DE102018221161B4 - Exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger with a flow-related disruptive element in the turbine housing - Google Patents

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Abstract

Abgasturbine (20) für einen Abgasturbolader (1) mit einem eine Turbinenachse (3) aufweisenden Turbinengehäuse (21) und einem Turbinenlaufrad (12) mit Laufradschaufeln (121),wobei das Turbinengehäuse (21) einen Laufradraum (22), in dem das Turbinenlaufrad (12) zentrisch zur Turbinenachse (3) und um diese drehbar angeordnet ist, und zumindest einen Abgaszuführkanal (23a) aufweist, der tangential in einen ringförmig um den Laufradraum (22) umlaufenden, sich schneckenförmig zum Laufradraum (22) hin verjüngenden Abgas-Ringkanal (23b) übergeht, der mit dem Laufradraum (22) über einen offenen Ringspalt (25) zur Führung eines Abgasmassenstroms auf das Turbinenlaufrad (12) verbunden ist,wobei in dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal (23a) in den Abgas-Ringkanal (23b) übergeht, auf der dem Ringspalt (25) zugewandten Seite des Abgaszuführkanals (23a) in einem radialen Zungen-Abstand (RT) zur Turbinenachse (3) eine Eintrittszunge (60) mit einem Zungenende (61) ausgebildet ist,wobei in einem Strömungs-Nachlauf der Eintrittszunge (60) in einem mit Bezug zur Turbinenachse (3) bestimmten ersten Winkelabstand θ1± 10% zum Zungenende (61) ein erstes strömungstechnisches Störelement (65) angeordnet ist undwobei die Eintrittszunge (60) im Bereich ihrer Zungenspitze (61) eine Zungendicke (DT) und das erste strömungstechnische Störelement (65) eine mittlere Störelementdicke (DSEM) , jeweils in radialer Richtung in Bezug auf die Turbinenachse (3), aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dassder Winkelabstand θ1bestimmt ist nach der BeziehungΘ1=180°/EOKund EOKdie kritische Drehzahlordnung ist, die einen Multiplikationsfaktor angibt, mit dem eine Auslegungs-Drehfrequenz FRder Abgasturbine (20) zu multiplizieren ist, um den Wert einer kritischen Anregungsfrequenz FWKdes Turbinenlaufrads (12) zu erreichen, unddass die mittlere Störelementdicke (DSEM) die Bedingung0,8 DT<DSEM<2 DTerfüllt.Exhaust gas turbine (20) for an exhaust gas turbocharger (1) with a turbine housing (21) having a turbine axis (3) and a turbine impeller (12) with impeller blades (121), the turbine housing (21) having an impeller space (22) in which the turbine impeller (12) is arranged centrically to the turbine axis (3) and rotatable about it, and has at least one exhaust gas feed channel (23a) which tangentially into an exhaust gas annular channel which runs around the impeller space (22) and tapers in a helical shape towards the impeller space (22) (23b), which is connected to the impeller chamber (22) via an open annular gap (25) for guiding an exhaust gas mass flow to the turbine impeller (12), wherein in the area in which the exhaust gas feed channel (23a) enters the exhaust gas annular channel ( 23b) passes over, on the side of the exhaust gas feed channel (23a) facing the annular gap (25) an inlet tongue (60) with a tongue end (61) is formed at a radial tongue distance (RT) from the turbine axis (3) A first fluidic disruptive element (65) is arranged at a first angular distance θ1 ± 10% to the end of the tongue (61), determined with reference to the turbine axis (3), and the inlet tongue (60) is arranged in the region of its tongue tip (61) ) have a tongue thickness (DT) and the first fluidic disruptive element (65) have a mean disruptive element thickness (DSEM), each in the radial direction with respect to the turbine axis (3), characterized in that the angular distance θ1 is determined according to the relationship 1 = 180 ° / EOK and EOK is the critical speed order that specifies a multiplication factor by which a design rotational frequency FR of the exhaust gas turbine (20) is to be multiplied in order to achieve the value of a critical excitation frequency FWK of the turbine runner (12), and that the mean thickness of the disturbing element (DSEM) satisfies the condition 0, 8 DT <DSEM <2 DT fulfilled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasturbine eines Abgasturboladers sowie einen Abgasturbolader, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem künstlichen strömungstechnischen Störelement im Abgasmassenstrom im Turbinengehäuse.The invention relates to an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger, in particular for an internal combustion engine, with an artificial fluidic disruptive element in the exhaust gas mass flow in the turbine housing.

Abgasturbolader mit Abgasturbinen und Ansaugluftverdichtern werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel, die Brennkraftmaschine bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den C02-Ausstoß im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasmassenstrom enthaltene Energie zu nutzen, um den Druck im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine bzw. des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff zu bewirken und somit mehr Treibstoff, Benzin oder Diesel pro Verbrennungsvorgang umsetzen zu können, also die Leistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen.Exhaust gas turbochargers with exhaust gas turbines and intake air compressors are increasingly being used to increase the performance of internal combustion engines, in particular in motor vehicle internal combustion engines. This is happening more and more often with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight and at the same time reducing consumption and thus the C0 2 emissions with regard to increasingly stringent legal requirements in this regard. The operating principle is to use the energy contained in the exhaust gas mass flow in order to increase the pressure in the intake tract of the internal combustion engine or the internal combustion engine and thus bring about a better filling of the combustion chamber with air-oxygen and thus convert more fuel, gasoline or diesel per combustion process to be able to, i.e. to increase the performance of the internal combustion engine.

Ein Abgasturbolader weist dazu eine im Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine mit einem durch den Abgasmassenstrom angetriebenen Turbinenlaufrad und einen im Ansaugtrakt angeordneten Radialverdichter mit einem den Druck aufbauenden Verdichterlaufrad auf. Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad sind drehfest an den gegenüberliegenden Enden einer Läuferwelle befestigt und bilden so den sogenannten Turboläufer, der mit seiner Läuferwelle in einer zwischen Abgasturbine und Radialverdichter angeordneten Läuferlagereinheit drehgelagert ist. Somit wird mit Hilfe des Abgasmassenstroms das Turbinenlaufrad und über die Läuferwelle wiederum das Verdichterlaufrad angetrieben und die Abgasenergie so zum Druckaufbau im Ansaugtrakt genutzt.For this purpose, an exhaust gas turbocharger has an exhaust gas turbine arranged in the exhaust gas tract of the internal combustion engine with a turbine impeller driven by the exhaust gas mass flow and a radial compressor arranged in the intake tract with a compressor impeller that builds up the pressure. The turbine impeller and compressor impeller are attached to the opposite ends of a rotor shaft in a rotationally fixed manner and thus form the so-called turbo rotor, which is rotatably mounted with its rotor shaft in a rotor bearing unit arranged between the exhaust gas turbine and the radial compressor. Thus, the turbine impeller is driven with the help of the exhaust gas mass flow and the compressor impeller is in turn driven via the rotor shaft and the exhaust gas energy is used to build up pressure in the intake tract.

Abgasturbinen und Radialverdichter sind Strömungsmaschinen und haben aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten einen jeweils von Baugröße und Bauart abhängigen optimalen Betriebsbereich, der durch den Massedurchsatz, das Druckverhältnis und die Drehzahl des jeweiligen Laufrades gekennzeichnet ist. Im Gegensatz dazu ist der Betrieb eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug von dynamischen Änderungen der Last und des Betriebsbereiches gekennzeichnet.Exhaust gas turbines and centrifugal compressors are fluid flow machines and, due to the laws of physics, have an optimal operating range that depends on the size and type of construction and is characterized by the mass flow rate, the pressure ratio and the speed of the respective impeller. In contrast to this, the operation of an internal combustion engine in a motor vehicle is characterized by dynamic changes in the load and the operating range.

Um nun den Betriebsbereich des Abgasturboladers an sich ändernde Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors anpassen zu können und so ein gewünschtes Ansprechverhalten möglichst ohne spürbare Verzögerungen (Turboloch) zu gewährleisten, werden Abgasturbolader beispielsweise mit über Ventilklappen öffenbaren Bypass-Kanälen ausgestattet. Im Abgasturbinenbereich ist dies als Wastegate-Einrichtung und im Radialverdichterbereich als Schubumluft-Einrichtung bekannt. Des Weiteren sind auch Abgasleiteinrichtung mit verstellbaren Leitschaufeln, sogenannte Variable Turbinengeometrien (VTG), im Einsatz.In order to be able to adapt the operating range of the exhaust gas turbocharger to changing operating ranges of the internal combustion engine and thus to ensure the desired response behavior as far as possible without noticeable delays (turbo lag), exhaust gas turbochargers are equipped, for example, with bypass channels that can be opened via valve flaps. In the exhaust gas turbine sector this is known as a wastegate device and in the radial compressor sector as a forced air circulation device. Furthermore, exhaust gas guiding devices with adjustable guide vanes, so-called variable turbine geometries (VTG), are in use.

Das Turbinengehäuse weist einen oder mehrere ringförmig um die Turboladerachse und das Turbinenlaufrad bzw. den Laufradraum umlaufende, sich schneckenförmig zum Turbinenlaufrad bzw. zum Laufradraum hin verjüngende Abgas-Ringkanäle, sogenannte Abgasfluten, auf. Diese Abgasfluten weisen einen jeweiligen oder gemeinsamen, tangential nach außen gerichteten Abgaszuführkanal mit einem Krümmer-Anschlussstutzen zum Anschluss an einen Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine auf, durch den der Abgasmassenstrom in die jeweilige Abgasflute strömt.The turbine housing has one or more annular exhaust gas channels, so-called exhaust gas flows, which encircle the turbine impeller or the impeller chamber and taper in a spiral shape towards the turbine impeller or the impeller chamber. These exhaust gas flows have a respective or common, tangentially outwardly directed exhaust gas feed channel with a manifold connection piece for connection to an exhaust manifold of an internal combustion engine, through which the exhaust gas mass flow flows into the respective exhaust gas flow.

Die Abgasfluten weisen weiterhin jeweils eine zumindest über einen Teil des Innenumfanges verlaufenden Ringspalt auf, der in zumindest anteilmäßig radialer Richtung auf das Turbinenlaufrad bzw. den Laufradraum hin gerichtet verläuft und so eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Abgas-Ringkanal und dem Laufradraum darstellt, durch die der Abgasmassenstrom auf das Turbinenlaufrad strömt. In dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal in den jeweiligen Abgas-Ringkanal übergeht, ist auf der dem Ringspalt zugewandten Seite des Abgaszuführkanals eine sogenannte Eintrittszunge ausgebildet, die zugleich das auslaufende Ende des Abgas-Ringkanals bildet, in dem Bereich, in dem der Abgas-Ringkanal am Ende des Umlaufs um den Lauf radraum wieder auf den Abgaszuführkanal trifft.The exhaust gas flows also each have an annular gap running at least over part of the inner circumference, which runs in at least a partial radial direction towards the turbine wheel or the impeller chamber and thus represents a connection between the respective exhaust gas annular channel and the impeller chamber, through which the Exhaust gas mass flow flows onto the turbine impeller. In the area in which the exhaust gas supply channel merges into the respective exhaust gas ring channel, a so-called entry tongue is formed on the side of the exhaust gas supply channel facing the annular gap, which at the same time forms the outgoing end of the exhaust gas ring channel, in the area in which the exhaust gas Annular channel at the end of the cycle around the impeller again meets the exhaust gas feed channel.

Das Turbinengehäuse weist weiterhin einen Abgasabführkanal auf, der vom axialen Ende des Turbinenlaufrades weg in Richtung der Turboladerachse bzw. der damit übereinstimmenden Turbinenachse verläuft und einen Auspuff-Anschlussstutzen zum Anschluss an das Auspuffsystem der Brennkraftmaschine aufweist. Über diesen Abgasabführkanal wird der aus dem Turbinenlaufrad austretende Abgasmassenstrom in das Auspuffsystem des Verbrennungsmotors abgeführt.The turbine housing also has an exhaust gas discharge duct which runs away from the axial end of the turbine impeller in the direction of the turbocharger axis or the corresponding turbine axis and has an exhaust connection piece for connection to the exhaust system of the internal combustion engine. The exhaust gas mass flow emerging from the turbine impeller is discharged into the exhaust system of the internal combustion engine via this exhaust gas discharge duct.

Das Turbinengehäuse und das Turbinenlaufrad werden im Betrieb von dem heißen Abgasmassenstrom durchströmt, der das Turbinenlaufrad und somit den Turboladerläufer auf bis über 250.000 Umdrehungen pro Minute antreibt und auf über 1000°C erhitzt. Daraus ergeben sich sowohl thermisch als auch mechanisch sehr hohe Ansprüche an Material und Auslegung der Komponenten. Bei der Auslegung sind darüber hinaus und insbesondere auch schwingungstechnische Beanspruchungen insbesondere des Turbinenlaufrads zu beachten.During operation, the turbine housing and the turbine runner are traversed by the hot exhaust gas mass flow, which drives the turbine runner and thus the turbocharger rotor to over 250,000 revolutions per minute and heats it to over 1000 ° C. This results in very high demands on the material and design of the components, both thermally and mechanically. In the design are also and in particular Vibration-related stresses, in particular on the turbine impeller, must also be taken into account.

Die Schwingungsanregung insbesondere der Laufradschaufeln des Turbinenlaufrads erfolgt hierbei hauptsächlich durch den Abgasmassenstrom. Die Anregungskräfte kommen dabei aus Unregelmäßigkeiten in der Abgasströmung, die durch stromauf liegende Geometriemerkmale, beispielsweise im Turbinengehäuse, verursacht werden. Wenn an diesen Geometriemerkmalen keine Änderung vorgenommen werden kann, muss das Turbinenrad robust genug gegenüber entsprechenden Schwingungsfrequenzen ausgelegt werden.The excitation of vibrations, in particular of the impeller blades of the turbine impeller, takes place mainly through the exhaust gas mass flow. The excitation forces come from irregularities in the exhaust gas flow that are caused by upstream geometrical features, for example in the turbine housing. If no changes can be made to these geometric features, the turbine wheel must be designed to be robust enough to withstand the corresponding oscillation frequencies.

Dabei sind vor allem die gemäß der leistungsbezogenen Auslegung des Abgasturboladers vorgegebene Drehfrequenz des Turboladerläufers, im Weiteren als Auslegungs-Drehfrequenz bezeichnet, sowie die konstruktiv beeinflussbare Eigenschwingfrequenz, auch als Resonanzfrequenz bezeichnet, der Laufradschaufeln des Turbinenlaufrads von Bedeutung.The rotational frequency of the turbocharger rotor specified in accordance with the performance-related design of the exhaust gas turbocharger, hereinafter referred to as the design rotational frequency, and the constructively influenceable natural oscillation frequency, also referred to as the resonance frequency, of the impeller blades of the turbine runner are of particular importance.

Die kritische auf eine jeweilige Laufradschaufel wirkende Schwingungsanregung erfolgt durch Druckunterschiede, insbesondere Druckabfall, im Strömungsnachlauf der Eintrittszunge. Immer wenn die jeweilige Laufradschaufel diesen Bereich passiert, erfährt sie eine Druckschwankung und somit eine Schwingungsanregung. In der Regel, also in einem einflutigen Turbinengehäuse, ist nur eine Eintrittszunge vorhanden und eine jeweilige Laufradschaufel passiert somit genau einmal den Bereich des Strömungsnachlaufs der Eintrittszunge pro Laufradumdrehung. Somit erfolgt die Schwingungsanregung jeder einzelnen Laufradschaufel mit der Drehzahlfrequenz bzw. mit deren weiteren Harmonischen, also Vielfachen der Drehzahlfrequenz. Bei der schwingungsbezogenen Auslegung einer Abgasturbine wird deshalb immer Bezug genommen auf Vielfache der Drehzahlfrequenz bei der Auslegungsdrehzahl, also die Auslegungs-Drehfrequenz der Abgasturbine. In diesem Zusammenhang wird der jeweilige Vervielfachungsfaktor auch als sogenannte Drehzahlordnung oder Engine Order (EO) bezeichnet. Die Drehzahlordnung (EO) stellt somit quasi die Anzahl der Schaufelschwingungen pro Umdrehung des Turbinenlaufrads dar.The critical vibration excitation acting on a respective impeller blade occurs through pressure differences, in particular pressure drop, in the flow wake of the inlet tongue. Whenever the respective impeller blade passes this area, it experiences a pressure fluctuation and thus a vibration excitation. As a rule, that is to say in a single-flow turbine housing, there is only one inlet tongue and a respective impeller blade thus passes the area of the flow trailing of the inlet tongue exactly once per rotation of the impeller. Thus, the vibration excitation of each individual impeller blade takes place with the speed frequency or with its further harmonics, that is, multiples of the speed frequency. In the vibration-related design of an exhaust gas turbine, reference is therefore always made to multiples of the rotational speed frequency at the design rotational speed, that is to say the design rotational frequency of the exhaust gas turbine. In this context, the respective multiplication factor is also referred to as the so-called speed order or engine order (EO). The speed order (EO) thus represents the number of blade vibrations per revolution of the turbine runner.

Je höher die Schwingungsfrequenz, also die Drehzahlordnung (EO) , desto geringer sind in der Regel die mechanischen Auswirkungen auf die Laufradschaufeln. Das Turbinenrad kann daher robuster ausgeführt werden, indem die Eigenschwingfrequenzen der Laufradschaufeln um eine oder mehrere Drehzahlordnungen des Abgasturboladers angehoben werden. Üblich ist dabei eine mindestens 4fache Eigenschwingfrequenz gegenüber der Anregungsfrequenz, so dass also das Turbinenlaufrad robust gegen Schwingungsanregungen bis zur 4. Drehzahlordnung ausgelegt ist. As a rule, the higher the vibration frequency, i.e. the speed order (EO), the lower the mechanical effects on the impeller blades. The turbine wheel can therefore be made more robust in that the natural oscillation frequencies of the impeller blades are increased by one or more speed orders of the exhaust gas turbocharger. A natural oscillation frequency that is at least 4 times higher than the excitation frequency is customary, so that the turbine runner is designed to be robust against oscillation excitations up to the 4th order of speed.

Beispielsweise ergibt sich bei einer Auslegungsdrehzahl von maximal 240.000 Umdrehungen pro Minute eine Drehzahlfrequenz von maximal 4000 Hz. Bei einer Auslegung des Turbinenlaufrads auf die 4. Drehzahlordnung ergibt sich eine anzustrebende Eigenschwingfrequenz des Turbinenlaufrads von 16000 Hz.For example, a design speed of a maximum of 240,000 revolutions per minute results in a speed frequency of a maximum of 4,000 Hz. If the turbine impeller is designed for the 4th order of speed, the natural oscillation frequency of the turbine impeller to be aimed for is 16,000 Hz.

Da jedoch die durch den Nachlauf der Eintrittszunge ausgeübte Schwingungsanregung eine Vielfalt von Schwingungsfrequenzen enthält, kann in dem vorgenannten Beispiel eine Schwingungsanregung durch die 5. Drehzahlordnung erfolgen, die sich schädlich auf das Turbinenlaufrad auswirkt.However, since the oscillation excitation exerted by the wake of the entry tongue contains a multitude of oscillation frequencies, in the above example an oscillation excitation can take place through the 5th speed order, which has a harmful effect on the turbine wheel.

Um die Eigenschwingfrequenz des Turbinenlaufrads anzuheben, müssen die Laufradschaufeln mit größeren Wandstärken ausgeführt werden, wodurch sich das Trägheitsmoment des Turbinenlaufrads erhöht, was sich wiederum negativ auf die Dynamik des Turboladers im transienten Betrieb auswirkt. Dies gilt es zu vermeiden.In order to increase the natural vibration frequency of the turbine runner, the runner blades have to be designed with greater wall thicknesses, which increases the moment of inertia of the turbine runner, which in turn has a negative effect on the dynamics of the turbocharger in transient operation. It is important to avoid this.

Aus der US 2012/0275914 A1 ist eine Abgasturbine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt. Hierbei sind auf einem den Turbinenrotor umgebenden Kreis sogenannte Stützsäulen vorgesehen, die als Störelemente wirken, um das Schwingungsverhalten der Turbine zu verbessern. Die Breite dieser Stützsäulen soll dabei minimiert werden, um möglichst optimale Verhältnisse zu erreichen.From the US 2012/0275914 A1 an exhaust gas turbine having the features of the preamble of claim 1 is known. In this case, so-called support columns are provided on a circle surrounding the turbine rotor, which act as disruptive elements in order to improve the vibration behavior of the turbine. The width of these support columns should be minimized in order to achieve the best possible conditions.

Die GB 2525305 A beschreibt eine Turbine, bei der Elemente in einem ringförmigen Bereich um den Umfang des Turbinenrades herum angeordnet sind, die dazu dienen, bei einem Defekt des Turbinenrades Energie zu absorbieren, indem sie Komponenten des Turbinenrades nach einem Defekt entsprechend zerkleinern.the GB 2525305 A describes a turbine in which elements are arranged in an annular region around the circumference of the turbine wheel, which serve to absorb energy in the event of a defect in the turbine wheel by comminuting components of the turbine wheel accordingly after a defect.

Die mittels der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht also darin, eine Abgasturbine für einen Abgasturbolader bzw. einen Abgasturbolader anzugeben mit erhöhter Schwingungsfestigkeit, ohne die vorgenannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. The object to be achieved by means of the invention therefore consists in specifying an exhaust gas turbine for an exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbocharger with increased vibration resistance without having to accept the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasturbine und einen Abgasturbolader mit den in den jeweils unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Weitere Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an exhaust gas turbine and an exhaust gas turbocharger with the features specified in the respective independent claims. Further designs and developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Demgemäß wird eine Abgasturbine für einen Abgasturbolader mit einem eine Turbinenachse aufweisenden Turbinengehäuse und einem Turbinenlaufrad mit Laufradschaufeln angegeben. Dabei weist das Turbinengehäuse einen Laufradraum, zumindest jeweils einen Abgaszuführkanal und Abgas-Ringkanal, auf. Im Laufradraum ist das Turbinenlaufrad zentrisch zur Turbinenachse und um diese drehbar angeordnet. Der jeweilige Abgaszuführkanal geht tangential in den jeweiligen ringförmig um den Laufradraum umlaufenden, sich schneckenförmig zum Laufradraum hin verjüngenden Abgas-Ringkanal über, der wiederum mit dem Laufradraum über einen offenen Ringspalt zur Führung eines Abgasmassenstroms auf das Turbinenlaufrad verbunden ist. Dabei ist in dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal in den Abgas-Ringkanal übergeht, auf der dem Ringspalt zugewandten Seite des Abgaszuführkanals, in einem radialen Zungen-Abstand zur Turbinenachse, eine Eintrittszunge mit einem Zungenende ausgebildet, wobei die Eintrittszunge im Bereich ihrer Zungenspitze in radialer Richtung in Bezug auf die Turbinenachse eine Zungendicke DT aufweist.Accordingly, an exhaust gas turbine for an exhaust gas turbocharger with a turbine housing having a turbine axis and a Turbine impeller indicated with impeller blades. The turbine housing has an impeller chamber, at least one exhaust gas feed channel and one exhaust gas ring channel. In the impeller space, the turbine impeller is arranged centrically to the turbine axis and rotatable about it. The respective exhaust gas feed channel merges tangentially into the respective annular exhaust gas annular channel, which encircles the impeller space and tapers in a spiral shape towards the impeller space, which in turn is connected to the impeller space via an open annular gap for guiding an exhaust gas mass flow to the turbine impeller. In the area in which the exhaust gas feed channel merges into the exhaust gas ring channel, on the side of the exhaust gas feed channel facing the annular gap, at a radial tongue distance from the turbine axis, an entry tongue with a tongue end is formed, the entry tongue in the area of its tongue tip in has a tongue thickness D T in the radial direction with respect to the turbine axis.

Die Abgasturbine weist in einem Strömungs-Nachlauf der Eintrittszunge in einem mit Bezug zur Turbinenachse bestimmten ersten Winkelabstand ⊖1 ± 10% zum Zungenende ein erstes strömungstechnisches Störelement (im Weiteren auch einfach als Störelement bezeichnet) auf, wobei das Störelement in radialer Richtung in Bezug auf die Turbinenachse eine mittlere Störelementdicke DSEM aufweist. Erfindungsgemäß erfüllt die mittlere Störelementdicke DSEM die Bedingung 0,8  D T < D SEM < 2  D T .

Figure DE102018221161B4_0003
Weiter erfindungsgemäß ist der Winkelabstand ⊖1 bestimmt nach der Beziehung Θ 1 = 180 ° /EO K ,
Figure DE102018221161B4_0004
wobei EOK die kritische Drehzahlordnung (Engine Order) ist, die einen Multiplikationsfaktor angibt, mit dem eine Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine zu multiplizieren ist, um den Wert einer kritischen Anregungsfrequenz FW.K des Turbinenlaufrads zu erreichen. The exhaust gas turbine has a first fluidic disruptive element (hereinafter also simply referred to as disruptive element) in a flow wake of the inlet tongue at a first angular distance ⊖ 1 ± 10% to the tongue end determined with reference to the turbine axis, the disruptive element in the radial direction with reference to the turbine axis has an average disruptive element thickness D SEM . According to the invention, the mean interfering element thickness D SEM fulfills the condition 0.8 D. T < D. SEM < 2 D. T .
Figure DE102018221161B4_0003
According to the invention, the angular distance ⊖ 1 is determined according to the relationship Θ 1 = 180 ° / EO K ,
Figure DE102018221161B4_0004
where EO K is the critical speed order (engine order), which specifies a multiplication factor with which a design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine is to be multiplied in order to achieve the value of a critical excitation frequency F WK of the turbine runner.

Mit anderen Worten beschrieben, ist ein erstes Störelement im strömungstechnischen Nachlauf der im Turbinengehäuse ausgebildeten Eintrittszunge angeordnet in einem bestimmten als ⊖1 bezeichneten Winkelabstand zum Zungenende innerhalb eines Toleranzbereichs von ± 10%. Dabei ergibt sich ⊖1 durch Division von 180° durch eine kritische Drehzahlordnung EOK der Abgasturbine.In other words, a first disruptive element is arranged in the fluidic wake of the inlet tongue formed in the turbine housing at a certain angular distance, referred to as ⊖ 1 , to the tongue end within a tolerance range of ± 10%. This results in ⊖ 1 by dividing 180 ° by a critical speed order EO K of the exhaust gas turbine.

Der positive Effekt der Erfindung basiert im Wesentlichen darauf, dass sowohl die Eintrittszunge als auch das zusätzlich eingebrachte erste Störelement in der Strömung des Abgasmassenstroms einen Nachlauf mit reduziertem Druckniveau erzeugen. Bei entsprechender Anordnung des Störelements kann ein dämpfender Effekt mit einem Gegenpuls realisiert werden, der die Schwingungsanregung einer kritischen Drehzahlordnung stark reduziert. Dabei handelt es sich um eine gegenphasig wirkende Schwingungsanregung im Bereich des Nachlaufs des Störelements. Das erste Störelement soll also genau dann eine Anregungskraft erzeugen, wenn die passierende Laufradschaufel gerade in der Gegenschwingung befindlich ist. Die Phasenlage und somit der Winkelabstand des Störelements ist hierbei also die bestimmende Größe zur Erzielung des gewünschten Effekts.The positive effect of the invention is essentially based on the fact that both the inlet tongue and the additionally introduced first disruptive element generate a wake with a reduced pressure level in the flow of the exhaust gas mass flow. With an appropriate arrangement of the interfering element, a damping effect can be realized with a counter pulse, which greatly reduces the vibration excitation of a critical speed order. This is an out-of-phase vibration excitation in the area of the lag of the interfering element. The first disruptive element should therefore generate an excitation force precisely when the passing impeller blade is currently in the counter-oscillation. The phase position and thus the angular spacing of the interfering element is the determining factor for achieving the desired effect.

Somit wird die Schwingfestigkeit des Turbinenlaufrads und somit der gesamten Abgasturbine in vorteilhafter Weise zumindest um eine Drehzahlordnung angehoben, ohne sonstige konstruktive oder auslegungstechnische Änderungen vornehmen zu müssen. Andersherum kann bei Anwendung der Erfindung ein Turbinenlaufrad auf um eine Drehzahlordnung niedrigere Eigenfrequenzen ausgelegt werden, ohne die Dauerschwingfestigkeit der Abgasturbine insgesamt herabzusetzen. Dies ermöglicht leichtere und effizientere Turbinenlaufräder. Ein eventuell nachteiliger Effekt für die Leistung der Turbine, der durch die Störung der Strömung des Abgasmassenstroms zu erwarten ist, kann damit nachweislich überkompensiert werden. Es kann jedoch, wie oben beschrieben, auch eine Abgasturbine, deren schwingungsbedingte Lebensdauer unzureichend ist, verbessert werden, ohne die Auslegung des Turbinenlaufrads nachteilig anzupassen.Thus, the vibration resistance of the turbine impeller and thus of the entire exhaust gas turbine is advantageously increased by at least one speed order without having to make any other structural or design changes. Conversely, when using the invention, a turbine runner can be designed for natural frequencies lower by one order of speed without reducing the fatigue strength of the exhaust gas turbine as a whole. This enables lighter and more efficient turbine runners. A possibly disadvantageous effect for the performance of the turbine, which is to be expected due to the disruption of the flow of the exhaust gas mass flow, can thus be demonstrably overcompensated. However, as described above, it is also possible to improve an exhaust gas turbine, the life of which is insufficient due to vibrations, without adversely adapting the design of the turbine impeller.

Ferner nimmt auch die Dicke des jeweiligen Störelements in Relation zur Dicke der Eintrittszunge Einfluss auf Stärke und Geometrie des Nachlaufs und somit auf die Schwingungsanregung bzw. Schwingungsdämpfung der Laufradschaufeln, also des Turbinenlaufrads. So kann durch die Wahl der mittleren Störelementdicke DSEM innerhalb der genannten Grenzen in Relation zur Zungendicke DT der Eintrittszunge die schwingungsdämpfende Wirkung der Störelemente positiv beeinflusst werden.Furthermore, the thickness of the respective interfering element in relation to the thickness of the entry tongue has an influence on the strength and geometry of the wake and thus on the vibration excitation or vibration damping of the impeller blades, that is to say of the turbine impeller. Thus, by choosing the average interfering element thickness D SEM within the stated limits in relation to the tongue thickness D T of the entry tab, the vibration-damping effect of the interfering elements can be positively influenced.

In einer vorteilhaften Ausführung der Abgasturbine ist das Turbinenlaufrad so gestaltet, dass die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads, innerhalb eines Toleranzfeldes von ±15%, als ein ganzzahliges Vielfaches N größer als die Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine gemäß FWK= (FR * N) ± 15% ist. In vorteilhafter Weise fällt somit die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenrades mit der Schwingfrequenz der jeweiligen dem Vielfachen N entsprechenden Drehzahlordnung EON = N zusammen.In an advantageous embodiment of the exhaust gas turbine, the turbine runner is designed in such a way that the critical excitation frequency F WK of the turbine runner, within a tolerance range of ± 15%, is an integral multiple N greater than the design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine according to F WK = (F R * N) is ± 15%. The critical excitation frequency F WK of the turbine wheel thus advantageously coincides with the oscillation frequency of the respective speed order EO N = N corresponding to the multiple N.

In weiterer Ausgestaltung der vorgenannten Ausführung der Abgasturbine beträgt die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads das Vierfache, Fünffache oder Sechsfache der Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine. Dadurch ist die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenrades auf ein Niveau angehoben, auf dem die Schwingungsanregung vorteilhaft reduziert ist.In a further refinement of the aforementioned embodiment of the exhaust gas turbine, the critical value is The excitation frequency F WK of the turbine runner is four times, five times or six times the design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine. As a result, the critical excitation frequency F WK of the turbine wheel is raised to a level at which the vibration excitation is advantageously reduced.

Für das Beispiel eines auf die 4. Drehzahlordnung E04 ausgelegten, also „EO4-festen“ Turbinenlaufrads, das üblicherweise in der 5. Drehzahlordnung E05 am stärksten angeregt wird, bei dem also die 5. Drehzahlordnung E05 der kritischen Drehzahlordnung EOK entspricht (EOK = E05), liegt der ideale Winkelabstand ⊖1 des ersten strömungstechnischen Störelements bei 180° / 5 = 36° ± 10%, also ungefähr zwischen 32,5° und 39,5°. Es sollen so die bei der 5. Drehzahlordnung EO5 wirkenden Anregungskräfte unter das schädigende Niveau der nächstkritischen, üblicherweise der 6. Drehzahlordnung, EO6 abgesenkt werden. Das Turbinenlaufrad erreicht dadurch eine durch die Dauerschwingfestigkeit (HCF, High-Cycle-Fatigue) bestimmte Lebensdauer, die sonst nur mittels entsprechend um eine Drehzahlordnung steifer ausgelegten und somit dickeren bzw. verkürzten Laufradschaufeln erreicht werden könnte.For the example one on the 4th speed order E04 designed, ie "EO4-resistant" turbine impeller, which is usually in the 5th speed order E05 is most excited, i.e. the 5th speed order E05 corresponds to the critical speed order EOK (EOK = E05), the ideal angular distance ⊖1 of the first fluidic disruptive element is 180 ° / 5 = 36 ° ± 10%, i.e. approximately between 32.5 ° and 39.5 °. The aim is to lower the excitation forces acting in the 5th order of speed EO 5 below the damaging level of the next critical, usually the 6th order of speed, EO 6 . As a result, the turbine impeller achieves a service life determined by the fatigue strength (HCF, high cycle fatigue), which otherwise could only be achieved by means of impeller blades that are designed to be stiffer by one order of speed and thus thicker or shortened.

Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine weist einen Radialverdichter zur Verdichtung der Ansaugluft der Brennkraftmaschine, eine Läuferlagereinheit zur Drehlagerung des Turboladerläufers und eine Abgasturbine zum Antrieb durch den Abgasmassenstrom der Brennkraftmaschine auf. Dabei ist die Abgasturbine ausgebildet gemäß einer der vorausgehend und nachfolgend dargelegten Ausführungen.An exhaust gas turbocharger according to the invention for an internal combustion engine has a radial compressor for compressing the intake air of the internal combustion engine, a rotor bearing unit for rotating the turbocharger rotor and an exhaust gas turbine for driving by the exhaust gas mass flow of the internal combustion engine. The exhaust gas turbine is designed in accordance with one of the explanations set out above and below.

Eine Auswahl von weiteren Ausführungsbeispielen und Weiterbildungen der Erfindung sowie verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Merkmalen verschiedener Ausführungen werden im Folgenden anhand der Darstellungen in der Zeichnung näher erläutert.A selection of further exemplary embodiments and developments of the invention as well as various possible combinations of features of different designs are explained in more detail below with reference to the representations in the drawing.

Es zeigen:

  • 1 eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit im Viertelschnitt entlang der Turboladerachse aufgeschnittenem Gehäuse;
  • 2 und 3 jeweils eine vereinfachte Darstellung eines Turbinengehäuses einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Abgasturbine geschnitten in einer Ebene quer zur Turbinenachse;
  • 4 verschiedene vereinfachte Schnitt-Darstellungen, a) , b) , c), von unterschiedlichen Ausführungen einer erfindungsgemäßen Abgasturbine;
  • 5 Darstellungen, i) bis vi) , verschiedener Ausführungen von strömungstechnischen Störelementen, im Längsschnitt geschnitten längs ihrer jeweiligen Störelementachse;
  • 6 Darstellungen, I) bis V) , verschiedener Ausführungen von strömungstechnischen Störelementen, im Querschnitt geschnitten quer zu ihrer jeweiligen Störelementachse und
  • 7 eine vergrößert hervorgehobene Darstellung der Anordnung von Eintrittszunge und strömungstechnischem Störelement, in Schnittdarstellung quer zur Turbinenachse.
Show it:
  • 1 a simplified three-dimensional representation of an exhaust gas turbocharger according to the invention with a housing cut open in quarter section along the turbocharger axis;
  • 2 and 3 each a simplified representation of a turbine housing of an embodiment of an exhaust gas turbine according to the invention cut in a plane transverse to the turbine axis;
  • 4th various simplified sectional representations, a), b), c), of different designs of an exhaust gas turbine according to the invention;
  • 5 Representations, i) to vi), of various designs of fluidic disruptive elements, in a longitudinal section along their respective disruptive element axis;
  • 6th Representations, I) to V), different versions of fluidic disruptive elements, in cross-section cut transversely to their respective disruptive element axis and
  • 7th an enlarged, highlighted representation of the arrangement of the inlet tongue and fluidic disruptive element, in a sectional view transversely to the turbine axis.

Funktions- und benennungsgleiche Teile sind in den Figuren durchgehend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Parts with the same function and names are identified throughout the figures with the same reference symbols.

In 1 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 dargestellt, bestehend aus Abgasturbine 20, Radialverdichter 30 und der axial dazwischen angeordneten Läuferlagereinheit 40. Zur Sichtbarmachung des erfindungsgemäßen strömungstechnischen Störelements 65 ist entlang der Turboladerachse 11 durchgehend ein oberes Viertel des Turbinengehäuses 21 des Verdichtergehäuses 31 und des Lagergehäuses 41 herausgeschnitten. Die Schnittdarstellung erlaubt dabei einen Einblick in den Aufbau und die Anordnung der wesentlichen Komponenten des Abgasturboladers 1.In 1 is an embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention 1 shown, consisting of exhaust gas turbine 20th , Centrifugal compressor 30th and the rotor bearing unit arranged axially therebetween 40 . To make the fluidic disruptive element according to the invention visible 65 is along the turbocharger axis 11 continuous an upper quarter of the turbine housing 21 of the compressor housing 31 and the bearing housing 41 cut out. The sectional view allows an insight into the structure and the arrangement of the essential components of the exhaust gas turbocharger 1 .

Dabei sind das im Abgastrakt des Verbrennungsmotors anordbare Turbinengehäuse 21, das im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordbare Verdichtergehäuse 31 und zwischen Turbinengehäuse 21 und Verdichtergehäuse 31 das Lagergehäuse 41 der Läuferlagereinheit 40 auf einer gemeinsamen Turboladerachse 11 hintereinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden.These are the turbine housings that can be arranged in the exhaust gas tract of the internal combustion engine 21 , the compressor housing that can be arranged in the intake tract of the internal combustion engine 31 and between turbine housing 21 and compressor housing 31 the bearing housing 41 the rotor bearing unit 40 on a common turbocharger axis 11 arranged one behind the other and connected to one another in terms of assembly technology.

Der sogenannte Turboladerläufer 10 des Abgasturboladers 1 besteht aus dem Turbinenlaufrad 12 mit Laufradschaufeln 121, dem Verdichterlaufrad 13 sowie der Läuferwelle 14. Das Turbinenlaufrad 12 und das Verdichterlaufrad 13 sind auf den sich gegenüberliegenden Enden der gemeinsamen Läuferwelle 14 angeordnet und mit diesen drehfest verbunden. Die Läuferwelle 14 erstreckt sich in Richtung der Turboladerachse 11 axial durch die Läuferlagereinheit 40 und ist in dieser mittels Radiallagern und einem Axiallager axial und radial um seine Längsachse, die Läuferdrehachse, drehgelagert, wobei die Läuferdrehachse in der Turboladerachse 11 liegt, also mit dieser zusammenfällt. Der Turboladerläufer 10 rotiert im Betrieb um die Läuferdrehachse der Läuferwelle 14. Die Läuferdrehachse und gleichzeitig die Turboladerachse 11 sind durch die eingezeichnete Mittellinie dargestellt und kennzeichnen die axiale Ausrichtung des Abgasturboladers 1.The so-called turbocharger runner 10 of the exhaust gas turbocharger 1 consists of the turbine runner 12th with impeller blades 121 , the compressor impeller 13th as well as the rotor shaft 14th . The turbine runner 12th and the compressor impeller 13th are on the opposite ends of the common rotor shaft 14th arranged and rotatably connected to these. The rotor shaft 14th extends in the direction of the turbocharger axis 11 axially through the rotor bearing unit 40 and is rotatably mounted in this by means of radial bearings and an axial bearing axially and radially around its longitudinal axis, the rotor axis of rotation, the rotor axis of rotation in the turbocharger axis 11 lies, so coincides with this. The turbocharger runner 10 rotates around the rotor axis of rotation of the rotor shaft during operation 14th . The rotor axis of rotation and at the same time the turbocharger axis 11 are shown by the drawn center line and identify the axial alignment of the exhaust gas turbocharger 1 .

Im Verdichtergehäuse 31 ist das Verdichterlaufrad 13 zentrisch angeordnet, wobei das Verdichtergehäuse 31 einen um das Verdichterlaufrad angeordneten Verdichter-Ringkanal 32, zur Abführung des verdichteten Luftmassenstroms aufweist.In the compressor housing 31 is the compressor impeller 13th arranged centrally, the compressor housing 31 a compressor ring channel arranged around the compressor impeller 32 to discharge the compressed air mass flow.

Im Turbinengehäuse 21 ist das Turbinenlaufrad 12 zentrisch zur Turbinenachse 3, die ebenfalls mit der Turboladerachse 11 zusammenfällt, in dem Laufradraum 22 angeordnet, wobei das Turbinengehäuse 21 einen Abgaszuführkanal 23a und einen um das Turbinenlaufrad 12 und den Laufradraum 22 angeordneten Abgas-Ringkanal 23b aufweist. Dabei geht der Abgaszuführkanal 23a tangential in den ringförmig um den Laufradraum 22 umlaufenden, sich schneckenförmig zum Laufradraum 22 hin verjüngenden Abgas-Ringkanal 23b über. Der Abgas-Ringkanal 23b ist mit dem Laufradraum 22 über einen offen Ringspalt 25 zur Führung eines durch den Abgaszuführkanal in das Turbinengehäuse 21 eintretenden Abgasmassenstroms MEX auf das Turbinenlaufrad 12 verbunden.In the turbine housing 21 is the turbine runner 12th centric to the turbine axis 3 that are also with the turbocharger axle 11 coincides in the impeller room 22nd arranged, the turbine housing 21 an exhaust gas supply duct 23a and one around the turbine runner 12th and the impeller room 22nd arranged exhaust gas ring channel 23b having. The exhaust gas feed channel goes here 23a tangentially into the ring around the impeller space 22nd revolving, spiral to the impeller space 22nd tapering exhaust gas ring channel 23b above. The exhaust ring duct 23b is with the impeller room 22nd via an open annular gap 25th for guiding one through the exhaust gas feed duct into the turbine housing 21 entering exhaust gas mass flow M EX on the turbine runner 12th tied together.

Dabei ist in dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal 23a in den Abgas-Ringkanal 23b übergeht (in der Darstellung herausgeschnitten zur Sichtbarmachung der Eintrittszunge 60) , auf der dem Ringspalt 25 zugewandten Innenseite des Abgaszuführkanals 23a, in einem radialen Zungen-Abstand zur Turbinenachse 3 eine Eintrittszunge 60 mit einem Zungenende 61 ausgebildet.It is in the area in which the exhaust gas feed channel 23a into the exhaust gas ring channel 23b passes over (cut out in the illustration to make the entry tongue visible 60 ), on the annular gap 25th facing inside of the exhaust gas feed channel 23a , at a radial tongue distance to the turbine axis 3 an entry tongue 60 with a tongue end 61 educated.

Wie weiterhin in 1 erkennbar, ist im Strömungs-Nachlauf der Eintrittszunge 60 in einem mit Bezug zur Turbinenachse 3 bestimmten ersten Winkelabstand ⊖1 ± 10% zum Zungenende 61 ein erstes strömungstechnisches Störelement 65 im radialen Übergangsbereich zwischen Abgas-Ringkanal 23b und Ringspalt 25 angeordnet.How to continue in 1 recognizable, is in the flow wake of the inlet tongue 60 in one with reference to the turbine axis 3 determined first angular distance ⊖ 1 ± 10% to the tongue end 61 a first fluidic disruptive element 65 in the radial transition area between the exhaust gas ring duct 23b and annular gap 25th arranged.

Die Anordnung des ersten Störelements im Winkelabstand ⊖1 ± 10% zum Zungenende 61 ist gut erkennbar in 2 dargestellt. Im Querschnitt des Turbinengehäuses 21 ist der Abgaszuführkanal 23a, der tangential übergeht in den ringförmig um den Laufradraum 22 umlaufenden, sich schneckenförmig zum Laufradraum 22 hin verjüngenden Abgas-Ringkanal 23b, gut erkennbar.The arrangement of the first interfering element at an angular distance ⊖ 1 ± 10% to the end of the tongue 61 is easily recognizable in 2 shown. In the cross section of the turbine housing 21 is the exhaust gas feed duct 23a , which merges tangentially into the ring around the impeller space 22nd revolving, spiral to the impeller space 22nd tapering exhaust gas ring channel 23b , good to see.

Auch die Eintrittszunge 60 mit ihrem Zungenende 61, die in dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal 23a in den Abgas-Ringkanal 23b übergeht, auf der dem Ringspalt 25 zugewandten radialen Innenseite des Abgaszuführkanals 23a in einem radialen Zungen-Abstand RT, insbesondere des Zungenendes 61, zur Turbinenachse 3 ausgebildet ist, ist klar erkennbar. Der durch den Abgaszuführkanal 23a eintretende Abgasmassenstrom MEX ist mit einem Pfeil gekennzeichnet.Also the entry tongue 60 with the end of her tongue 61 that is in the area in which the exhaust gas feed duct 23a into the exhaust gas ring channel 23b passes, on the the annular gap 25th facing radial inside of the exhaust gas feed channel 23a in a radial tongue distance R T , in particular the tongue end 61 , to the turbine axis 3 is formed is clearly recognizable. The one through the exhaust gas feed duct 23a entering exhaust gas mass flow M EX is marked with an arrow.

Im selben radialen Abstand zur Turbinenachse 3 wie das Zungenende 61 ist das erste Störelement 65 in einem Winkelabstand ⊖1 ± 10% zum Zungenende 61 angeordnet. Der Winkelabstand ⊖1 ist dabei bestimmt nach der Beziehung Θ 1 = 180 ° /EO K ,

Figure DE102018221161B4_0005
wobei EOK die kritische Drehzahlordnung ist, die einen Multiplikationsfaktor angibt, mit dem eine Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine 20 zu multiplizieren ist, um den Wert einer kritischen Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads (12) zu erreichen. Mit anderen Worten ist EOK die Drehzahlordnung, bei der eine kritische Schwingungsanregung des Turbinenlaufrads zu erwarten ist, die also die Eigenfrequenz des Turbinenlaufrads mit guter Näherung trifft.At the same radial distance from the turbine axis 3 like the end of the tongue 61 is the first disruptive element 65 at an angular distance ⊖ 1 ± 10% from the end of the tongue 61 arranged. The angular distance ⊖ 1 is determined according to the relationship Θ 1 = 180 ° / EO K ,
Figure DE102018221161B4_0005
where EO K is the critical speed order which specifies a multiplication factor with which a design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine 20th must be multiplied in order to obtain the value of a critical excitation frequency F WK of the turbine runner ( 12th ) to reach. In other words, EO K is the speed order at which a critical vibration excitation of the turbine runner is to be expected, which therefore approximates the natural frequency of the turbine runner.

In 3 ist in weitgehend mit 2 übereinstimmender Darstellung eine weitere bisher nicht erwähnte Ausführung einer erfindungsgemäßen Abgasturbine dargestellt. Diese Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungs-Nachlauf des ersten strömungstechnischen Störelements 65 in einem bestimmten Winkelabstand θ2 ± 10% zum Zungenende 61 ein weiteres strömungstechnisches Störelement 66 angeordnet ist, wobei der Winkelabstand θ2 bestimmt ist nach der Beziehung θ2 = θ1 + (180°/ EOK) , wobei EOK gewählt ist wie vorausgehend beschrieben. Das weitere Störelement 66 befindet sich also in einem bezüglich der Eigenschwingung des Turbinenrads 12 derart gewählten Abstand vom Zungenende 61, dass der Nachlauf des zweiten Störelements wiederum eine gegenphasige Schwingungsanregung auf die Laufradschaufeln 121 bringt und somit vorteilhaft zur weiteren Dämpfung der Eigenschwingungen des Turbinenlaufrads 12 beiträgt.In 3 is in largely with 2 A further previously not mentioned embodiment of an exhaust gas turbine according to the invention is shown in a corresponding representation. This embodiment is characterized in that in the flow wake of the first flow-related disruptive element 65 at a certain angular distance θ 2 ± 10% to the end of the tongue 61 another fluidic disruptive element 66 is arranged, wherein the angular distance θ 2 is determined according to the relationship θ 2 = θ 1 + (180 ° / EO K ), where EO K is selected as described above. The other disruptive element 66 is therefore located in a with respect to the natural oscillation of the turbine wheel 12th such a selected distance from the tongue end 61 that the wake of the second disruptive element in turn excites vibrations in phase opposition to the impeller blades 121 brings and thus advantageous for further damping of the natural vibrations of the turbine runner 12th contributes.

Des Weiteren ist in 3 angedeutet, das sowohl das erste als auch das weitere Störelement 65, 66 in einem jeweils radialen Abstand RSE1, RSE2 in Bezug auf die Turbinenachse 3 angeordnet ist, die mit dem radialen Abstand, insbesondere des Zungenendes 61, der Eintrittszunge 60, also mit dem radialen Zungenabstand RT, übereinstimmt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die jeweilige radiale Position RSE1, RSE2 des ersten und des weiteren Störelements 65, 66, im Hinblick auf die Optimierung des jeweiligen strömungstechnischen Nachlaufs und somit auf dessen schwingungsdämpfende Wirkung, in einem Bereich mit Bezug zum radialen Zungenabstand RT liegen kann, der die Bedingung 0,5  R T < R SE  1,2 < 2 R T

Figure DE102018221161B4_0006
erfüllt, wobei RSE 1,2 der radiale Abstand des jeweiligen ersten oder zweiten strömungstechnischen Störelements (65, 66) zur Turbinenachse (3) ist. Dies ermöglicht vorteilhaft die Optimierung der Position der Störelemente im Hinblick auf die schwingungsdämpfende Wirkung.Furthermore, in 3 indicated that both the first and the further interfering element 65 , 66 at a respective radial distance R SE1 , R SE2 with respect to the turbine axis 3 is arranged with the radial distance, in particular the tongue end 61 , the entry tongue 60 , so with the radial tongue spacing R T , coincides. It has been found, however, that the respective radial position R SE1 , R SE2 of the first and the further interfering element 65 , 66 , with regard to the optimization of the respective fluidic wake and thus its vibration-damping effect, can lie in a range with reference to the radial tongue spacing R T , which the condition 0.5 R. T < R. SE 1.2 < 2 R. T
Figure DE102018221161B4_0006
fulfilled, where R SE 1,2 is the radial distance of the respective first or second fluidic disruptive element ( 65 , 66 ) to the turbine axis ( 3 ) is. this advantageously enables the position of the interfering elements to be optimized with regard to the vibration-damping effect.

Weitere bisher nicht erwähnte Ausführungen der erfindungsgemäßen Abgasturbine 20 werden durch die Darstellungen a) , b) und c) in der 4 verdeutlicht. Die dargestellten Ausführungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste und/oder das weitere strömungstechnische Störelement 65,66 jeweils überwiegend quer zur Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms MEX entlang einer jeweiligen Störelementachse 67 erstrecken. Dabei kann sich das jeweilige Störelement in Abhängigkeit von seinem jeweiligen radialen Abstand zur Turbinenachse 3 über eine gesamte lichte Breite oder nur einen Teil einer lichten Breite des Abgas-Ringkanals 23b oder des Ringspalts 25 des Turbinengehäuses 21 erstrecken. Zur Verdeutlichung dessen ist in 4 in Darstellung a) eine Abgasturbine 20 im Querschnitt in Analogie zu den 2 und 3 dargestellt mit eingezeichneten Schnittebenen X-X und Y-Y. In den Darstellungen b) und c) sind dann Schnitte gemäß Schnittebene X-X, die das erste Störelement im Längsschnitt schneidet, durch zwei unterschiedliche Ausführungen der Abgasturbine 20 dargestellt. In beiden Darstellungen b) und c) ist erkennbar, dass sich das geschnittene Störelement 65 quer zur Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms MEX , entlang einer jeweiligen Störelementachse 67 erstreckt.Further embodiments of the exhaust gas turbine according to the invention not mentioned so far 20th are represented by the representations a), b) and c) in the 4th made clear. The embodiments shown are characterized in that the first and / or the further flow-related disruptive element 65, 66 are in each case predominantly transverse to the direction of flow of the exhaust gas mass flow M EX along a respective interfering element axis 67 extend. The respective interfering element can be different depending on its respective radial distance from the turbine axis 3 Over an entire clear width or only part of a clear width of the exhaust gas ring duct 23b or the annular gap 25th of the turbine housing 21 extend. To make this clear, in 4th in illustration a) an exhaust gas turbine 20th in cross section in analogy to the 2 and 3 shown with cutting planes XX and YY. In the representations b) and c) there are then sections according to section plane XX, which intersects the first interfering element in longitudinal section, through two different versions of the exhaust gas turbine 20th shown. In both representations b) and c) it can be seen that the cut interfering element 65 transverse to the direction of flow of the exhaust gas mass flow M EX , along a respective interfering element axis 67 extends.

Obwohl in dieser Ansicht nicht zweifelsfrei erkennbar, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Störelement 65 überwiegend quer zur Strömungsrichtung erstreckt. Überwiegend quer zur Strömungsrichtung heißt im Zweifel in einem Winkel größer 45° schräg zur Strömungsrichtung bis hin zu 90° oder größer 90° bis hin zu kleiner 135°, also ausgehend von seiner jeweiligen Basis entgegen der Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms MEX oder in Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms MEX geneigt, jedoch überwiegend quer zur Strömungsrichtung.Although not clearly recognizable in this view, it can be assumed that the interfering element 65 extends predominantly transversely to the direction of flow. Predominantly transverse to the direction of flow means, in case of doubt, at an angle greater than 45 ° obliquely to the direction of flow up to 90 ° or greater than 90 ° up to less than 135 °, i.e. starting from its respective base against the flow direction of the exhaust gas mass flow M EX or in the flow direction of the exhaust gas mass flow M EX inclined, but mostly transverse to the direction of flow.

Eindeutig erkennbar ist in Darstellung b) der 4, dass sich das Störelement 65 an seiner radialen Position über die gesamte lichte Breite des Abgas-Ringkanals 23b des Turbinengehäuses 21 erstreckt. Dagegen ist in Darstellung c) der 4 erkennbar, dass sich das Störelement 65 an seiner radialen Position lediglich über einen Teil der lichten Breite des Ringspalts 25 des Turbinengehäuses 21 erstreckt.The is clearly recognizable in illustration b) 4th that the disruptive element 65 at its radial position over the entire clear width of the exhaust gas ring duct 23b of the turbine housing 21 extends. In contrast, in illustration c) the 4th recognizable that the interfering element 65 at its radial position only over part of the clear width of the annular gap 25th of the turbine housing 21 extends.

Die Darstellungen der 4 zeigen zwar jeweils nur ein erstes Störelement 65, Gleiches trifft jedoch auf ein ggf. vorhandenes weiteres Störelement zu.The representations of the 4th although each show only a first interfering element 65 However, the same applies to any further interfering element that may be present.

5 zeigt in den Darstellungen i) bis vi) unterschiedliche Geometrien von Störelementen unterschiedlicher Ausführungen von erfindungsgemäßen Abgasturbinen 20 isoliert vom Turbinengehäuse und in einer Sicht gemäß der in Darstellung a) der 4 gezeigten Schnitteben Y-Y am Beispiel des ersten Störelements 65. 5 shows in the representations i) to vi) different geometries of interfering elements of different designs of exhaust gas turbines according to the invention 20th isolated from the turbine housing and in a view according to that shown in illustration a) of 4th Section plane YY shown using the example of the first interfering element 65 .

Die sich daraus ergebenden Ausführungen der Abgasturbine 20 sind dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder das weitere strömungstechnische Störelement 65, 66 oder auch beide Störelemente 65, 66 jeweils einen Querschnitt senkrecht zu seiner Störelementachse 67 aufweisen. Dabei zeigen die Darstellungen i), ii) und iii), Störelemente 65 die, ausgehend von einer jeweiligen Basis, zum Beispiel am Turbinengehäuse 21, über ihre gesamte Erstreckung entlang der jeweiligen Störelementachse 67 einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Dabei verläuft das in Darstellung i) gezeigte Störelement 65 quer, also in einem Winkel von 90°, zur Strömungsrichtung des angedeuteten Abgasmassenstroms MEX und die Ausführungen gemäß der Darstellungen ii) und iii) verlaufen nur überwiegend quer, also in einem Winkel von kleiner 90° und größer als 45° (Darstellung i) ) oder zwischen > 90°und < 135° (Darstellung ii)) zur Strömungsrichtung des angedeuteten Abgasmassenstroms MEX . In den Fällen ii) und iii) bezieht sich der Winkelabstand θ1 bzw. θ2 auf die bezüglich des Abgasmassenstroms MEX mittige Position des jeweiligen Störelements 65, 66.The resulting versions of the exhaust gas turbine 20th are characterized in that the first or the further fluidic disruptive element 65 , 66 or both disruptive elements 65 , 66 each have a cross section perpendicular to its interfering element axis 67 exhibit. The representations i), ii) and iii) show interfering elements 65 which, starting from a respective base, for example on the turbine housing 21 , over their entire extent along the respective interfering element axis 67 have a constant cross-section. The disruptive element shown in illustration i) runs here 65 transversely, i.e. at an angle of 90 °, to the direction of flow of the indicated exhaust gas mass flow M EX and the statements according to representations ii) and iii) run predominantly transversely, i.e. at an angle of less than 90 ° and greater than 45 ° (representation i)) or between> 90 ° and <135 ° (representation ii)) to the direction of flow of the indicated exhaust gas mass flow M EX . In cases ii) and iii), the angular spacing θ 1 or θ 2 relates to that with respect to the exhaust gas mass flow M EX central position of the respective interfering element 65 , 66 .

Die weiteren Darstellungen iv) bis vi) zeigen Störelemente 65, deren Querschnitt sich zumindest über einen Teil oder die gesamte Erstreckung des Störelements 65, 66 entlang der jeweiligen Störelementachse 67 ändern. So zeigt Darstellung iv) einen ausgehend von der Basis abnehmenden Querschnitt, Darstellung v) zeigt einen ausgehend von der Basis zunehmenden Querschnitt und Darstellung vi) zeigt einen zunächst abnehmenden und dann wieder zunehmenden Querschnitt. Die unterschiedlichen Gestaltungsvarianten der Störelemente 65, 66 ermöglichen eine Optimierung des erzeugten Nachlaufs und somit der schwingungsdämpfenden Wirkung.The further representations iv) to vi) show interfering elements 65 , the cross section of which extends at least over part or the entire extent of the interfering element 65 , 66 along the respective interfering element axis 67 change. Thus, illustration iv) shows a cross-section that decreases starting from the base, illustration v) shows a cross-section that increases starting from the base, and illustration vi) shows an initially decreasing and then increasing cross-section. The different design variants of the disruptive elements 65 , 66 enable optimization of the generated lag and thus the vibration-damping effect.

Die Darstellungen, I) bis V) der 6 zeigen weitere verschiedene Ausführungen von strömungstechnischen Störelementen am Beispiel des ersten Störelements 65 im Querschnitt, geschnitten quer zu ihrer jeweiligen Störelementachse 67. Die gezeigten Ausführungen sind dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das weitere strömungstechnische Störelement 65, 66 jeweils einen Querschnitt senkrecht zu seiner Störelementachse 67 aufweist, der eine Vielkantgeometrie gemäß Darstellung I) oder eine Kreisgeometrie gemäß Darstellung II) oder eine Ovalgeometrie gemäß Darstellung III) oder eine Zweiflachgeometrie gemäß Darstellung IV) oder eine Leitschaufelgeometrie gemäß Darstellung V) aufweist. Diese unterschiedlichen Gestaltungsvarianten der Störelemente 65, 66 stellen weitere gestaltungstechnische Möglichkeiten zur Optimierung des erzeugten Nachlaufs und somit der schwingungsdämpfenden Wirkung dar.The representations, I) to V) of the 6th show further different designs of fluidic disruptive elements using the example of the first disruptive element 65 in cross section, cut transversely to their respective interfering element axis 67 . The embodiments shown are characterized in that the first and / or the further fluidic disruptive element 65 , 66 each have a cross section perpendicular to its interfering element axis 67 which has a polygonal geometry as shown in illustration I) or a circular geometry as shown in illustration II) or an oval geometry as shown in illustration III) or a two-flat geometry as shown in illustration IV) or a guide vane geometry as shown in illustration V). These different design variants of the disruptive elements 65 , 66 represent further design options for optimizing the generated lag and thus the vibration-damping effect.

7 zeigt eine vergrößert hervorgehobene Darstellung der Anordnung von Eintrittszunge 61 und einem strömungstechnischen Störelement 65, in Schnittdarstellung quer zur Turbinenachse 3. Anhand dieser Darstellung soll ein weiteres Merkmal der Abgasturbine 20 erläutert werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Eintrittszunge 60 im Bereich ihrer Zungenspitze 61 eine Zungendicke DT und ein jeweiliges strömungstechnisches Störelement 65, 66 eine mittlere Störelementdicke DSEM jeweils in radialer Richtung R in Bezug auf die Turbinenachse 3 aufweist, wobei die mittlere Störelementdicke DSEM die Bedingung 0,8  D T < D SEM < 2  D T

Figure DE102018221161B4_0007
erfüllt. 7th shows an enlarged, highlighted representation of the arrangement of the entry tongue 61 and a fluidic disruptive element 65 , in a sectional view transverse to the turbine axis 3 . A further feature of the exhaust gas turbine should be based on this representation 20th be explained, which is characterized in that the entry tongue 60 in the area of the tip of your tongue 61 a tongue thickness D T and a respective fluidic disruptive element 65 , 66 a mean interfering element thickness D SEM in each case in the radial direction R with respect to the turbine axis 3 has, wherein the mean impurity element thickness D SEM the condition 0.8 D. T < D. SEM < 2 D. T
Figure DE102018221161B4_0007
Fulfills.

Dabei kennzeichnet DT die Zungendicke der Eintrittszunge 60 im Abströmbereich des Abgasmassenstroms MEX , also in dem Bereich in dem sich der Abgasmassenstrom MEX vom Zungenende 61 der Eintrittszunge 60 ablöst. Des Weiteren kennzeichnet DSEM die mittlere Störelementdicke des jeweiligen strömungstechnischen Störelements (65, 66), wobei auf die mittlere Störelementdicke DSEM Bezug genommen wird, da sich, wie vorausgehend beschrieben, der Querschnitt des jeweiligen Störelements 65, 66 quer zur Störelementachse 67 und somit auch die Störelementdicke über die axiale Erstreckung des Störelements hinweg ändern kann.Here, D T denotes the tongue thickness of the entry tongue 60 in the outflow area of the exhaust gas mass flow M EX , i.e. in the area in which the exhaust gas mass flow is M EX from the end of the tongue 61 the entry tongue 60 replaces. Furthermore, D SEM indicates the mean thickness of the interfering element of the respective fluidic interfering element ( 65 , 66 ), whereby reference is made to the mean interfering element thickness D SEM , since, as described above, the cross section of the respective interfering element 65 , 66 transverse to the interfering element axis 67 and thus the interfering element thickness can also change over the axial extent of the interfering element.

Claims (9)

Abgasturbine (20) für einen Abgasturbolader (1) mit einem eine Turbinenachse (3) aufweisenden Turbinengehäuse (21) und einem Turbinenlaufrad (12) mit Laufradschaufeln (121), wobei das Turbinengehäuse (21) einen Laufradraum (22), in dem das Turbinenlaufrad (12) zentrisch zur Turbinenachse (3) und um diese drehbar angeordnet ist, und zumindest einen Abgaszuführkanal (23a) aufweist, der tangential in einen ringförmig um den Laufradraum (22) umlaufenden, sich schneckenförmig zum Laufradraum (22) hin verjüngenden Abgas-Ringkanal (23b) übergeht, der mit dem Laufradraum (22) über einen offenen Ringspalt (25) zur Führung eines Abgasmassenstroms auf das Turbinenlaufrad (12) verbunden ist, wobei in dem Bereich, in dem der Abgaszuführkanal (23a) in den Abgas-Ringkanal (23b) übergeht, auf der dem Ringspalt (25) zugewandten Seite des Abgaszuführkanals (23a) in einem radialen Zungen-Abstand (RT) zur Turbinenachse (3) eine Eintrittszunge (60) mit einem Zungenende (61) ausgebildet ist, wobei in einem Strömungs-Nachlauf der Eintrittszunge (60) in einem mit Bezug zur Turbinenachse (3) bestimmten ersten Winkelabstand θ1 ± 10% zum Zungenende (61) ein erstes strömungstechnisches Störelement (65) angeordnet ist und wobei die Eintrittszunge (60) im Bereich ihrer Zungenspitze (61) eine Zungendicke (DT) und das erste strömungstechnische Störelement (65) eine mittlere Störelementdicke (DSEM) , jeweils in radialer Richtung in Bezug auf die Turbinenachse (3), aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand θ1 bestimmt ist nach der Beziehung Θ 1 = 180 ° /EO K
Figure DE102018221161B4_0008
und EOK die kritische Drehzahlordnung ist, die einen Multiplikationsfaktor angibt, mit dem eine Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine (20) zu multiplizieren ist, um den Wert einer kritischen Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads (12) zu erreichen, und dass die mittlere Störelementdicke (DSEM) die Bedingung 0,8  D T < D SEM < 2  D T
Figure DE102018221161B4_0009
erfüllt.
Exhaust gas turbine (20) for an exhaust gas turbocharger (1) with a turbine housing (21) having a turbine axis (3) and a turbine impeller (12) with impeller blades (121), the turbine housing (21) having an impeller space (22) in which the turbine impeller (12) is arranged centrically to the turbine axis (3) and rotatable about it, and has at least one exhaust gas feed channel (23a), which tangentially into an exhaust gas ring channel that runs around the impeller space (22) and tapers in a helical shape towards the impeller space (22) (23b), which is connected to the impeller space (22) via an open annular gap (25) for guiding an exhaust gas mass flow to the turbine impeller (12), wherein in the area in which the exhaust gas supply channel (23a) enters the exhaust gas annular channel ( 23b) passes, on the side of the exhaust gas feed channel (23a) facing the annular gap (25), an inlet tongue (60) with a tongue end (61) is formed at a radial tongue distance (R T) from the turbine axis (3), with a tongue end (61) being formed in a In the wake of the flow of the inlet tongue (60) at a first angular distance θ 1 ± 10% to the tongue end (61), determined with reference to the turbine axis (3), a first fluidic disruptive element (65) is arranged and the inlet tongue (60) in the area of its The tongue tip (61) has a tongue thickness (D T ) and the first fluidic disruptive element (65) has an average disruptive element thickness (D SEM ), each in the radial direction with respect to the turbine axis (3), characterized in that the angular distance θ 1 is determined is after the relationship Θ 1 = 180 ° / EO K
Figure DE102018221161B4_0008
and EO K is the critical speed order which specifies a multiplication factor with which a design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine (20) is to be multiplied in order to achieve the value of a critical excitation frequency F WK of the turbine rotor (12), and that the mean Interfering element thickness (D SEM ) the condition 0.8 D. T < D. SEM < 2 D. T
Figure DE102018221161B4_0009
Fulfills.
Abgasturbine (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenlaufrad (12) so gestaltet ist, dass die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads (12) innerhalb eines Toleranzfeldes von ±15% als ein ganzzahliges Vielfaches N größer als die Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine (20) gemäß FWK = (FR * N) ± 15% bestimmt ist.Exhaust gas turbine (20) Claim 1 , characterized in that the turbine runner (12) is designed so that the critical excitation frequency F WK of the turbine runner (12) is within a tolerance range of ± 15% as an integral multiple N greater than the design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine (20) is determined according to F WK = (F R * N) ± 15%. Abgasturbine (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kritische Anregungsfrequenz FWK des Turbinenlaufrads (12) das Vierfache, Fünffache oder Sechsfache der Auslegungs-Drehfrequenz FR der Abgasturbine (20) beträgt.Exhaust gas turbine (20) Claim 2 , characterized in that the critical excitation frequency F WK of the turbine runner (12) is four times, five times or six times the design rotational frequency F R of the exhaust gas turbine (20). Abgasturbine (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungs-Nachlauf des ersten strömungstechnischen Störelements (65) in einem bestimmten Winkelabstand θ2 ± 10% zum Zungenende (61) ein weiteres strömungstechnisches Störelement (66) angeordnet ist, wobei der Winkelabstand θ2 bestimmt ist nach der Beziehung θ2 = θ1 + (180°/ EOK) .Exhaust gas turbine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that a further fluidic interference element (66) is arranged in the flow wake of the first fluidic disruptive element (65) at a certain angular distance θ 2 ± 10% from the tongue end (61), wherein the angular distance θ 2 is determined according to the relationship θ 2 = θ 1 + (180 ° / EO K ). Abgasturbine (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder ein weiteres strömungstechnisches Störelement (65,66) in einem jeweiligen radialen Abstand zur Turbinenachse (3) im Strömungs-Nachlauf der Eintrittszunge (60) im Turbinengehäuse (21) angeordnet ist, der die Bedingung 0,5  R T < R SE  1,2 < 2 R T
Figure DE102018221161B4_0010
erfüllt, wobei RT der radiale Zungenabstand der Eintrittszunge (60) und RSE 1,2 der radiale Abstand des jeweiligen strömungstechnischen Störelements (65, 66) zur Turbinenachse (3) ist.
Exhaust gas turbine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or a further flow-related disruptive element (65, 66) in a respective radial The distance to the turbine axis (3) is arranged in the flow wake of the inlet tongue (60) in the turbine housing (21), which fulfills the condition 0.5 R. T < R. SE 1.2 < 2 R. T
Figure DE102018221161B4_0010
fulfilled, where R T is the radial distance between the tongue of the inlet tongue (60) and R SE 1,2 is the radial distance between the respective fluidic disruptive element (65, 66) and the turbine axis (3).
Abgasturbine (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste und/oder ein weiteres strömungstechnisches Störelement (65,66) jeweils überwiegend quer zur Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms MEx entlang einer jeweiligen Störelementachse (67) jeweils über eine gesamte oder nur einen Teil einer lichten Breite des Abgas-Ringkanals (23b) oder des Ringspalts (25) des Turbinengehäuses (21) erstrecken.Exhaust gas turbine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or a further flow-related disruptive element (65,66) each predominantly transversely to the flow direction of the exhaust gas mass flow M Ex along a respective disruptive element axis (67) each over an entire or extend only part of a clear width of the exhaust gas annular channel (23b) or the annular gap (25) of the turbine housing (21). Abgasturbine (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder ein weiteres strömungstechnisches Störelement (65,66) jeweils einen Querschnitt senkrecht zu seiner Störelementachse (67) aufweist, der sich zumindest über einen Teil oder die gesamte Erstreckung des Störelements (65, 66) entlang der jeweiligen Störelementachse (67) ändert.Exhaust gas turbine (20) Claim 6 , characterized in that the first and / or a further fluidic disruptive element (65,66) each has a cross section perpendicular to its disruptive element axis (67), which extends at least over part or the entire extension of the disruptive element (65, 66) along the respective interfering element axis (67) changes. Abgasturbine (20) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das weitere strömungstechnische Störelement (65,66) jeweils einen Querschnitt senkrecht zu seiner Störelementachse (67) aufweist, der eine Vielkantgeometrie oder eine Kreisgeometrie oder eine Ovalgeometrie oder eine Zweiflachgeometrie oder eine Leitschaufelgeometrie aufweist.Exhaust turbine (20) according to one of the Claims 6 or 7th , characterized in that the first and / or the further fluidic disruptive element (65,66) each has a cross section perpendicular to its disruptive element axis (67), which has a polygonal geometry or a circular geometry or an oval geometry or a two-flat geometry or a guide vane geometry. Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Radialverdichter (30), einer Läuferlagereinheit (40) und einer Abgasturbine (20), wobei die Abgasturbine (20) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger (1) for an internal combustion engine with a radial compressor (30), a rotor bearing unit (40) and an exhaust gas turbine (20), the exhaust gas turbine (20) being designed according to one of the preceding claims.
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