter Betrieb der Turbine 10 realisieren lässt.
  • Der Ventilkörper 26 weist eine erste Dichtfläche 36 auf, welche in der Schließstellung mit der Wandung 18 zusammenwirkt. Dadurch ist die Überströmöffnung 20 in der Schließstellung mittels des Ventilkörpers 26, insbesondere mittels der Wandung 18 und der Dichtfläche 36, fluidisch versperrt, sodass die Fluten 14 und 16 auch im Bereich der Überströmöffnung 20 fluidisch voneinander getrennt sind. Ferner weist der Ventilkörper 26 eine zweite Dichtfläche 38 auf, welche in der Schließstellung mit dem Turbinengehäuse 12, insbesondere mit einer von der Wandung 18 unterschiedlichen Wandung des Turbinengehäuses 12, zusammenwirkt. Somit ist in der Schließstellung der Umgehungskanal 22 beziehungsweise dessen Einströmöffnung mittels des Ventilkörpers 26, insbesondere mittels der Dichtfläche 38 und der weiteren Wandung, fluidisch versperrt. In der Offenstellung gibt der Ventilkörper 26 beispielsweise sowohl die Überströmöffnung 20 als auch die Einströmöffnung beziehungsweise den Umgehungskanal 22 frei, sodass Abgas durch die Überströmöffnung 20 und die Einströmöffnung strömen kann. Somit sind die Fluten 14 und 16 in der Offenstellung fluidisch miteinander verbunden, und Abgas wird über den Umgehungskanal 22 abgeblasen.
  • Mit anderen Worten ist beispielsweise der Umgehungskanal 22 in der Schließstellung mittels des Ventilkörpers 26 fluidisch versperrt, sodass kein Abgas den Umgehungskanal 22 durchströmen kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass in der Schließstellung die Überströmöffnung 20 mittels des Ventilkörpers 26 fluidisch versperrt ist, sodass kein Abgas durch die Überströmöffnung 20 strömen kann. Gibt der Ventilkörper 26 den Umgehungskanal 22 beziehungsweise die Überströmöffnung 20 frei, so kann Abgas durch den Umgehungskanal 22 beziehungsweise durch die Überströmöffnung 20 strömen. Der genau eine Ventilkörper 26 wird somit zum bedarfsgerechten Versperren und Freigeben des Umgehungskanals 22 beziehungsweise zum bedarfsgerechten Versperren und Freigeben der Überströmöffnung 20 genutzt. Ist die Überströmöffnung 20 mittels des Ventilkörpers 26 versperrt, so sind die Fluten 14 und 16 zumindest im Bereich der Überströmöffnung 20 fluidisch voneinander getrennt, sodass eine Flutentrennung eingestellt ist. Gibt der Ventilkörper 26 hingegen die Überströmöffnung 20 frei, so sind die Fluten 14 und 16 zumindest im Bereich der Überströmöffnung 20 fluidisch miteinander verbunden, sodass eine Flutenverbindung eingestellt ist. Durch das Einstellen der Flutentrennung kann die Turbine 10 beispielsweise in einem Stoßaufladebetrieb betrieben werden. Durch das Einstellen der Flutenverbindung kann die Turbine 10 beispielsweise in einem Stauaufladebetrieb betrieben werden, da Abgas von einer der Fluten 14 und 16 in die andere der Fluten 14 und 16 überströmen kann beziehungsweise umgekehrt. Durch das bedarfsgerechte Einstellen der ersten Menge beziehungsweise durch das bedarfsgerechte Freigeben und Versperren des Umgehungskanals 22 ist es beispielsweise möglich, einen Ladedruck des Abgasturboladers mittels des Ventilkörpers 26 einzustellen, sodass insgesamt ein vorteilhafter Betrieb der Turbine 10 realisierbar ist.
  • 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Ventilelements 24, wobei mittels der ersten Ausführungsform die zuvor beschriebenen, ungünstigen Krafthebel und die daraus resultierenden, übermäßigen Belastungen des Aktors vermieden werden können, sodass in der Folge ein besonders effizienter und vorteilhafter Betrieb der Turbine 10 dargestellt werden kann. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist bei der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform vorgesehen, dass der Ventilkörper 26 als Hohlkörper 40 ausgebildet ist und dabei wenigstens eine zu einer Seite 42 hin offene Hohlkammer 44 aufweist. Ferner ist das Hebelelement 28 separat von dem Ventilkörper 26 beziehungsweise von dem Hohlkörper 40 ausgebildet und mit wenigstens einer die Hohlkammer 44 zumindest teilweise begrenzenden Wandung 46 des Ventilkörpers 26 direkt verbunden. Die Verbindung des Hebelelements 28 mit dem Ventilkörper 26 ist besonders gut aus 3 erkennbar. Ferner ist aus 3 erkennbar, dass der Hohlkörper 40 vorliegend als Hohlkugel beziehungsweise Hohlkugelsegment ausgebildet ist. Alternativ dazu sind jedoch auch andere Geometrien denkbar. Insbesondere ist der Hohlkörper 40 als Topf ausgebildet, wobei das Hebelelement 28 direkt mit dem Topf beziehungsweise dessen Topfkontur verbunden ist. Durch diese Verbindung des Hebelelements 28 mit dem Ventilkörper 26 kann der gemäß 1 vorgesehen Pin 30 zum Koppeln des Ventilkörpers 26 mit dem Hebelelement 28 vermieden werden, sodass die zuvor beschriebenen, ungünstigen Krafthebel und die daraus resultierenden, übermäßigen Belastungen vermieden werden können.
  • Aus 3 ist erkennbar, dass der Ventilkörper 26 bei der ersten Ausführungsform eine Aufnahme 48 aufweist, in welcher das Hebelelement 28 eingreift. Über diese Aufnahme 48 ist das Hebelelement 28 formschlüssig mit dem Ventilkörper 26 verbunden. Ferner ist das Hebelelement 28 im Bereich der Hohlkammer 44 direkt mit dem Ventilkörper 26 verbunden. Des Weiteren weist das Hebelelement 28 eine als Durchgangsöffnung 50 ausgebildete Aufnahme auf, in welcher ein Teilbereich beziehungsweise Längenbereich des Ventilkörpers 26 aufgenommen ist. Dabei ist die Durchgangsöffnung 50 in Umfangsrichtung des Ventilkörpers 26 vollständig umlaufend geschlossen, wobei der Ventilkörper 26 die Durchgangsöffnung 50 (Aufnahme) durchdringt.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist es ferner vorgesehen, dass der Ventilkörper 26 mit dem Hebelelement 28 durch Umformen des Ventilkörpers 26 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Ventilkörper 26 mit dem Hebelelement 28 durch Umformen des Hebelelements 28 verbunden ist. Bei der ersten Ausführungsform ist ein oberer Teil 52 des Ventilkörpers 26 umgeformt, insbesondere kaltumgeformt, wodurch die Aufnahme 48 gebildet und das Hebelelement 28 formschlüssig mit dem Ventilkörper 26 verbunden ist.
  • 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform und eine dritte Ausführungsform des Ventilelements 24. Bezüglich der zweiten Ausführungsform ist die die Hohlkammer 44 zumindest teilweise begrenzende Wandung, mit welcher das Hebelelement 28 direkt verbunden ist, mit 46 bezeichnet wobei das Hebelelement 28 derart am Ventilkörper 26 angeordnet ist, dass die Durchgangsöffnung 50 in Überdeckung mit der Hohlkammer 44 angeordnet ist. Ferner ist das Hebelelement 28 unter Ausbildung einer Schweißnaht 54 mit der Wandung 46 verschweißt. Bei der zweiten Ausführungsform schließt sich das Hebelelement 28 in axialer Richtung an die Wandung 46 an und ist mit der Wandung 46 unter Ausbildung der Schweißnaht 54 axial verschweißt.
  • Bezüglich der dritten Ausführungsform ist die die Hohlkammer 44 zumindest teilweise begrenzende Wandung, mit welcher das Hebelelement 28 direkt verbunden ist, mit 46' bezeichnet. Bei der dritten Ausführungsform ist das Hebelelement 28 unter Ausbildung wenigstens einer Schweißnaht 56 mit der Wandung 46' verschweißt, wobei bei der dritten Ausführungsform das Hebelelement 28 in radialer Richtung neben der Wandung 46' angeordnet und demzufolge radial mit der Wandung 46' verschweißt ist. 5 zeigt die zweite Ausführungsform und die dritte Ausführungsform ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht. Durch das jeweilige Verschweißen des Hebelelements 28 mit der Wandung 46 beziehungsweise 46' ist zwischen dem Hebelelement 28 und dem Ventilkörper 26 kein Spiel vorgesehen. Im Gegensatz dazu kann bei der ersten Ausführungsform zwischen dem Hebelelement 28 und dem Ventilkörper 26 ein Spiel vorgesehen sein, da beispielsweise das Hebelelement 28 mit Spiel in der Aufnahme 48 aufgenommen ist. Bei allen drei Ausführungsformen gemäß 2 bis 5 ist der als Topf beziehungsweise Wastegatetopf ausgebildete Ventilkörper 26, insbesondere dessen Topfkontur, direkt mit dem separat vom Ventilkörper 26 ausgebildeten Hebelelement 28 verbunden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Turbine 10 realisiert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Turbine
    12
    Turbinengehäuse
    14
    Flut
    16
    Flut
    18
    Wandung
    20
    Überströmöffnung
    22
    Umgehungskanal
    24
    Ventilelement
    26
    Ventilkörper
    28
    Hebelelement
    30
    Pin
    32
    Grundkörper
    34
    Aufnahme
    36
    Dichtfläche
    38
    Dichtfläche
    40
    Hohlkörper
    42
    Seite
    44
    Hohlkammer
    46, 46'
    Wandung
    48
    Aufnahme
    50
    Durchgangsöffnung
    52
    oberer Teil
    54
    Schweißnaht
    56
    Schweißnaht

Claims (6)

  1. Ventilelement (24) für eine von Abgas durchströmbare Turbine (10) eines Abgasturboladers, mit einem Ventilkörper (26), mittels welchem eine einen Umgehungskanal (22) der Turbine (10) durchströmende erste Menge des Abgases und eine eine von dem Umgehungskanal (22) unterschiedliche Überströmöffnung (20) zum fluidischen Verbinden von zwei Fluten (14, 16) der Turbine (10) durchströmende zweite Menge des Abgases einstellbar sind, und mit wenigstens einem von dem Ventilkörper (26) abstehenden Hebelelement (28), über welches der Ventilkörper (26) mit einem Aktor zum Bewegen des Ventilelements (10) koppelbar ist, wobei der Ventilkörper (26) als Hohlkörper mit wenigstens einer zu einer Seite (42) hin offenen Hohlkammer (44) ausgebildet ist, und wobei das separat von dem Ventilkörper (26) ausgebildete Hebelelement (28) mit wenigstens einer die Hohlkammer (44) zumindest teilweise begrenzenden Wandung (46, 46') des Ventilkörpers (26) direkt verbunden ist.
  2. Ventilelement (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (28) im Bereich der Hohlkammer (44) direkt mit dem Ventilkörper (26) verbunden ist.
  3. Ventilelement (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (28) eine Aufnahme (50) aufweist, in welcher ein Teilbereich des Ventilkörpers (26) aufgenommen ist.
  4. Ventilelement (24) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (50) in Umfangsrichtung des Ventilkörpers (26) vollständig umlaufend geschlossen ist, wobei der Ventilkörper (26) die Aufnahme (50) durchdringt.
  5. Ventilelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26) mit dem Hebelelement (28) durch Umformen des Hebelelements (28) und/oder des Ventilkörpers (26) verbunden ist.
  6. Ventilelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26) mit dem Hebelelement (28) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
DE102015016588.7A 2015-12-19 2015-12-19 Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers Withdrawn DE102015016588A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015016588.7A DE102015016588A1 (de) 2015-12-19 2015-12-19 Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015016588.7A DE102015016588A1 (de) 2015-12-19 2015-12-19 Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015016588A1 true DE102015016588A1 (de) 2017-06-22

Family

ID=58993406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015016588.7A Withdrawn DE102015016588A1 (de) 2015-12-19 2015-12-19 Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015016588A1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19618160C2 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
EP1812698B1 (de) Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
DE19924228C2 (de) Mehrflutiger, regelbarer Abgasturbolader
DE102015011256A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
WO2010069301A2 (de) Vollvarioturbinen für abgasturbolader
DE102016006719A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
WO2017207081A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader
WO2017102041A1 (de) Ventilelement für eine turbine eines abgasturboladers
WO2017036972A1 (de) Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
WO2019072521A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug mit einer solchen verbrennungskraftmaschine
DE102015012726A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
DE102010045503A1 (de) Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine
DE102015016588A1 (de) Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers
DE102015012727A1 (de) Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers
WO2017153025A1 (de) Ventilelement für eine turbine eines abgasturboladers
DE102015011585A1 (de) Ventilelement für eine Turbine eines Abgasturboladers
DE102018005460B3 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine
DE102015006457A1 (de) Radialverdichter, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine
DE102014019144A1 (de) Kurbelgehäuseentlüftung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
WO2016169635A1 (de) Verdichter für einen abgasturbolader
WO2019137727A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein kraftfahrzeug
DE102015008426A1 (de) Ventilelement, insbesondere Wastegate, für eine Turbine eines Abgasturboladers
WO2018072860A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader sowie verfahren zum bearbeiten einer solchen turbine
WO2017032433A1 (de) Turbine für einen abgasturbolader
DE102015007382A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee