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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Für die Wirkungsgradsteigerung und Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen sind Abgasturbolader bekannt, welche unter Nutzung der Abgasenergie zur Aufladung der Brennkraftmaschine dienen. Dazu umfasst der Abgasturbolader eine im Abgasstrang angeordnete Turbine in einem Turbinengehäuse und einen im Verbrennungsluftstrang angeordneten Verdichter in einem Verdichtergehäuse, wobei die Turbine und der Verdichter auf einer gemeinsamen Welle zur Leistungsübertragung gelagert sind und das Laufzeug des Abgasturboladers bilden. Mittels der Turbine wird die während des Betriebs der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehende Abgasenergie im Abgasstrang in mechanische Energie gewandelt und zur Verdichtung der Ansaugluft im Verbrennungsluftstrang mittels des Verdichters genutzt. Durch die Verdichtung der Ansaugluft wird der Füllungsgrad und dementsprechend der Wirkungsgrad und die Leistung erhöht.
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Für die Verringerung von Stickstoffemissionen beziehungsweise für die Verringerung von Ladungswechselverlusten bei Brennkraftmaschinen sind Abgasrückführungen bekannt, welche den an der Verbrennung im Zylinder der Brennkraftmaschine teilnehmenden Sauerstoff durch rückgeführtes Abgas als inertes Gas teilweise ersetzen. Insbesondere bei Otto-Brennkraftmaschinen erfolgt durch die Abgasrückführung eine Senkung der Ladungswechselverluste in Folge einer möglichen Entdrosselung, wodurch der Wirkungsgrad im Teillastbereich erhöht wird. Insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen erfolgt durch die Abgasrückführung eine Senkung der Stickoxidemissionen in Folge der durch die geringere Sauerstoffkonzentration verringerten Verbrennungstemperatur. Die Abgasrückführungen können als interne, gaswechselventilgesteuerte Abgasrückführungen oder externe, leitungsgebundene Abgasrückführungen ausgebildet sein, wobei bei einer externen Abgasrückführung zwischen Hochdruckabgasrückführung, Niederdruckabgasrückführung oder Mehrwegabgasrückführung unterschieden werden kann. Dementsprechend sind für eine externe Abgasrückführung separate Leitungssysteme und Ventilsysteme notwendig.
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Aus der Patentschrift
DE 28 55 687 C2 ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgasrückführung bekannt. Die Abgasrückführung ist als Hochdruckabgasrückführung mit einer Verbindungsleitung zwischen Hochdruckseite der Turbine und der Hochdruckseite des Verdichters ausgeführt. In der Abgasrückführleitung ist ein Ventil vorgesehen, mittels welchem die Abgasrückführleitung nach Bedarf freigebbar oder verschließbar ist.
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Aus der Europäischen Patentschrift
EP 1 191 216 B1 ist ein Abgasturbolader mit Abgasrückführung bekannt. Die Abgasrückführung ist als Hochdruckabgasrückführung mit einer Verbindungsleitung zwischen Hochdruckseite der Turbine und der Hochdruckseite des Verdichters ausgeführt, wobei die Abgasrückführleitung direkt mit dem Turbinengehäuse und mit dem Verdichtergehäuse verbunden ist. In der Abgasrückführleitung ist ein Ventil vorgesehen, mittels welchem die Abgasrückführleitung nach Bedarf freigebbar oder verschließbar ist.
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Aus der Patentschrift
DE 43 12 077 C1 ist ein Abgasturbolader für eine aufgeladene Brennkraftmaschine bekannt, wobei der Abgasturbolader eine Turbine und einen Verdichter aufweist. Für eine Abgasrückführung beziehungsweise für eine Kühlung der Turbinenbauteile mittels Ladeluft ist eine Leitung als Strömungsverbindung zwischen der Druckseite des Verdichters und Einströmseite der Turbine vorgesehen. Die Strömungsverbindung wird dabei mittels eines variablen Leitschaufelkranzes im Turbinengehäuse gesteuert. Die Ladeluftzuführung von der Druckseite zur Einströmseite beziehungsweise die Abgasrückführung von der Einströmseite zur Druckseite erfolgt in Abhängigkeit des Druckgefälles zwischen Druckseite und Einströmseite, in dem der Leitschaufelkranz durch einen motorkennfeldgesteuerten Regler betätigt wird.
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Für die weitere Verringerung von Stickstoffemissionen bei Brennkraftmaschinen sind Katalysatoren bekannt, welche nach dem Prinzip einer selektiven katalytischen Reduktion arbeiten. Solche SCR-Katalysatoren benötigen für die Reduktion von Stickoxiden ein Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak, welcher mittels eines Dosiersystems in Form einer wässrigen Harnstofflösung dem Abgas zugesetzt wird. Für die Wirksamkeit der Stickoxidreduktion ist dabei die optimale Zerstäubung sowie Verdampfung der wässrigen Harnstofflösung maßgeblich. Die wässrige Harnstofflösung wird daher mittels eines Injektors vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingespritzt und gegebenenfalls mittels Zusatzheizungen verdampft. Solche SCR-Abgasnachbehandlungen kommen vorrangig in Diesel-Brennkraftmaschinen zum Einsatz.
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Aus der Europäischen Patentschrift
EP 1 295 016 B1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, welche im Abgasstrang eine Turbine in einem Turbinengehäuse aufweist. Für die Verringerung der beim Betrieb der Brennkraftmaschine anfallenden Stickstoffemissionen ist eine Einspritzung von wässriger Harnstofflösung in das Abgas vorgesehen, wobei die Einspritzdüse im Turbinengehäuse positioniert ist und die Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in den Turbinenraum erfolgt.
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Aus der Europäischen Patentschrift
EP 1 767 755 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader bekannt, welche für eine Verringerung der Stickoxidemissionen einen Ammoniakreaktor aufweist. Der Ammoniakreaktor weist eine Verdampfungs- / Hydrolysierungskammer auf, welche außen im Turbinengehäuse des Abgasturboladers positioniert ist, so dass die Abgasabwärme für Ammoniakerzeugung Verwendung findet. Die Verdampfungs- / Hydrolysierungskammer ist weiterhin stromauf und stromab der Turbine mit dem Abgasstrang fluidverbunden, so dass ein Abgasteilstrom durch die Verdampfungs- / Hydrolysierungskammer leitbar ist. Mittels einer Dosiereinrichtung wird wässrige Harnstofflösung in die Verdampfungs- / Hydrolysierungskammer eingespeist, wobei sich unter Nutzung der Abgaswärme und des Wasserdampfs aus dem Abgasteilstrom durch Thermolyse und Hydrolyse Ammoniak bildet. Der Abgasteilstrom mit Ammoniak wird anschließend stromabwärts der Turbine zur Verringerung der Stickoxidemissionen dem Abgasstrang zugeführt.
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Für eine Verringerung von Kohlenwasserstoffemissionen und Kohlenmonoxidemissionen bei Otto-Brennkraftmaschinen während dem Kaltstart und der Warmlaufphase oder der Regeneration eines Partikelfilters bei Dieselbrennkraftmaschinen sind Sekundärluftsysteme bekannt, welche eine Nachverbrennung unverbrannter Bestandteile im Abgas verursachen. Dafür wird mittels des Sekundärluftsystems Luft unter Umgehung der Brennkraftmaschine dem Abgas im Abgasstrang zugeführt. Durch die Nachverbrennung werden die Kohlenwasserstoffemissionen und Kohlenmonoxidemissionen reduziert und gleichzeitig die Abgastemperatur zum schnelleren Anspringen von Abgasnachbehandlungseinrichtungen erhöht. Weiter sind Sekundärluftsysteme bekannt, welche zum Kühlen von Bauteilen im Abgasstrang unter Umgehung der Brennkraftmaschine Ladeluft in den Abgasstrang leiten. Weiter sind Lösungen bekannt, mittels welchen das Abgas mit Brennstoff angereichert werden kann.
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Aus der Patentschrift
DE 43 38 696 B4 ist eine Vorrichtung zur Abgasentgiftung für Brennkraftmaschinen mit einem Abgasturbolader bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Sekundärluftsystem, mittels welchem Sekundärluft stromab der Turbine in den Abgasstrang eingeblasen wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 101 04 073 A1 ist eine Diesel-Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Sekundärluftsystem bekannt. Für eine Regeneration eines Partikelfilters der Diesel-Brennkraftmaschine wird verdichtete Ladeluft stromauf des Verdichters des Abgasturboladers entnommen und stromab der Turbine und stromauf des Partikelfilters dem Abgas zugegeben. In Verbindung mit einer Erhöhung unverbrannter Abgasbestandteile wird der Partikelfilter unter Nutzung des Sekundärluftsystems regeneriert.
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Aus der Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung
WO 2008/00365 A1 ist ein Sekundärluftsystem für eine Turbine eines Abgasturboladers bekannt, mittels welchem eine Kühlung von Turbinenbauteilen erreicht werden soll. Die dafür verwendete Kühlluft wird dabei am Austritt des Verdichters entnommen.
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Bei den bekannten Systemen kann es in Abhängigkeit der Druckbedingungen und Strömungsbedingungen zu einer unzureichenden Durchmischung und somit zu einer Schichtung des rückgeführten Abgases in der Ladeluft, dem zugeführten Reduktionsmittel im Abgas oder der zugeführten Sekundärluft kommen. Diese unzureichende Durchmischung hat insbesondere bei der Abgasrückführung Einfluss auf die Gleichverteilung des rückgeführten Abgases auf die einzelnen Zylinder einer Mehrzylinderbrennkaftmaschine, bei der Zuführung von Reduktionsmittel auf die Reduktionsleistung des SCR-Katalysators und bei der Zuführung von Sekundärluft auf die Nachverbrennung beziehungsweise auf die Bauteilkühlung.
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Aus der japanischen Offenlegungsschrift
JP 2008-215097 A ist ein Abgasturbolader mit einer Einrichtung zur Zuführung von Brennstoff zum Abgas bekannt. Die Welle des Abgasturboladers ist dafür mit einem Brennstoffkanal versehen. Der Brennstoffkanal ist mit einem Eintritt auf der Verdichterseite versehen, welcher mit einer Zuführung verbunden ist. Die Zuführung erstreckt sich dabei teilweise über den Anströmbereich des Verdichters. Der Brennstoffkanal ist weiter mit mehreren Austritten versehen, welche im Bereich der Turbinenschaufeln angeordnet sind. Dadurch soll eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs im Abgas erreicht werden.
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Nachteilig ist, dass sich die Zuführung über den Bereich der Anströmung auf den Verdichter erstreckt und somit die Anströmung beeinflusst. Weiter muss bei der Auslegung der Verbindung von Zuführung und Welle ein Kompromiss zwischen Dichtheit und Reibung eingegangen werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Abgasturbolader zur Verfügung zu stellen.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch den Abgasturbolader nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung stellt einen erfindungsgemäß vorteilhaften Abgasturbolader mit Abgasrückführung, Reduktionsmittelzuführung und / oder Sekundärluftzuführung bereit. Der Abgasturbolader umfasst eine Turbine in einem Turbinengehäuse, einen Verdichter in einem Verdichtergehäuse und eine in einem Lagergehäuse drehbar gelagerte Welle, mittels welcher die Turbine und der Verdichter starr verbunden sind. Die Turbine, der Verdichter und die Welle bilden dabei das Laufzeug des Abgasturboladers, wobei die Welle mittels Wellenlager im Lagergehäuse gelagert ist. Das Verdichtergehäuse, das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse bilden das Abgasturboladergehäuse. Das Verdichtergehäuse mit dem Verdichter ist für eine Anordnung in einem Verbrennungsluftstrang einer Brennkraftmaschine zum Verdichten angesaugter Verbrennungsluft und das Turbinengehäuse mit der Turbine für eine Anordnung in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zur Expansion von Abgas ausgebildet, wobei die durch die Expansion des Abgases bereitgestellte mechanische Energie zur Verdichtung der Verbrennungsluft dient.
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Die Welle ist zumindest teilweise als Hohlwelle ausgebildet und zeichnet sich demnach dadurch aus, dass koaxial im Inneren der Welle wenigstens ein Kanal gebildet ist und sich dieser zumindest teilweise längs der Welle erstreckt. Der Kanal ist Teil eines Kanalsystems einer Abgasrückführung, einer Reduktionsmittelzuführung oder Sekundärluftzuführung. Der Kanal weist wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung auf, über welche Abgas, Reduktionsmittel oder Sekundärluft in den Kanal eingeführt und aus dem Kanal ausgeführt wird.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind am Umfang der Welle die wenigstens eine Eintrittsöffnung und / oder die wenigstens eine Austrittsöffnung angeordnet, wobei die Eintrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle, also in der Mantelfläche der Welle oder an einer ersten Stirnseite der Welle und die Austrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle, also in der Mantelfläche der Welle oder an einer zweiten Stirnseite der Welle angeordnet ist.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle zwischen Turbine und Verdichter angeordnet. In erfindungsgemäß besonders vorteilhafter Weise steht die Eintrittsöffnung und / oder Austrittsöffnung mit wenigstens einer Zuführung im Abgasturboladergehäuse, insbesondere im Lagergehäuse in Fluidverbindung. Demnach ist die Verbindung von Zuführung und Eintrittsöffnung beziehungsweise von Zuführung und Austrittsöffnung im Bereich zwischen Verdichter und Turbine angeordnet. Die Abdichtung der Zuführung kann demnach in einfacher Weise durch Radialdichtungen zwischen Welle und Abgasturboladergehäuse erfolgen, wobei sich nur ein geringer Reibungseinfluss ergibt. Die Zuführung ist Teil des Kanalsystems der Abgasrückführung, der Reduktionsmittelzuführung oder der Sekundärluftzuführung. Das Kanalsystem erstreckt sich demnach über die Welle und das Abgasturboladergehäuse und umfasst den wenigstens einen Kanal in der Welle und die wenigstens eine Zuführung im Abgasturboladergehäuse. Durch die Anordnung der Zuführung im Abgasturboladergehäuse, insbesondere im Lagergehäuse wird der aus dem Stand der Technik bekannte Einfluss der Zuführung auf die Anströmung auf den Verdichter aufgehoben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise können im Bereich der Stirnseite Strömungsleitelemente vorgesehen sein, um eine optimale Einströmung über die Eintrittsöffnung in den Kanal beziehungsweise eine optimale Ausströmung über die Austrittsöffnung aus dem Kanal zu unterstützen. Die Strömungsleitelemente können dabei mit dem Verdichtergehäuse beziehungsweise mit dem Turbinengehäuse oder mit der Welle verbunden sein.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise umfasst die Zuführung einen Ringkanal um die Welle im Bereich der Eintrittsöffnung oder Austrittsöffnung im Abgasturboladergehäuse, so dass der Eintritt von Abgas, Reduktionsmittel oder Sekundärluft in den Kanal beziehungsweise der Austritt von Abgas, Reduktionsmittel oder Sekundärluft aus dem Kanal über den Ringkanal unabhängig von der Drehlage der Welle erfolgen kann. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind zudem mehrere Zuführungen über den Umfang verteilt angeordnet und mit dem Ringkanal verbunden.
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Ist die Eintrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle angeordnet, so ist die Eintrittsöffnung im Bereich zwischen dem Verdichter und der Turbine angeordnet und steht mit der wenigstens einen Zuführung im Abgasturboladergehäuse, insbesondere im Lagergehäuse in Fluidverbindung.
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Ist die Austrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle angeordnet, so ist die Austrittsöffnung im Bereich des Verdichters oder im Bereich der Turbine, also außerhalb des Bereiches zwischen dem Verdichter und der Turbine angeordnet. In vorteilhafter Weise steht die Austrittsöffnung mit einem Schleuderkanal in Fluidverbindung, welche in dem Verdichter oder in der Turbine angeordnet ist. Der Schleuderkanal verläuft dabei hauptsächlich in radialer Richtung des Verdichters beziehungsweise der Turbine. Alternativ ist die Austrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Bereich der Anströmung der Verbrennungsluft auf den Verdichter oder im Bereich der Abströmung des Abgases von der Turbine angeordnet. Durch diese Anordnungen wird die Durchmischung von rückgeführtem Abgas mit Ladeluft und / oder von zugeführtem Reduktionsmittel mit Abgas und / oder von zugeführter Sekundärluft mit Abgas verbessert.
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Für eine Abgasrückführung steht ein Innenraum des Turbinengehäuses mit einem Innenraum des Verdichtergehäuses mittels eines Abgaskanalsystems in Fluidverbindung, wobei das Abgaskanalsystem wenigstens den Kanal als Abgaskanal im Inneren der Welle, eine Abgaseintrittsöffnung und eine Abgasaustrittsöffnung in der Welle umfasst. In dem Abgaskanalsystem ist zudem eine Abgasventileinheit vorgesehen, mittels welcher die Fluidverbindung durch das Abgaskanalsystem für eine Abgasrückführung freigebbar und für keine Abgasrückführung sperrbar ist. Vorzugsweise ist die Abgasventileinheit im Abgasturboladergehäuse untergebracht. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist das Abgaskanalsystem mit dem Innenraum des Turbinengehäuses in Strömungsrichtung des Abgases vor der Turbine, also stromauf der Turbine und mit dem Innenraum des Verdichtergehäuses in Strömungsrichtung vor dem Verdichter, also stromauf des Verdichters oder mit einem Verdichterschleuderkanal fluidverbunden. Das Abgaskanalsystem umfasst dabei eine mit dem Innenraum des Turbinengehäuses stromauf der Turbine fluidverbundene Abgaszuführung mit der Abgasventileinheit und mit einem Abgasringkanal, die mit dem Abgasringkanal fluidverbundene Abgaseintrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle zwischen dem Verdichter und der Turbine, den mit der Abgaseintrittsöffnung fluidverbundenen Abgaskanal im Inneren der Welle und die mit dem Abgaskanal fluidverbundene Abgasaustrittsöffnung. In einer Weiterbildung ist die Abgasaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Anströmbereich des Verdichters angeordnet. In einer alternativen Weiterbildung umfasst das Abgaskanalsystem den mit der Abgasaustrittsöffnung fluidverbundenen Verdichterschleuderkanal, wobei die Abgasaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Bereich des Verdichters angeordnet ist.
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Für eine Reduktionsmittelzuführung steht eine Reduktionsmittelzuführung mit dem Innenraum des Turbinengehäuses mittels eines Reduktionsmittelkanalsystems in Fluidverbindung, wobei das Reduktionsmittelkanalsystem wenigstens den Kanal als Reduktionsmittelkanal im Inneren der Welle, eine Reduktionsmitteleintrittsöffnung und eine Reduktionsmittelaustrittsöffnung in der Welle umfasst. Das Reduktionsmittelkanalsystem ist mit einer Reduktionsmitteldosiereinrichtung fluidverbunden. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist das Reduktionsmittelkanalsystem mit dem Innenraum des Turbinengehäuses in Strömungsrichtung des Abgases nach der Turbine, also stromab der Turbine oder mit einem Turbinenschleuderkanal fluidverbunden. Das Reduktionsmittelkanalsystem umfasst dabei die Reduktionsmittelzuführung mit einem Reduktionsmittelringkanal, die mit dem Reduktionsmittelringkanal fluidverbundene Reduktionsmitteleintrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle zwischen dem Verdichter und der Turbine, den mit der Reduktionsmitteleintrittsöffnung fluidverbundenen Reduktionsmittelkanal im Inneren der Welle und die mit dem Reduktionsmittelkanal fluidverbundene Reduktionsmittelaustrittsöffnung. In einer Weiterbildung ist die Reduktionsmittelaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Abströmbereich der Turbine angeordnet. In einer alternativen Weiterbildung umfasst das Reduktionsmittelkanalsystem den mit der Reduktionsmittelaustrittsöffnung fluidverbundenen Turbinenschleuderkanal, wobei die Reduktionsmittelaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Bereich der Turbine angeordnet ist. Durch die Reduktionsmittelzuführung wird sowohl eine Verringerung von Stickstoffemissionen als auch eine Kühlung des Laufzeugs erreicht.
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Für eine Sekundärluftzuführung steht der Innenraum des Verdichtergehäuses mit dem Innenraum des Turbinengehäuses mittels eines Sekundärluftkanalsystems in Fluidverbindung, wobei das Sekundärluftkanalsystem wenigstens den Kanal als Sekundärluftkanal im Inneren der Welle, eine Sekundärlufteintrittsöffnung und eine Sekundärluftaustrittsöffnung in der Welle umfasst. In dem Sekundärluftkanalsystem ist zudem eine Sekundärluftventileinheit vorgesehen, mittels welcher die Fluidverbindung durch das Sekundärluftkanalsystem für eine Sekundärluftzuführung freigebbar und für keine Sekundärluftzurückführung sperrbar ist. Vorzugsweise ist die Sekundärluftventileinheit im Abgasturboladergehäuse untergebracht. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist das Sekundärluftkanalsystem mit dem Innenraum des Verdichtergehäuses in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft nach dem Verdichter, also stromab des Verdichters und mit dem Innenraum des Turbinengehäuses in Strömungsrichtung nach der Turbine, also stromab der Turbine oder mit dem Turbinenschleuderkanal fluidverbunden. Das Sekundärluftkanalsystem umfasst dabei eine mit dem Innenraum des Verdichtergehäuses stromab des Verdichters fluidverbundene Sekundärluftzuführung mit der Sekundärluftventileinheit und mit einem Sekundärluftringkanal, die mit dem Sekundärluftringkanal fluidverbundene Sekundärlufteintrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle zwischen dem Verdichter und der Turbine, den mit der Sekundärlufteintrittsöffnung fluidverbundenen Sekundärluftkanal im Inneren der Welle und die mit dem Sekundärluftkanal fluidverbundene Sekundärluftaustrittsöffnung. In einer Weiterbildung ist die Sekundärluftaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Abströmbereich der Turbine angeordnet. In einer alternativen Weiterbildung umfasst das Sekundärluftkanalsystem den mit der Sekundärluftaustrittsöffnung fluidverbundenen Turbinenschleuderkanal, wobei die Sekundärluftaustrittsöffnung in radialer Richtung am Umfang der Welle im Bereich der Turbine angeordnet ist. Durch die Sekundärluftzuführung wird sowohl eine Nachverbrennung als auch eine Kühlung des Laufzeugs erreicht.
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Des Weiteren ist eine erfindungsgemäß vorteilhafte Dichtungsanordnung vorgesehen, mittels welcher die Fluidverbindung von der wenigstens einen Eintrittsöffnung und / oder der wenigstens einen Austrittsöffnung und der Zuführung gegenüber dem Wellenlager der im Lagergehäuse drehbar gelagerten Welle abgedichtet ist. Demnach befindet sich wenigstens eine Wellendichtung im Lagergehäuse zwischen der Zuführung und dem Wellenlager.
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Figurenliste
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Beispielhaft werden hier Ausführungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit Abgasrückführung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
- FIGUR 1a und 1b: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer ersten Ausführung;
- FIGUR 2a und 2b: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer zweiten Ausführung; und
- 2c: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer dritten Ausführung.
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Der erfindungsgemäß vorteilhafte Abgasturbolader 1 in einer ersten Ausführung, dargestellt in FIGUR 1a und FIGUR 1b, umfasst eine Turbine 2 in einem Turbinengehäuse 3, einen Verdichter 4 in einem Verdichtergehäuse 5 und eine in einem Lagergehäuse 6 drehbar gelagerte Welle 7, mittels welcher die Turbine 2 und der Verdichter 4 starr verbunden sind. Die Welle 7 ist zumindest teilweise als Hohlwelle ausgebildet, so dass koaxial im Inneren der Welle 7 wenigstens ein erster Abgaskanal 8a und ein zweiter Abgaskanal 8b gebildet ist. Der erste Abgaskanal 8a weist eine erste Abgaseintrittsöffnung 9a an einer ersten Stirnseite 10a der Welle 7 und eine erste Abgasaustrittsöffnung 11a in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 zwischen Turbine 2 und Verdichter 4 auf. Der zweite Abgaskanal 8b weist eine zweite Abgaseintrittsöffnung 9b in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 zwischen Turbine 2 und Verdichter 4 und eine zweite Abgasaustrittsöffnung 11b in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 stromauf zum Verdichter 4 auf. Mittels einer schaltbaren Abgasventileinheit 12 in einem Abgaszuführkanal 13 in einem Abgasturboladergehäuse 1a ist der erste Abgaskanal 8a über die erste Abgasaustrittsöffnung 11a und zweite Abgaseintrittsöffnung 9b mit dem zweiten Abgaskanal 8b für keine Abgasrückführung nicht fluidverbunden, dargestellt in FIGUR 1a, oder für eine Abgasrückführung fluidverbunden, dargestellt in 1b.
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Die Welle 7 des erfindungsgemäß vorteilhaften Abgasturboladers 1 in einer zweiten Ausführung, dargestellt in FIGUR 2a und FIGUR 2b, umfasst koaxial im Inneren einen ersten Abgaskanal 8a. Der erste Abgaskanal 8a weist eine erste Abgaseintrittsöffnung 9a in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 zwischen Turbine 2 und Verdichter 4 und eine erste Abgasaustrittsöffnung 11a in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 stromauf zum Verdichter 4 auf. Der Abgaszuführkanal 13 ist mit der ersten Abgaseintrittsöffnung 9a und einem Innenraum des Turbinengehäuses 3 stromauf der Turbine 2 fluidverbunden. Mittels der schaltbaren Abgasventileinheit 12 in dem Abgaszuführkanal 13 ist der erste Abgaskanal 8a über die erste Abgaseintrittsöffnung 9a mit dem Innenraum des Turbinengehäuses 3 für keine Abgasrückführung nicht fluidverbunden, dargestellt in FIGUR 2a, oder für eine Abgasrückführung fluidverbunden, dargestellt in 2b.
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In einer zur zweiten Ausführung alternativen dritten Ausführung, dargestellt in FIGUR 2c, ist die erste Abgasaustrittsöffnung 11a in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 im Bereich des Verdichters 4 angeordnet und mit einem Abgasschleuderkanal 14 im Verdichter 4 fluidverbunden. Der Abgasschleuderkanal 14 ist wiederum mit einem Innenraum des Verdichtergehäuses 5 fluidverbunden.
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Figurenliste
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Beispielhaft werden hier Ausführungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit Reduktionsmittelzuführung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
- 3a: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer vierten Ausführung; und
- 3b: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer fünften Ausführung.
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Der erfindungsgemäß vorteilhafte Abgasturbolader 1 in einer vierten Ausführung, dargestellt in FIGUR 3a, umfasst einen Reduktionsmittelzuführkanal 15 in dem Abgasturboladergehäuse 1a. Im Inneren der Welle 7 ist wenigstens ein Reduktionsmittelkanal 16 gebildet. Der Reduktionsmittelkanal 16 weist eine Reduktionsmitteleintrittsöffnung 17 in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 zwischen Turbine 2 und Verdichter 4 und eine Reduktionsmittelaustrittsöffnung 18 in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 stromab der Turbine 2 auf. Für eine Reduktionsmittelzuführung mittels einer Reduktionsmitteldosiereinrichtung (nicht dargestellt) ist der Reduktionsmittelzuführkanal 15 über die Reduktionsmitteleintrittsöffnung 17, den Reduktionsmittelkanal 16 und der Reduktionsmittelaustrittsöffnung 18 mit dem Innenraum des Turbinengehäuses 3 fluidverbunden.
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In einer zur vierten Ausführung alternativen fünften Ausführung, dargestellt in FIGUR 3b, ist die Reduktionsmittelaustrittsöffnung 18 in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 im Bereich des Verdichters 4 angeordnet und mit einem Reduktionsmittelschleuderkanal 19 in der Turbine 2 fluidverbunden. Der Reduktionsmittelschleuderkanal 19 ist wiederum mit dem Innenraum des Turbinengehäuses 3 fluidverbunden.
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Ausführungsbeispiel Sekundärluftzuführung
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Beispielhaft wir hier eine Ausführung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit Sekundärluftzuführung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
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FIGUR 4a und 4b: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer sechsten Ausführung.
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Der erfindungsgemäß vorteilhafte Abgasturbolader 1 in einer sechsten Ausführung, dargestellt in FIGUR 4a und FIGUR 4b, umfasst einen Sekundärluftzuführkanal 20 mit einer Sekundärluftventileinheit 21 in dem Abgasturboladergehäuse 1a. Im Inneren der Welle 7 ist wenigstens ein Sekundärluftkanal 22 gebildet. Der Sekundärluftkanal 22 weist eine Sekundärlufteintrittsöffnung 23 in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 zwischen Turbine 2 und Verdichter 4 und eine Sekundärluftaustrittsöffnung 24 in radialer Richtung am Umfang der Welle 7 stromab der Turbine 2 auf. Mittels der schaltbaren Sekundärluftventileinheit 21 in dem Sekundärluftzuführkanal 20 ist der Sekundärluftkanal 22 über die Sekundärlufteintrittsöffnung 23 mit dem Innenraum des Verdichtergehäuses 5 für keine Sekundärluftzuführung nicht fluidverbunden, dargestellt in FIGUR 4a, oder für eine Sekundärluftzuführung fluidverbunden, dargestellt in 4b.
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Ausführungsbeispiel Abgasrückführung und Reduktionsmittelzuführung
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Beispielhaft wird eine Ausführung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit Abgasrückführung und Reduktionsmittelzuführung dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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5: eine schematische Schnittdarstellung des Abgasturboladers 1 in einer siebenten Ausführung.
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Der erfindungsgemäß vorteilhafte Abgasturbolader 1 in einer siebenten Ausführung, dargestellt in FIGUR 4a und FIGUR 4b, stellt sich als besonders vorteilhafte Kombination der dritten Ausführung, dargestellt in FIGUR 2c, und der fünften Ausführung, dargestellt in FIGUR 3b, dar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasturbolader
- 1a
- Abgasturboladergehäuse
- 2
- Turbine
- 3
- Turbinengehäuse
- 4
- Verdichter
- 5
- Verdichtergehäuse
- 6
- Lagergehäuse
- 7
- Welle
- 8a
- erster Abgaskanal
- 8b
- zweiter Abgaskanal
- 9a
- erste Abgaseintrittsöffnung
- 9b
- zweite Abgaseintrittsöffnung
- 10a
- erste Stirnseite der Welle 7
- 11a
- erste Abgasaustrittsöffnung
- 11b
- zweite Abgasaustrittsöffnung
- 12
- Abgasventileinheit
- 13
- Abgaszuführkanal
- 14
- Abgasschleuderkanal
- 15
- Reduktionsmittelzuführkanal
- 16
- Reduktionsmittelkanal
- 17
- Reduktionsm itteleintrittsöffnung
- 18
- Reduktionsm ittelaustrittsöffnung
- 19
- Reduktionsm ittelschleuderkanal
- 20
- Sekundärluftzuführkanal
- 21
- Sekundärluftventileinheit
- 22
- Sekundärluftkanal
- 23
- Sekundärlufteintrittsöffnung
- 24
- Sekundärluftaustrittsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2855687 C2 [0004]
- EP 1191216 B1 [0005]
- DE 4312077 C1 [0006]
- EP 1295016 B1 [0008]
- EP 1767755 B1 [0009]
- DE 4338696 B4 [0011]
- DE 10104073 A1 [0012]
- WO 2008/00365 A1 [0013]
- JP 2008215097 A [0015]
