DE102016224987A1

DE102016224987A1 - Turbolader für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102016224987A1
Application number: DE102016224987.8A
Authority: DE
Inventors: Josef Bauer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Turbolader (3) zum Verdichten von Luft für eine Verbrennungskraftmaschine (2) aufweisend zumindest mindestens zwei Einlässe (4, 5) für ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine (2), mindestens eine Abgasturbine (7), die über das Abgas angetrieben werden kann, eine Bypassleitung (8), über die Abgas aus mindestens einem der Einlässe (4, 5) an der Abgasturbine (7) vorbei zu einem Auslass (6) des Turboladers (3) geleitet werden kann, und eine verstellbare Strömungsleitvorrichtung (9), mit der ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen (4, 5) in einer zweiten Stellung (43) vollständig geschlossen und in einer dritten Stellung (44) vollständig geöffnet werden kann, und mit der ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen (4,5) in die Bypassleitung (8) ausgehend von der zweiten Stellung (43) und ausgehend von der dritten Stellung (44) jeweils mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad öffenbar ist.

Description

Die Erfindung betritt einen Turbolader zum Verdichten von Luft für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Es ist bekannt, bei Verbrennungskraftmaschinen insbesondere für Kraftfahrzeuge Ladeluft mit einem Turbolader zu verdichten. Die Ladeluft ist die Luft, die für die Verbrennung von Kraftstoff in Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird. Turbolader werden regelmäßig mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine angetrieben (Abgasturbolader). Dabei sind verschiedene Ansätze bekannt, einen Verdichtungsgrad des Turboladers zu kontrollieren. Die Kontrolle des Verdichtungsgrads ist allerdings oft unzureichend, so dass dieser nicht hinreichend flexibel an verschiedene Betriebssituationen der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann. Weiterhin sind bekannte Turbolader oft störanfällig sowie aufwendig und teuer in der Konstruktion und in der Herstellung.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiterhin zu lösen bzw. zumindest zu verringern. Es soll ein Turbolader vorgestellt werden, der eine flexible, robuste und einfach zu realisierende Kontrolle des Verdichtungsgrades ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Turbolader gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Turboladers sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Turbolader zum Verdichten von Luft für eine Verbrennungskraftmaschine vorgestellt, der zumindest aufweist:

- mindestens zwei Einlässe für ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine,
- mindestens eine Abgasturbine, die über das Abgas angetrieben werden kann,
- eine Bypassleitung, über die Abgas aus mindestens einem der Einlässe an der Abgasturbine vorbei zu einem Auslass des Turboladers geleitet werden kann, und
- eine verstellbare Strömungsleitvorrichtung, mit der ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen in einer zweiten Stellung vollständig geschlossen und in einer dritten Stellung vollständig geöffnet werden kann, und mit der ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung ausgehend von der zweiten Stellung und ausgehend von der dritten Stellung jeweils mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad öffenbar ist.

Die Verbrennungskraftmaschine ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug geeignet. Die Verbrennungskraftmaschine weist vorzugsweise eine Mehrzahl an Zylindern als Brennräume auf, in denen Kraftstoff mit Luft verbrannt werden kann. Bevorzugt kann Luft aus der Umgebung der Verbrennungskraftmaschine über ein Ansaugrohr in die Brennräume eingebracht werden. Dabei kann bevorzugt eine Verdichtung der Luft über den Turbolader erfolgen. Der Turbolader wird bevorzugt über das Abgas der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Dazu weist der Turbolader bevorzugt einen Abgasbereich auf, der in eine Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine integriert ist und innerhalb dessen das Abgas einen Antrieb des Turboladers bewirken kann. Weiterhin weist der Turbolader bevorzugt einen Verdichtungsbereich auf, der in das Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine integriert ist und innerhalb dessen Luft verdichtet werden kann.
Bevorzugt weist die Verbrennungskraftmaschine zwei (oder mehr) Gruppen von Zylindern auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt derart eingerichtet, dass Abgas aus Zylindern einer Gruppe zu möglichst weit auseinander liegenden Zeitpunkten ausgelassen wird. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise ist es dazu bevorzugt, dass die (in diesem Fall zwei) Zylinder einer Gruppe um 360° zueinander phasenverschoben sind. Das bedeutet beispielsweise, dass in einen der beiden Zylinder der Gruppe Luft angesaugt wird (Ansaugtakt), während in dem anderen Zylinder der Gruppe ein gezündetes Kraftstoff-Luft-Gemisch expandiert und Arbeit verrichtet (Arbeitstakt).
Weiterhin ist es bevorzugt, dass Abgas von den unterschiedlichen Gruppen zu möglichst weit auseinanderliegenden Zeitpunkten ausgelassen wird. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise ist es dazu bevorzugt, dass die (in diesem Fall zwei) Gruppen um 180° zueinander phasenverschoben sind.
Es ist bevorzugt, dass Zylinder unterschiedlicher Gruppen an unterschiedliche der mindestens zwei Einlässe des Turboladers (bzw. des Abgasbereichs des Turboladers) angebunden sind. Dabei ist es bevorzugt, dass Abgasleitungen von den Zylindern zu den jeweiligen Einlässen vollständig voneinander getrennt werden können, so dass Abgas aus Zylindern unterschiedlicher Gruppen nicht miteinander in Kontakt kommen und/oder vermischt werden kann. Bei einer derartigen Trennung kann man den Turbolader auch als mehrflutig (z. B. zweiflutig) bezeichnen. Dabei ist jedem der Einlässe eine jeweilige Abgasflut zugeordnet.
Der Turbolader kann entweder durch eine Stoßaufladung oder durch eine Stauaufladung angetrieben werden. Bei der Stoßaufladung wird der Turbolader über sogenannte Vorauslassstöße angetrieben. Wird das Auslassventil eines Zylinders geöffnet, tritt das Abgas aus dem Zylinder zunächst unter großem Druck und damit schlagartig aus. Das bezeichnet man als Vorauslassstoß. Sind bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern die Zylinder einer Gruppe um 360° zueinander phasenverschoben und die Gruppen um 180° zueinander phasenverschoben, so treffen Vorauslassstöße in gleichen Zeitabständen auf die Abgasturbine, wobei die Vorauslassstöße alternierend von den beiden Gruppen stammen. Auf diese Weise kann der Turbolader besonders kontinuierlich durch Stoßaufladung angetrieben werden. Über die Stoßaufladung kann der Turbolader insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Dabei sind aufeinander folgende Vorauslassstöße zeitlich voneinander beabstandet. Es ist dabei bevorzugt, dass die Abgasfluten vollständig voneinander getrennt sind. Dadurch kann die Energie der Vorauslassstöße besonders gut für die Stoßaufladung ausgenutzt werden.
Über die Stauaufladung hingegen kann der Turbolader insbesondere bei hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Dabei können besonders große Abgasmassenströme auftreten. Aufgrund der schnell aufeinander folgenden Vorauslassstöße ergibt sich insgesamt eine pulsierende Strömung, die zu keinem Zeitpunkt vollständig abbricht. Würde ein solch großer Abgasmassenstrom durch eine Abgasflut allein geleitet, würde sich eine große Strömungsgeschwindigkeit einstellen, so dass sich ein besonders großer Strömungswiderstand ergeben würde. Eine Druckspitze durch einen Vorauslassstoß könnte sich nur langsam abbauen. Durch die Verbindung zwischen den Abgasfluten kann ein für einen Vorauslassstoß zur Verfügung stehender Strömungsquerschnitt vergrößert werden. Der Vorauslassstoß kann sich also bei geöffneter Verbindung zwischen den Abgasfluten mit einem besonders geringen Strömungswiderstand ausbreiten. Zudem kann bei geöffneter Verbindung zwischen den Abgasfluten die Abgasturbine vollständig (d. h. über beide Abgasfluten) mit dem Vorauslassstoß beaufschlagt werden. Damit kann die Energie des Vorauslassstoßes besonders effizient zum Antrieb des Turboladers genutzt werden.
Es ist also bevorzugt, dass die Abgasfluten je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wahlweise vollständig voneinander getrennt oder miteinander verbunden sind. Damit kann der Turbolader an eine jeweils vorherrschende Aufladungsart angepasst werden, so dass eine entsprechende Abgasströmung besonders effizient zum Antrieb des Turboladers ausgenutzt werden kann.
Der Abgasbereich des Turboladers umfasst bevorzugt die mindestens zwei Einlässe sowie den Auslass. Zwischen den mindestens zwei Einlässen und dem Auslass kann es eine Mehrzahl von Strömungswegen durch den Turbolader (bzw. durch den Abgasbereich des Turboladers) geben. Mindestens ein Strömungsweg ist derart ausgeführt, dass das darüber strömende Abgas auf die Abgasturbine trifft, wodurch die Abgasturbine angetrieben wird. Die Rotationsbewegung der Abgasturbine wird bevorzugt (beispielsweise durch eine Antriebswelle) auf eine Verdichtungsvorrichtung im Verdichtungsbereich des Turboladers übertragen.
Der beschriebene Turbolader kann insbesondere an einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine angepasst betrieben werden. Dazu kann bevorzugt ein Massenstrom des Abgases eingestellt werden, der auf die Abgasturbine im Abgasbereich des Turboladers auftritt. Das kann über einen Verdichtungsgrad des Turboladers beschrieben werden. Der Verdichtungsgrad ist ein Wert für eine Druckerhöhung der Luft durch den Turbolader. Zur Einstellung des Verdichtungsgrades kann insbesondere die Bypassleitung beitragen. Je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung kann durch die Bypassleitung Abgas von den mindestens zwei Einlässen zu dem Auslass des Turboladers (bzw. des Abgasbereichs des Turboladers) strömen, ohne dass das Abgas dabei auf die Abgasturbine trifft. Bevorzugt ist der Turbolader derart ausgeführt, dass die Bypassleitung je nach Stellung der verstellbaren Strömungsleitvorrichtung für Abgas aus keinem der Einlässe oder für Abgas aus allen Einlässen gleichermaßen zugänglich ist.
An die Einlässe sind bevorzugt Einlassleitungen angebunden, die innerhalb des Turboladers verlaufen. Bevorzugt sind die Einlassleitungen derart voneinander getrennt, dass erst beim Auftreffen des Abgases auf die Abgasturbine Abgas aus verschiedenen der Einlassleitungen miteinander in Kontakt kommen kann. Dadurch kann insbesondere der Effekt der Stoßaufladung ausgenutzt werden. Bevorzugt ist, dass das Abgas aus allen Einlassleitungen nach Passieren der Abgasturbine aus dem (gemeinsamen) Auslass des Turboladers (bzw. des Abgasbereichs des Turboladers) austreten kann. Alternativ kann der Turbolader auch mehrere (voneinander getrennte) Auslässe aufweisen.
Die Strömungsleitvorrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, eine Verbindung zwischen den mindestens zwei Einlässen vollständig freizugeben oder vollständig zu versperren sowie dazu, die Bypassleitung für Abgas aus den mindestens zwei Einlässen mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad freizugeben oder zu versperren. Dadurch kann die Strömungsleitvorrichtung insbesondere der Funktion eines Bypassventils (welches auch als Wastegate bezeichnet werden kann) und der Funktion eines Umschaltventils dienen. Mit einem Umschaltventil in diesem Sinne kann zwischen einem Zustand mit vollständig getrennten Einlässen (insbesondere für eine besonders effiziente Ausnutzung der Stoßaufladung) und einem Zustand mit verbundenen Einlässen (insbesondere für eine besonders effiziente Ausnutzung der Stauaufladung) umgeschaltet werden.
Bevorzugt kann der Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen durch die verstellbare Strömungsleitvorrichtung diskret freigegeben oder versperrt werden. Das bedeutet, dass der Strömungsweg zwischen den mindestens zwei Einlässen bevorzugt entweder vollständig freigegeben oder vollständig versperrt ist, ohne dass Zwischenstellungen vorgesehen sind. Der Turbolader wird also entweder unter besonders effizienter Ausnutzung einer Stoßaufladung (vollständig geschlossener Strömungsweg zwischen den Einlässen) oder unter besonders effizienter Ausnutzung einer Stauaufladung (vollständig geöffneter Strömungsweg zwischen den Einlässen) betrieben. Zwischenstufen sind hier nicht vorgesehen. Die Bypassleitung kann hingegen mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad freigegeben werden. Das bedeutet, dass ein Massenstrom des Abgases durch die Bypassleitung kontinuierlich einstellbar ist.
Über die Strömungsleitvorrichtung können verschiedene Strömungswege zwischen den mindestens zwei Einlässen und dem Auslass freigegeben werden. Die Strömungsleitvorrichtung ist bevorzugt stromaufwärts (d. h. in Strömungsrichtung vor) der Abgasturbine angeordnet.
Neben der zweiten und dritten Stellung kann die Strömungsleitvorrichtung bevorzugt zumindest auch in eine erste Stellung gebracht werden. In der ersten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist der Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen vollständig geschlossen und der Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet. In der ersten Stellung erfüllt die Strömungsleitvorrichtung bevorzugt die Funktion eines (entsprechend des Öffnungsgrads zumindest teilweise) geöffneten Bypassventils zusammen mit einem (vollständig) geschlossenen Umschaltventil. Bevorzugt ist in der ersten Stellung die Bypassleitung für Abgas aus allen Einlässen gleichermaßen zugänglich, so dass sich ein Massenstrom des Abgases in der Bypassleitung zu gleichen Anteilen aus Abgas aus den einzelnen Einlässen zusammensetzt. Über die Bypassleitung kann sich eine indirekte Verbindung zwischen ansonsten getrennten Einlassleitungen bzw. Einlässen ergeben. Eine derartige indirekte Verbindung soll allerdings im Rahmen der hier verwendeten Definition für getrennte Einlassleitungen bzw. Einlässe nicht schädlich sein.
In der zweiten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist der Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen vollständig geschlossen und der Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung vollständig geschlossen (was mit einem Öffnungsgrad von null beschrieben werden kann). In der dritten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist der Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen vollständig geöffnet und der Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung vollständig geschlossen.
Weiterhin kann die Strömungsleitvorrichtung bevorzugt zudem in eine vierte Stellung gebracht werden. In der vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist der Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen vollständig geöffnet und der Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung vollständig geöffnet.
Die beschriebenen Stellungen unterscheiden sich insbesondere durch einen erreichbaren Verdichtungsgrad und durch die Art der Aufladung (Stoßaufladung bzw. Stauaufladung), die besonders effizient ausgenutzt werden kann. In der ersten und zweiten Stellung wird der Turbolader insbesondere unter besonders effizienter Ausnutzung einer Stoßaufladung angetrieben. Das ist bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine bevorzugt. Der durch Stoßaufladung erreichbare Verdichtungsgrad ist in der zweiten Stellung am höchsten und, je nach Öffnungsgrad der Bypassleitung, in der ersten Stellung geringer. In der dritten und vierten Stellung wird der Turbolader insbesondere unter besonders effizienter Ausnutzung einer Stauaufladung angetrieben. Das ist bei höheren Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine bevorzugt. Der durch Stauaufladung erreichbare Verdichtungsgrad ist in der dritten Stellung am höchsten und, je nach Öffnungsgrad der Bypassleitung, in der vierten Stellung geringer.
Die Strömungsleitvorrichtung ist bevorzugt so eingerichtet, dass sämtliche angesprochenen Stellungen (Bypassleitung geöffnet oder geschlossen mit kontinuierlicher Verstellung und der Strömungsweg zwischen den Einlässen entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen) durch die Verstellung der Strömungsleitvorrichtung einstellbar sind. Bevorzugt sind hierfür nicht zwei (getrennte) Strömungsleitvorrichtungen nötig. Dies kann erreicht werden, wenn für die Strömungsleitvorrichtung zwei Verstellungsbereiche vorgesehen sind, in welchen eine Verstellung der Strömungsleitvorrichtung jeweils dazu genutzt werden kann, die Bypassleitung kontinuierlich zu öffnen oder zu schließen. In einem ersten dieser Verstellungsbereiche ist der Strömungsweg zwischen den Einlässen vollständig geschlossen. In einem zweiten der Verstellungsbereiche ist dieser Strömungsweg zwischen den Einlässen vollständig geöffnet.
Mit dem Begriff „Verstellungsbereiche“ ist hier ein bestimmter Teilbereich der gesamten Verstellmöglichkeit der Strömungsleitvorrichtung gemeint. Durch eine kontinuierliche Verstellung innerhalb eines der Verstellungsbereiche wird die Bypassleitung jeweils mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet oder geschlossen. Je nachdem, in welchem Verstellungsbereich sich die Strömungsleitvorrichtung befindet, ist der Strömungsweg zwischen den Einlässen vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen. Durch eine große (grobe) Verstellung der Strömungsleitvorrichtung kann hier demnach der Strömungsweg zwischen den Einlässen gesteuert werden. Durch eine kleine (feine) Verstellung der Strömungsleitvorrichtung kann demnach die Bypassleitung angesteuert werden. An einem Rand eines Verstellungsbereiches ist die Bypassleitung vollständig verschlossen (Öffnungsgrad null). An dem anderen Rand des jeweiligen Verstellungsbereichs ist die Bypassleitung vollständig geöffnet. Dazwischen kann der Öffnungsgrad bevorzugt kontinuierlich eingestellt werden.
In der ersten Stellung und in der zweiten Stellung befindet sich die Strömungsleitvorrichtung bevorzugt in dem ersten Verstellungsbereich, in dem der Strömungsweg zwischen den Einlässen vollständig geschlossen ist. Zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung kann die Strömungsleitvorrichtung kontinuierlich innerhalb des ersten Verstellungsbereichs verstellt werden, um die Bypassleitung kontinuierlich zu öffnen, wobei die Bypassleitung in der ersten Stellung (zumindest teilweise) geöffnet ist und in der zweiten Stellung (vollständig) geschlossen ist.
In der dritten Stellung und in der vierten Stellung befindet sich die Strömungsleitvorrichtung bevorzugt in dem zweiten Verstellungsbereich, in dem der Strömungsweg zwischen den Einlässen vollständig geöffnet ist. Zwischen der dritten Stellung und der vierten Stellung kann die Strömungsleitvorrichtung innerhalb des zweiten Verstellungsbereichs kontinuierlich verstellt werden, um die Bypassleitung kontinuierlich zu öffnen, wobei die Bypassleitung in der dritten Stellung (vollständig) geschlossen ist und in der vierten Stellung (zumindest teilweise) geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Turboladers ist die Strömungsleitvorrichtung translatorisch verstellbar.
Es ist bevorzugt, dass die Strömungsleitvorrichtung über einen einzelnen Aktuator (wie z. B. einen Motor) verstellt werden kann. Gegenüber einer Ausführung mit einer Mehrzahl von Aktuatoren kann dies Kosten einsparen, die Konstruktion vereinfachen, Platzbedarf senken, Wartungsaufwand reduzieren und/oder eine Steuerung erleichtern. Unter einer translatorischen Verstellung der Strömungsleitvorrichtung ist zu verstehen, dass die Strömungsleitvorrichtung in eine Raumrichtung (d. h. eindimensional) hin- und her geschoben werden kann. Das kann beispielsweise mit einem rotierenden (Elektro-)Motor erreicht werden, der mit einem Zahnrad in eine Zahnstange der Strömungsleitvorrichtung eingreift. Auch kann die translatorische Verstellung pneumatisch erfolgen.
Die beiden Verstellungsbereiche entsprechen in dieser Ausführungsform bevorzugt jeweils einer translatorischen Verschiebung in einem Bereich zwischen 2 mm [Millimeter] und 10 mm lang, bevorzugt 5 mm. Die beiden Verstellungsbereiche sind bevorzugt zwischen 20 mm [Millimeter] und 50 mm voneinander beabstandet. Mit einer translatorischen Verschiebung zwischen 20 mm [Millimeter] und 50 mm kann zwischen den beiden Verstellungsbereichen gewechselt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Turboladers weist die Strömungsleitvorrichtung zumindest einen plattenartigen Bereich mit mindestens einer Öffnung auf, wobei mit der Öffnung durch eine translatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der plattenartige Bereich derart in einer Aufnahme des Turboladers verschiebbar aufgenommen ist, dass zumindest in der dritten und vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung das Abgas von einer der Einlassleitungen in eine andere der Einlassleitungen strömen kann. In den übrigen Stellungen der Strömungsleitvorrichtung kann das Abgas bevorzugt nicht zwischen verschiedenen Einlassleitungen strömen. Damit kann bevorzugt ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen geöffnet oder geschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Turbolader weiterhin einen zu dem plattenartigen Bereich senkrecht angeordneten scheibenartigen Bereich auf, wobei der scheibenartige Bereich innerhalb eines Rohrabschnitts des Turboladers aufgenommen ist, und wobei mit dem scheibenartigen Bereich durch eine translatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der scheibenartige Bereich derart in den Rohrabschnitt aufgenommen ist, dass zumindest in der ersten und vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung das Abgas von den Einlassleitungen durch den Rohrabschnitt in die Bypassleitung strömen kann. In den übrigen Stellungen der Strömungsleitvorrichtung (zweite und dritte Stellung) kann das Abgas bevorzugt nicht von den Einlassleitungen in die Bypassleitung strömen. Damit kann ein Strömungsweg für Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung geschlossen oder geöffnet werden. Bevorzugt kann je nach Position des scheibenartigen Bereichs eine unterschiedlich große Menge Abgas von den Einlassleitungen durch den Rohrabschnitt in die Bypassleitung strömen, so dass der Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad freigegeben werden kann.
Die Einlassleitungen sind bevorzugt an eine oder mehrere Öffnungen an einer ersten Stirnseite des Rohrabschnitts angebunden. Die Bypassleitung ist bevorzugt an eine oder mehrere Öffnungen an einer zweiten Stirnseite des Rohrabschnitts angeordnet. Alternativ ist es bevorzugt, dass die Einlassleitungen und die Bypassleitung an entsprechende Öffnungen an einer Mantelfläche des Rohrabschnitts angebunden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Turboladers ist die Strömungsleitvorrichtung rotatorisch verstellbar.
Unter einer rotatorischen Verstellbarkeit der Strömungsleitvorrichtung ist zu verstehen, dass die Strömungsleitvorrichtung um eine Drehachse gedreht werden kann. Bevorzugt ist die Strömungsleitvorrichtung rotationssymmetrisch um die Drehachse ausgeführt. Beispielsweise kann die Strömungsleitvorrichtung mit einem rotierenden (Elektro-)Motor unmittelbar angetrieben werden. Auch kann die Strömungsleitvorrichtung pneumatisch verstellbar sein. Es ist bevorzugt, dass die Strömungsleitvorrichtung entweder nur translatorisch oder nur rotatorisch verstellbar ist. Alternativ ist es bevorzugt, dass die Strömungsleitvorrichtung sowohl translatorisch als auch rotatorisch verstellbar ist.
Die beiden Verstellungsbereiche entsprechen in dieser Ausführungsform bevorzugt jeweils einer rotatorischen Verstellung in einem Bereich zwischen 2° [Grad] und 10°, bevorzugt 5°. Die beiden Verstellungsbereiche sind bevorzugt zwischen 20° [Grad] und 50° voneinander beabstandet. Mit einer rotatorischen Verstellung zwischen 20° [Grad] und 50° kann zwischen den beiden Verstellungsbereichen gewechselt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Turboladers weist die Strömungsleitvorrichtung zumindest einen walzenartigen Bereich mit mindestens einer Öffnung in einer Umfangsfläche des walzenartigen Bereichs auf, wobei mit der Öffnung durch eine rotatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der walzenartige Bereich derart in einer Aufnahme des Turboladers rotierbar aufgenommen ist, dass zumindest in der dritten und vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung das Abgas von einer der Einlassleitungen in eine andere der Einlassleitungen strömen kann. In den übrigen Stellungen der Strömungsleitvorrichtung kann das Abgas bevorzugt nicht zwischen verschiedenen Einlassleitungen strömen. Damit kann bevorzugt ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen geöffnet oder geschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Turbolader weiterhin einen zu dem walzenartigen Bereich senkrecht angeordneten scheibenartigen Bereich mit mindestens einer Öffnung auf, durch welche mindestens ein Strömungsweg verläuft.
Es ist bevorzugt, dass zumindest in der ersten und vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung der scheibenartige Bereich derart angeordnet ist, dass mindestens eine Wandöffnung in einer Wand zwischen einer der Einlassleitungen und der Bypassleitung mit der Öffnung in dem scheibenartigen Bereich überlappt, so dass ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung zumindest teilweise geöffnet ist. Außerdem ist bevorzugt, dass zumindest in der zweiten und dritten Stellung der Strömungsleitvorrichtung der scheibenartige Bereich derart angeordnet ist, dass die mindestens eine Wandöffnung nicht mit der Öffnung in dem scheibenartigen Bereich überlappt, so dass ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung geschlossen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Turboladers umfasst der walzenartige Bereich mindestens einen inneren Hohlraum, durch welchen ein Strömungsweg von den Einlässen in die Bypassleitung verläuft.
Bevorzugt weist der walzenartige Bereich mindestens eine Einlassöffnung in den inneren Hohlraum und mindestens eine Auslassöffnung aus dem inneren Hohlraum heraus auf. Je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung können die Einlass- und Auslassöffnungen mit Öffnungen der Einlassleitungen und der Bypassleitung überlappen und so Strömungswege von den jeweiligen Einlassleitungen in die Bypassleitung öffnen oder schließen. Es ist bevorzugt, dass zumindest in der ersten und vierten Stellung der Strömungsleitvorrichtung zumindest die mindestens eine Einlassöffnung derart mit jeweiligen Öffnungen einer oder mehrerer der Einlassleitungen überlappt und die mindestens eine Auslassöffnung derart mit einer Öffnung der Bypassleitung überlappt, dass ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen in die Bypassleitung (zumindest teilweise) geöffnet ist. In den übrigen Stellungen (insbesondere in der zweiten Stellung und in der dritten Stellung) ist dieser Strömungsweg bevorzugt vollständig geschlossen.
Die hier beschriebenen Ausführungsvarianten mit rotatorisch verstellbaren Strömungsleitvorrichtungen bzw. mit Strömungsleitvorrichtungen mit walzenartigem Bereich stellen eine Alternative zu der weiter oben beschriebenen nur translatorisch verstellbaren Strömungsleitvorrichtung dar. Die vier Stellungen (erste Stellung bis vierte Stellung) sind hier üblicherweise nicht linear hintereinander angeordnet, sondern ggf. sind zwei verschiedene Verstellmöglichkeiten gegeben (eine translatorische Verstellmöglichkeit und eine rotatorische Verstellmöglichkeit), die beide bedient werden müssen, um alle Stellungen (erste bis vierte Stellung) einstellen zu können. Hierfür sind gegebenenfalls dann auch zwei (oder mehr) Aktuatoren erforderlich. Es existieren aber auch Ausführungsvarianten, bei welchen die beschriebenen vier Stellungen alle mit nur einer rotatorischen Verstellmöglichkeit eingestellt werden können.
Die Erfindung findet insbesondere Einsatz in einem Kraftfahrzeug, das zumindest eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, die derart an einen Turbolader angebunden ist, dass der Turbolader mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden kann, und dass die von dem Turbolader verdichtete Luft für eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann, wobei der Turbolader wie beschrieben ausgeführt ist.
Die weiter vorne für den Turbolader beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Kraftfahrzeug anwendbar und übertragbar.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Turbolader zum Verdichten von Luft,
2: eine perspektivische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Turboladers,
3: eine detailliertere perspektivische Schnittdarstellung des Turboladers aus 2,
4: eine perspektivische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Turboladers,
5a bis 5d: detailliertere perspektivische Schnittdarstellungen des Turboladers aus 4 in vier verschiedenen Stellungen,
6 und 7: perspektivische Schnittdarstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels eines Turboladers,
8: eine detailliertere Schnittdarstellung des Turboladers aus 6 und 7,
9: eine perspektivische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Turboladers, und
10 und 11: detailliertere Schnittdarstellungen des Turboladers aus 9.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 2, die derart an einen Turbolader 3 zum Verdichten von Luft angebunden ist, dass der Turbolader 3 mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 angetrieben werden kann und dass die von dem Turbolader 3 verdichtete Luft für eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 2 verwendet werden kann.
Der Turbolader 3 umfasst einen Verdichtungsbereich 25 und einen Abgasbereich 26. Über ein Ansaugrohr 22 kann Luft aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 angesaugt werden und im Verdichtungsbereich 25 des Turboladers 3 über eine Verdichtungsvorrichtung 28 verdichtet werden. Aus dem Verdichtungsbereich 25 des Turboladers 3 kann die Luft weiter über das Ansaugrohr 22 in Zylinder einer ersten Gruppe 23 und in Zylinder einer zweiten Gruppe 24 der Verbrennungskraftmaschine 2 eingebracht werden, welche die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 2 darstellen. Zylinder einer Gruppe werden in zeitlich besonders weit voneinander beabstandeten Takten betrieben. Die Gruppen durchlaufen zueinander versetzte Takte. Von den Zylindern der ersten Gruppe 23 führt eine erste Abgasleitung 29 zu einem ersten Einlass 4 des Turboladers 3. Von den Zylindern der zweiten Gruppe 24 führt eine zweite Abgasleitung 30 zu einem zweiten Einlass 5 des Turboladers 3. Von den beiden Einlässen 4, 5 kann das Abgas über verschiedene Strömungswege durch den Abgasbereich 26 des Turboladers 3 zu einem Auslass 6 strömen. Die verschiedenen Strömungswege können mit einer Strömungsleitvorrichtung 9 freigegeben oder versperrt werden. Je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 kann Abgas an einer Abgasturbine 7 entlang geführt werden, sodass die Abgasturbine 7 angetrieben wird. Die Strömungsleitvorrichtung 9 kann über einen Aktuator 36 verstellt werden. Über eine Antriebswelle 27 ist die Abgasturbine 7 mit der Verdichtungsvorrichtung 28 verbunden. Weiterhin ist eine Bypassleitung 8 innerhalb des Abgasbereichs 26 vorgesehen, über die Abgas an der Abgasturbine 7 vorbei strömen kann, ohne diese anzutreiben. Die Strömungsleitvorrichtung 9 kann insbesondere in eine (erste) Stellung gebracht werden, in der ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den beiden Einlässen 4, 5 vollständig geschlossen und ein Strömungsweg für das Abgas von den beiden Einlässen 4, 5 in die Bypassleitung 8 mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet ist. Darüber hinaus sind noch weitere Stellungen möglich, in welchen ein Strömungsweg zwischen den Einlässen 4, 5 wahlweise geöffnet oder geschlossen ist und die Bypassleitung 8 mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet oder vollständig geschlossen ist. Diese Stellungen werden anhand der weiteren Figuren noch im Detail erläutert.
2 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Abgasbereichs 26 eines Turboladers 3 wie er für das Kraftfahrzeug 1 aus 1 verwendet werden kann. Zu erkennen ist insbesondere eine erste Einlassleitung 31, die innerhalb des Abgasbereichs 26 verläuft und mit dem ersten Einlass 4 verbunden ist. Außerdem ist eine zweite Einlassleitung 32 zu erkennen, die innerhalb des Abgasbereichs 26 verläuft und mit dem zweiten Einlass 5 verbunden ist. Über die Strömungsleitvorrichtung 9 können die erste Einlassleitung 31 und die zweite Einlassleitung 32 miteinander verbunden werden und es kann die Bypassleitung 8 mit der ersten Einlassleitung 31 und mit der zweiten Einlassleitung 32 verbunden werden.
3 zeigt den Abgasbereich 26 des Turboladers 3 aus 2 in einer vergrößerten perspektivischen Schnittdarstellung. Die Strömungsleitvorrichtung 9 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen plattenartigen Bereich 10 mit einer Öffnung 11 auf. Mit der Öffnung 11 kann durch eine translatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung 9 ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 geöffnet oder geschlossen werden. Gezeigt ist die (erste) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9, in der der Strömungsweg vollständig geschlossen ist. Die Strömungsleitvorrichtung 9 ist in eine Aufnahme 15 aufgenommen, innerhalb derer die Strömungsleitvorrichtung 9 translatorisch verstellt werden kann. Weiterhin weist die Strömungsleitvorrichtung 9 einen scheibenartigen Bereich 12 auf, der innerhalb eines Rohrabschnitts 16 gelagert ist. Der scheibenartige Bereich 12 ist senkrecht zu dem plattenartigen Bereich 10 angeordnet. An einer ersten Stirnseite 33 des Rohrabschnitts 16 sind die erste Einlassleitung 31 und die zweite Einlassleitung 32 angebunden. An einer zweiten Stirnseite 34 des Rohrabschnitts 16 ist die Bypassleitung 8 an den Rohrabschnitt 16 angebunden. Insbesondere in der gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 ist der scheibenartige Bereich 12 derart in dem Rohrabschnitt 16 aufgenommen, dass Abgas von den Einlassleitungen 31, 32 an dem scheibenartigen Bereich 12 vorbei durch den Rohrabschnitt 16 in die Bypassleitung 8 strömen kann. Damit ist ein Strömungsweg für das Abgas der beiden Einlässe 4, 5 in die Bypassleitung 8 geöffnet. Je nach Stellung des scheibenartigen Bereichs 12 kann dieser Strömungsweg mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet sein. Geschlossen ist dieser Strömungsweg, wenn der scheibenartige Bereich 12 an der ersten Stirnseite 33 die Öffnung des Rohrabschnitts 16 zu den Einlassleitungen 31, 32 versperrt oder wenn der scheibenartige Bereich 12 an der zweiten Stirnseite 34 die Öffnung des Rohrabschnitts 16 zur Bypassleitung 8 versperrt.
4 und 5a bis 5d zeigen verschiedene (teilweise perspektivische) Schnittdarstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Abgasbereichs 26 eines Turboladers 3 wie er für das Kraftfahrzeug 1 aus 1 verwendet werden kann. Die zweite Ausführungsvariante gemäß den 4 und 5a bis 5d ist der ersten Ausführungsvariante gemäß den 2 und 3 sehr ähnlich.
Auch bei dieser Ausführungsvariante sind eine erste Einlassleitung 31 und eine zweite Einlassleitung 32 zu erkennen. Diese können wie in dem ersten Ausführungsbeispiel miteinander verbunden sein oder durch eine Strömungsleitvorrichtung 9 voneinander getrennt werden. Weiterhin kann durch die Strömungsleitvorrichtung 9 eine Bypassleitung 8 für Abgas aus der ersten Einlassleitung 31 und aus der zweiten Einlassleitung 32 freigegeben werden. Schematisch ist in 4 auch eine translatorische Verschiebungsrichtung 39 markiert, entlang welcher die Strömungsleitvorrichtung 9 verstellt werden kann. Hier markiert sind eine erste Stellung 42, eine zweite Stellung 43, eine dritte Stellung 44 und eine vierte Stellung 45 der Strömungsleitvorrichtung 9 des Turboladers 3. Zwischen der ersten Stellung 42 und der zweiten Stellung 43 befindet sich ein erster Verstellungsbereich 40, in welchem eine Verstellung möglich ist, um die Bypassleitung 8 kontinuierlich zu öffnen. Zwischen der dritten Stellung 44 und der vierten Stellung 45 befindet sich ein zweiter Verstellungsbereich 41, in welchem ebenfalls eine Verstellung möglich ist, um die Bypassleitung 8 kontinuierlich zu öffnen.
Die möglichen Stellungen 42, 43, 44 und 45 des Turboladers 3 werden nachfolgend anhand der 5a bis 5d im Detail erläutert. Das hier zu Grunde liegende Prinzip wird anhand des zweiten Ausführungsbeispiels eines Turboladers gemäß 4 und 5a bis 5d erläutert und ist ohne weiteres auf das erste Ausführungsbeispiel eines Turboladers gemäß den 2 und 3 übertragbar. In 5a ist zu erkennen, dass die Strömungsleitvorrichtung 9 wie im ersten Ausführungsbeispiel auch in einer Aufnahme 15 aufgenommen ist, in welcher die Strömungsleitvorrichtung 9 translatorisch verstellt werden kann. Auch hier weist die Strömungsleitvorrichtung 9 einen plattenartigen Bereich 10 auf. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind hier zwei Öffnungen 11 in dem plattenartigen Bereich 10 vorgesehen. In der gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 sind beide Öffnungen 11 derart angeordnet, dass ein Strömungsweg für das Abgas zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 geschlossen ist. Die erste Einlassleitung 31 und die zweite Einlassleitung 32 sind in den 5a bis 5d jeweils angeschnitten dargestellt. Auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Strömungsleitvorrichtung 9 einen scheibenartigen Bereich 12 auf, der in einem Rohrabschnitt 16 aufgenommen ist. Die erste Einlassleitung 31 und die zweite Einlassleitung 32 sind jeweils mit der Bypassleitung 8 verbindbar, wobei Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 in die Bypassleitung 8 durch den Rohrabschnitt 16 verlaufen. Die Öffnung des Rohrabschnitts 16 zur Bypassleitung 8 ist in der hier gezeigten Schnittdarstellung nicht zu sehen. Auch die Bypassleitung 8 ist in dieser Darstellung nur schematisch durch gepunktete Linien eingezeichnet. Die Einlassleitungen 31, 32 und die Bypassleitung 8 sind jeweils an einer Mantelfläche 35 des Rohrabschnitts 16 an den Rohrabschnitt 16 angebunden.
5a zeigt eine erste Stellung 42 der Strömungsleitvorrichtung 9. Hier sind Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 zur Bypassleitung 8 geöffnet, weil der scheibenartige Bereich 12 die ersten Einlassleitungen 31, 32 und die Bypassleitung 8 freigibt. Gleichzeitig ist ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 verschlossen, weil die Öffnungen 11 in dem plattenartigen Bereich 10 verdeckt sind.
5b zeigt eine zweite Stellung 43 der Strömungsleitvorrichtung 9. Hier sind Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 zur Bypassleitung 8 verschlossen, weil der scheibenartige Bereich 12 die ersten Einlassleitungen 31, 32 und die Bypassleitung 8 verdeckt. Gleichzeitig ist ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 verschlossen, weil die Öffnungen 11 in dem plattenartigen Bereich 10 verdeckt sind.
5c zeigt eine dritte Stellung 44 der Strömungsleitvorrichtung 9. Hier sind Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 zur Bypassleitung 8 verschlossen, weil der scheibenartige Bereich 12 die ersten Einlassleitungen 31, 32 und die Bypassleitung 8 verdeckt. Gleichzeitig ist ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 geöffnet, weil die Öffnungen 11 in dem plattenartigen Bereich 10 nicht verdeckt sind.
5d zeigt eine vierte Stellung 45 der Strömungsleitvorrichtung 9. Hier sind Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 zur Bypassleitung 8 geöffnet, weil der scheibenartige Bereich 12 die ersten Einlassleitungen 31, 32 und die Bypassleitung 8 freigibt. Gleichzeitig ist ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 geöffnet, weil die Öffnungen 11 in dem plattenartigen Bereich 10 nicht verdeckt sind.
Die 6 und 7 zeigen perspektivische Schnittdarstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels eines Abgasbereichs 26 eines Turboladers 3 wie er für das Kraftfahrzeug 1 aus 1 verwendet werden kann. Zu erkennen sind auch hier eine erste Einlassleitung 31 und eine zweite Einlassleitung 32. Die Strömungsleitvorrichtung 9 weist einen walzenartigen Bereich 13 mit vier Öffnungen 14 in einer Umfangsfläche 37 des walzenartigen Bereichs 13 auf, von denen in 6 zwei zu erkennen sind. Über diese Öffnungen 14 kann ein Strömungsweg zwischen der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 freigegeben oder verschlossen werden. Die Strömungsleitvorrichtung 9 ist in einer Aufnahme 15 aufgenommen, innerhalb derer die Strömungsleitvorrichtung 9 rotatorisch verstellbar ist. Weiterhin weist die Strömungsleitvorrichtung 9 einen scheibenartigen Bereich 17 auf, der insbesondere in 7 zu erkennen ist. Der scheibenartige Bereich 17 weist mehrere Öffnungen 18 auf, die je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 mit Wandöffnungen 38 an der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 überlappen. Über diese Öffnungen 18 und die Wandöffnungen 38 können Strömungswege von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 zu der Bypassleitung 8 freigegeben werden. Die Strömungsleitvorrichtung 9 kann mit einer rotatorischen Verstellrichtung 46 verstellt werden, wobei insgesamt zwei Verstellungsbereiche 40 und 41 sowie vier Stellungen 42 bis 45 existieren, die den Verstellungsbereichen und den Stellungen bei der Ausführungsvariante gemäß den 4 und 5a bis 5d entsprechen.
8 zeigt den Abgasbereich 26 des Turboladers 3 aus den 6 und 7 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Neben der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 ist insbesondere der walzenartige Bereich 13 mit den Öffnungen 14 zu erkennen. In der hier gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 sind alle vier Öffnungen 14 versperrt, so dass ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den beiden Einlassleitungen 31, 32 geschlossen ist. Der scheibenartige Bereich 17 ist in der gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 derart orientiert, dass jedenfalls sechs von zwölf gezeigten Wandöffnungen 38 in einer Wand zwischen den beiden Einlassleitungen 31, 32 und der Bypassleitung 8 mit den Öffnungen 18 in dem scheibenartigen Bereich 17 überlappen. Die übrigen sechs Wandöffnungen 38 sind von dem scheibenartigen Bereich 17 versperrt.
9 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Abgasbereichs 26 eines Turboladers 3 wie er für das Kraftfahrzeug 1 aus 1 verwendet werden kann. Wie auch im dritten Ausführungsbeispiel weist die Strömungsleitvorrichtung 9 einen walzenartigen Bereich 13 mit vier Walzenöffnungen 14 (von denen zwei gezeigt sind) auf. Der walzenartige Bereich 13 umfasst einen inneren Hohlraum 19, durch welchen ein Strömungsweg von der ersten Einlassleitung 31 und der zweiten Einlassleitung 32 in die Bypassleitung 8 verläuft, der je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet oder geschlossen sein kann.
10 zeigt den Abgasbereich 26 des Turboladers 3 aus 9 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. In der hier gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 sind (wie im dritten Ausführungsbeispiel) alle vier Öffnungen 14 versperrt, so dass ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den beiden Einlassleitungen 31, 32 geschlossen ist.
11 zeigt den Abgasbereich 26 des Turboladers 3 aus 9 in einer weiteren vergrößerten Schnittdarstellung. Zu erkennen ist hier insbesondere der innere Hohlraum 19 des walzenartigen Bereichs 13. Der walzenartige Bereich 13 weist neun Einlassöffnungen 20 auf, die in drei Gruppen angeordnet sind. Außerdem weist der walzenartige Bereich 13 zwei Auslassöffnungen 21 auf. Zwischen den Einlassöffnungen 20 und den Auslassöffnungen 21 kann Abgas durch den inneren Hohlraum 19 strömen. Durch den inneren Hohlraum 19 verläuft ein Strömungsweg von den Einlässen 4, 5 in die Bypassleitung 8, der je nach Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad geöffnet oder geschlossen sein kann. In der hier gezeigten (ersten) Stellung der Strömungsleitvorrichtung 9 ist dieser Strömungsweg geöffnet.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungskraftmaschine
3: Turbolader
4: erster Einlass
5: zweiter Einlass
6: Auslass
7: Abgasturbine
8: Bypassleitung
9: Strömungsleitvorrichtung
10: plattenartiger Bereich
11: Öffnung
12: scheibenartiger Bereich
13: walzenartiger Bereich
14: Öffnung
15: Aufnahme
16: Rohrabschnitt
17: scheibenartiger Bereich
18: Öffnung
19: innerer Hohlraum
20: Einlassöffnung
21: Auslassöffnung
22: Ansaugrohr
23: Zylinder erste Gruppe
24: Zylinder zweite Gruppe
25: Verdichtungsbereich
26: Abgasbereich
27: Antriebswelle
28: Verdichtungsvorrichtung
29: erste Abgasleitung
30: zweite Abgasleitung
31: erste Einlassleitung
32: zweite Einlassleitung
33: erste Stirnseite
34: zweite Stirnseite
35: Mantelfläche
36: Aktuator
37: Umfangsfläche
38: Wandöffnung
39: Translatorische Verschiebungsrichtung
40: erster Verstellungsbereich
41: zweiter Verstellungsbereich
42: erste Stellung
43: zweite Stellung
44: dritte Stellung
45: vierte Stellung
46: rotatorische Verstellrichtung

Claims

Turbolader (3) zum Verdichten von Luft für eine Verbrennungskraftmaschine (2) aufweisend zumindest - mindestens zwei Einlässe (4, 5) für ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine (2), - mindestens eine Abgasturbine (7), die über das Abgas angetrieben werden kann, - eine Bypassleitung (8), über die Abgas aus mindestens einem der Einlässe (4, 5) an der Abgasturbine (7) vorbei zu einem Auslass (6) des Turboladers (3) geleitet werden kann, und - eine verstellbare Strömungsleitvorrichtung (9), mit der ein Strömungsweg für das Abgas zwischen den mindestens zwei Einlässen (4, 5) in einer zweiten Stellung (43) vollständig geschlossen und in einer dritten Stellung (44) vollständig geöffnet werden kann, und mit der ein Strömungsweg für das Abgas von den Einlässen (4,5) in die Bypassleitung (8) ausgehend von der zweiten Stellung (43) und ausgehend von der dritten Stellung (44) jeweils mit einem kontinuierlich einstellbaren Öffnungsgrad öffenbar ist.
Turbolader (3) nach Anspruch 1, wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) translatorisch verstellbar ist.
Turbolader (3) nach Anspruch 2, wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) zumindest einen plattenartigen Bereich (10) mit mindestens einer Öffnung (11) aufweist, und wobei mit der Öffnung (11) durch eine translatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung (9) mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Turbolader (3) nach Anspruch 3 weiterhin aufweisend einen zu dem plattenartigen Bereich (10) senkrecht angeordneten scheibenartigen Bereich (12), wobei der scheibenartige Bereich (12) innerhalb eines Rohrabschnitts (16) des Turboladers (3) aufgenommen ist, und wobei mit dem scheibenartigen Bereich (12) durch eine translatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung (9) mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Turbolader (3) nach Anspruch 1, wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) rotatorisch verstellbar ist.
Turbolader (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) zumindest einen walzenartigen Bereich (13) mit mindestens einer Öffnung (14) in einer Umfangsfläche (37) des walzenartigen Bereichs (13) aufweist, wobei mit der Öffnung (11) durch eine rotatorische Verstellung der Strömungsleitvorrichtung (9) mindestens ein Strömungsweg geöffnet oder geschlossen werden kann.
Turbolader (3) nach Anspruch 6 weiterhin aufweisend einen zu dem walzenartigen Bereich (13) senkrecht angeordneten scheibenartigen Bereich (17) mit mindestens einer Öffnung (18), durch welche mindestens ein Strömungsweg verläuft.
Turbolader (3) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der walzenartige Bereich (13) mindestens einen inneren Hohlraum (19) umfasst, durch welchen ein Strömungsweg von den Einlässen (4, 5) in die Bypassleitung (8) verläuft.
Kraftfahrzeug (1) aufweisend zumindest eine Verbrennungskraftmaschine (2), die derart an einen Turbolader (3) angebunden ist, dass der Turbolader (3) mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine (2) angetrieben werden kann, und dass die von dem Turbolader (3) verdichtete Luft für eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine (2) verwendet werden kann, wobei der Turbolader (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.