DE102020107766A1

DE102020107766A1 - Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102020107766A1
Application number: DE102020107766.1A
Authority: DE
Inventors: Nicolai Schmock
Original assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Current assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt für eines Abgasturboladers, umfassend ein bewegbares Schließelement (9), wobei der Abgasführungsabschnitt (1) einen ersten Spiralkanal (4) und einen zweiten Spiralkanal (5) zur Anströmung eines im Abgasführungsabschnitts (1) drehbar aufgenommenen Turbinenrades aufweist, wobei der erste Spiralkanal (4) mit Hilfe einer Trennwand von dem zweiten Spiralkanal (5) getrennt durchströmbar ausgebildet ist, und wobei die Trennwand eine Durchströmöffnung (10) aufweist, welche zur Herbeiführung einer Überströmung von Abgas des ersten Spiralkanals (4) in den zweiten Spiralkanal (5) und vice versa ausgestaltet ist, und wobei die Durchströmöffnung (10) mit Hilfe des bewegbaren Schließelements (9) zu öffnen oder zu schließen ist, wobei das Schließelement (9) das Öffnen oder Schließen der Durchströmöffnung (10) mit Hilfe einer Rotationsbewegung um eine Rotationsachse (14) ausübend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Rotationsbewegung in Richtung der Überströmung oder entgegengesetzt zur Richtung der Überströmung ausgebildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader.The invention relates to a control device for an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger, comprising a movable closing element (9), the exhaust gas routing section (1) having a first spiral duct (4) and a second spiral duct (5) for flow to a turbine wheel rotatably accommodated in the exhaust gas ducting section (1) having, wherein the first spiral channel (4) is designed to be flown through separately from the second spiral channel (5) with the aid of a partition, and wherein the partition has a through-flow opening (10) which, for causing exhaust gas to flow over the first spiral channel (4) in the second spiral channel (5) and vice versa is designed, and wherein the throughflow opening (10) can be opened or closed with the aid of the movable closing element (9), the closing element (9) also opening or closing the throughflow opening (10) With the aid of a rotational movement about an axis of rotation (14) is formed. According to the invention, the rotational movement is formed in the direction of the overflow or opposite to the direction of the overflow. The invention also relates to an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ferner betrifft die Erfindung einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader.The invention relates to a control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger of the type specified in the preamble of claim 1. The invention also relates to an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger.

Abgasführungsabschnitte für Abgasturbolader, welche eine Regelungsvorrichtung zur Regelung eines den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Fluids, im Allgemeinen Abgas, aufweisen, sind bekannt. Die Regelungsvorrichtung dient einem Öffnen und Schließen einer Verbindungsöffnung zwischen einem ersten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts und einem zweiten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts. Ferner dient sie dem Öffnen und Schließen eines Umgehungskanals im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts. Die Regelungsvorrichtung weist ein Schließelement auf, welches die Verbindungsöffnung sperren oder freigeben kann, ebenso wie es den Umgehungskanal sperren oder freigeben kann. Mit Hilfe einer derartigen Regelungsvorrichtung ist es möglich in bestimmten Betriebspunkten des Abgasturboladers, insbesondere in Betriebspunkten, welche große Strömungsmengen aufweisen, das Turbinenrad vollständig oder teilweise zu umgehen, so dass ein effizienter Betrieb des Abgasturboladers ermöglicht ist. Der effiziente Betrieb des Abgasturboladers ist abhängig von einer wirksamen Abdichtung der Durchströmöffnung und/oder einer Durchtrittsöffnung des Umgehungskanals, über die Abgas in den Umgehungskanal geführt werden kann.Exhaust gas routing sections for exhaust gas turbochargers which have a regulating device for regulating a fluid, generally exhaust gas, flowing through the exhaust gas routing section are known. The control device is used to open and close a connection opening between a first spiral channel of the exhaust gas guide section and a second spiral channel of the exhaust gas guide section. Furthermore, it serves to open and close a bypass channel in the exhaust gas routing section through which a flow can flow to bypass a turbine wheel of the exhaust gas routing section that is rotatably arranged in the exhaust gas routing section in a wheel chamber of the exhaust gas routing section. The regulating device has a closing element which can block or unblock the connection opening, just as it can block or unblock the bypass channel. With the help of such a control device, it is possible at certain operating points of the exhaust gas turbocharger, in particular in operating points which have large flow rates, to bypass the turbine wheel completely or partially, so that efficient operation of the exhaust gas turbocharger is made possible. The efficient operation of the exhaust gas turbocharger is dependent on an effective sealing of the flow opening and / or a passage opening of the bypass channel, via which exhaust gas can be guided into the bypass channel.

So geht aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2018 101 705 U1 eine Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers hervor, wobei ein Schließelement der Regelungsvorrichtung um eine Rotationsachse verdreht wird, damit zwei im Abgasführungsabschnitt ausgebildete Spiralkanäle durchströmbar verbunden werden. Die Rotationsachse ist parallel zur Strömungsrichtung der Überströmung ausgebildet, wobei eine Rotationsbewegung des topfartigen, einen runden Querschnitt aufweisenden Schließelementes quer zur Strömungsrichtung erfolgt.So goes from the utility model DE 20 2018 101 705 U1 a regulating device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger, a closing element of the regulating device being rotated about an axis of rotation so that two spiral ducts formed in the exhaust gas routing section can be connected to flow through. The axis of rotation is formed parallel to the direction of flow of the overflow, with a rotational movement of the pot-like closing element having a round cross section taking place transversely to the direction of flow.

Die Offenlegungsschrift EP 3 546 719 A2 offenbart eine Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, wobei das Schließelement in Form einer Scheibe ausgeführt ist. Das Schließelement ist ebenfalls um eine Rotationsachse verdrehbar, wobei die Rotationsachse ebenfalls parallel zur Überströmung angeordnet ist.The disclosure document EP 3 546 719 A2 discloses a control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger, the closing element being designed in the form of a disk. The closing element can also be rotated about an axis of rotation, the axis of rotation also being arranged parallel to the overflow.

Aufgrund der parallel zur Überströmung angeordneten Rotationsachse ist unabhängig davon, ob das Schließelement topfartig oder scheibenartig ausgebildet ist, das zur Schließung der Durchströmöffnung ausgebildete Schließelement so in der Durchströmöffnung positioniert, dass seine die Durchströmöffnung schließende Fläche von der vollständigen Schließung bis zur vollständigen Freigabe der Durchströmöffnung über einem in der Durchströmöffnung positionierten Flächenabschnitt einer Wandung der Spiralkanäle gegenüberliegt, wodurch die Gefahr eines Verklemmens gegeben ist.Due to the axis of rotation arranged parallel to the overflow, regardless of whether the closing element is cup-like or disk-like, the closing element designed to close the flow opening is positioned in the flow opening in such a way that its surface closing the flow opening overflows from complete closure to complete release of the flow opening opposite to a surface section positioned in the through-flow opening of a wall of the spiral channels, as a result of which there is a risk of jamming.

Somit ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers bereitzustellen. Die weitere Aufgabe ist es einen verbessert betriebssicheren Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader anzugeben.The object of the present invention is thus to provide an improved control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger. Another object is to specify an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger that is more reliable in operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved with a control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger with the features of claim 1. The further object is achieved according to the invention with an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger with the features of claim 13. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers umfasst ein bewegbares Schließelement, wobei der Abgasführungsabschnitt einen ersten Spiralkanal und einen zweiten Spiralkanal zur Anströmung eines im Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommenen Turbinenrades aufweist, und wobei der erste Spiralkanal mit Hilfe einer Trennwand von dem zweiten Spiralkanal getrennt durchströmbar ausgebildet ist. Die Trennwand weist eine Durchströmöffnung auf, welche zur Herbeiführung einer Überströmung von Abgas des ersten Spiralkanals in den zweiten Spiralkanal und vice versa ausgestaltet ist. Die Durchströmöffnung ist mit Hilfe des bewegbaren Schließelements zu öffnen oder zu schließen, wobei das Schließelement das Öffnen oder Schließen der Durchströmöffnung mit Hilfe einer Rotationsbewegung um eine Rotationsachse ausübend ausgebildet ist, wobei die Rotationsachse außerhalb des Schließelementes angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Rotationsbewegung in Richtung der Überströmung oder entgegengesetzt zur Richtung der Überströmung ausgebildet. Der Vorteil der Erfindung ist in der Möglichkeit einer Anordnung in der Durchströmöffnung positionierbarer Flächen des Schließelementes zu sehen, die zu einer wesentlichen Reduktion der Klemmneigung beiträgt, da die relativ zueinander bewegten Flächen, die Flächen des Schließelementes und die diesen Flächen gegenüberliegend ausgebildeten Flächen des Abgasführungsabschnitts, insbesondere die Wandung der Durchströmöffnung, reduziert ausgebildet werden können.A regulating device according to the invention for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger comprises a movable closing element, the exhaust gas routing section having a first spiral channel and a second spiral channel for flow to a turbine wheel rotatably accommodated in the exhaust gas routing section, and wherein the first spiral channel can be separated from the second spiral channel by means of a partition . The partition wall has a through-flow opening which is designed to bring about an overflow of exhaust gas from the first spiral channel into the second spiral channel and vice versa. The throughflow opening can be opened or closed with the aid of the movable closing element, the closing element being designed to open or close the throughflow opening with the aid of a rotational movement about an axis of rotation, the axis of rotation being arranged outside the closing element. According to the invention, the rotational movement is formed in the direction of the overflow or opposite to the direction of the overflow. The advantage of the invention is to be seen in the possibility of an arrangement of surfaces of the closing element that can be positioned in the throughflow opening, which contributes to a substantial reduction in the tendency to jam, since the surfaces moving relative to one another, the surfaces of the closing element and the surfaces opposite these surfaces formed surfaces of the exhaust gas guide section, in particular the wall of the flow opening, can be designed to be reduced.

Unabhängig von der Rotationsbewegung ist bei den relevanten Schließelementen grundsätzlich zum Öffnen der Durchströmöffnung und ihres Durchströmquerschnitts das Schließelement aus der Durchströmöffnung zu verdrehen. Das bedeutet, dass eine Fläche des Schließelementes einen größten Radius bezogen auf die Rotationsachse besitzt, welcher zur vollständigen Öffnung der Durchströmöffnung vollständig und somit über eine längste Strecke aus der Durchströmöffnung gedreht werden muss. Damit nicht über diese längste Strecke die Fläche des Schließelementes einer Wandung des Abgasführungsabschnitts gegenüberliegt, ist die Rotationsbewegung in Richtung der Überströmung oder entgegengesetzt zu ihr ausgebildet. Somit kann eine Klemmneigung des Schließelementes in der Durchströmöffnung wesentlich reduziert werden. Das heißt mit anderen Worten, dass die die Durchströmöffnung schließende Fläche von der vollständigen Schließung bis zur vollständigen Freigabe der Durchströmöffnung über ihrem in der Durchströmöffnung positionierten Flächenabschnitt nur abschnittsweise einer Wandung der Spiralkanäle gegenüberliegend ausgeführt werden kann, da bspw. die Fläche dem im Spiralkanal vorliegenden Abgas gegenüberliegend angeordnet ist, wodurch die Gefahr eines Verklemmens gegeben ist.Regardless of the rotational movement of the relevant closing elements, the closing element is basically to be rotated out of the flow opening in order to open the flow opening and its flow cross section. This means that a surface of the closing element has a largest radius in relation to the axis of rotation which, in order to open the flow opening completely, must be rotated completely and thus over a longest distance out of the flow opening. So that the surface of the closing element does not lie opposite a wall of the exhaust gas routing section over this longest distance, the rotational movement is formed in the direction of the overflow or in the opposite direction to it. Thus, the tendency of the closing element to become jammed in the flow opening can be significantly reduced. In other words, the surface that closes the throughflow opening can only be implemented in sections opposite a wall of the spiral ducts from the complete closure to the complete release of the throughflow opening above its surface section positioned in the throughflow opening, since, for example, the surface can be made opposite the exhaust gas present in the spiral duct is arranged opposite, whereby the risk of jamming is given.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung ist das Schließelement an einer die Rotationsachse aufweisenden Welle einer Bewegungsvorrichtung der Regelungsvorrichtung angeordnet, wobei die Rotationsachse quer zur Überströmung angeordnet ist. Somit ist eine einfache und mechanisch stabile Bewegung des Schließelementes realisiert. Auch könnte ein selbstregelndes Schließelement ausgebildet sein, welches sich mit Hilfe anliegender Drücke in den Spiralkanälen selbsttätig öffnet oder schließt. Allerdings ist eine mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung steuerbare Regelung des Schließelementes zu bevorzugen, da somit aktiv auf das Druckverhältnis am Turbinenrad Einfluss genommen werden kann.In one embodiment of the control device according to the invention, the closing element is arranged on a shaft of a movement device of the control device having the axis of rotation, the axis of rotation being arranged transversely to the overflow. A simple and mechanically stable movement of the closing element is thus achieved. A self-regulating closing element could also be formed, which opens or closes automatically with the aid of applied pressures in the spiral channels. However, a regulation of the closing element that can be controlled with the aid of the movement device is to be preferred, since the pressure ratio at the turbine wheel can thus be actively influenced.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung ist das Schließelement mit Hilfe eines Schwenkarms an der Welle befestigt, welcher um die Rotationsachse verschwenkbar ist. Aufgrund der möglichen Rotationsbewegung sind relativ geringe Aktivierungskräfte zur Bewegung des entsprechenden Schließelementes erforderl ich.In a further embodiment of the control device according to the invention, the closing element is fastened to the shaft with the aid of a swivel arm which can be swiveled about the axis of rotation. Due to the possible rotational movement, relatively low activation forces are required to move the corresponding closing element.

Zur Dämpfung der Bewegung bei einem Schließen der Durchströmöffnung ist ein Federelement zwischen dem Schließelement und der Welle angeordnet. Somit kann das Schließelement vorgespannt in der Durchströmöffnung positioniert werden.To dampen the movement when the flow opening closes, a spring element is arranged between the closing element and the shaft. The closing element can thus be positioned in the flow opening in a prestressed manner.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Schließelement bevorzugt topfartig, sich in Richtung der drei Dimensionen erstreckend ausgebildet, damit die Durchströmöffnung mit einem einzigen Element vollständig und gesichert geschlossen werden kann. Wäre das Schließelement bspw. in Form einer Scheibe ausgeführt, wäre eine Stabilität beim Öffnen und Schließen des Schließelementes nicht mehr gewährleistet, da hohe Strömungskräfte aufgrund hoher Abgasdrücke am Schließelement angreifen. Daher hat sich die topfartige Form als besonders stabil in Bezug auf Verformung durch die Strömungskräfte und -temperaturen erwiesen. An dieser Stelle sei erwähnt, dass eine topfartige Form nicht zwingend einen runden Querschnitt aufweisen muss, sondern ebenso bspw. einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Ebenso ist eine Kombination unterschiedlicher Querschnittsformen denkbar.In a further embodiment, the closing element is preferably pot-shaped, designed to extend in the direction of the three dimensions, so that the throughflow opening can be closed completely and securely with a single element. If the closing element were designed, for example, in the form of a disk, stability when opening and closing the closing element would no longer be guaranteed, since high flow forces act on the closing element due to high exhaust gas pressures. Therefore, the pot-like shape has proven to be particularly stable with regard to deformation due to the flow forces and temperatures. At this point it should be mentioned that a pot-like shape does not necessarily have to have a round cross-section, but also has, for example, a rectangular cross-section. A combination of different cross-sectional shapes is also conceivable.

Das Schließelement der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung ist in Form eines Hohlkörpers ausgebildet, wodurch sich zum einen Materialkosten gering halten lassen und zum anderen die Regelungsvorrichtung gewichtsreduziert ausgeführt ist.The closing element of the control device according to the invention is designed in the form of a hollow body, as a result of which, on the one hand, material costs can be kept low and, on the other hand, the control device is designed to be weight-reduced.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung besitzt das Schließelement einen rechteckförmigen Querschnitt und einen trapezförmigen Querschnitt. Der trapezförmige Querschnitt ist bevorzugt in einer Ebene quer zur Rotationsachse und somit in oder gegen die Richtung der Umströmung auszubilden, da somit eine große Fläche, welche als Schließfläche der Durchströmöffnung genutzt werden kann, und eine kleine Fläche, welche zur Vermeidung von Verwirbelungen möglichst gering ausgebildet werden kann, herbeizuführen sind. Des Weiteren ist insbesondere der rechteckförmige Querschnitt in einer Ebene quer zur Durchströmöffnung auszubilden. Diese Ebene dient vorteilhaft einer Aufnahme des Schließelementes, welche mit Hilfe der Rechteckform effektiv abgedichtet werden kann, da im Vergleich zu einem runden Querschnitt, welcher ein komplementär dazu ausgebildetes Schließelement bedarf, und bereits bei einer geringen Öffnung des Durchströmquerschnitts ein sichelartiger und weiter ein ringförmiger sich mit weiterer Öffnung des Durchströmkanals vergrößernd herbeigeführt ist, eine der Aufnahme dienenden Aufnahmeöffnung bis nahezu zu vollständigen Öffnung des Durchströmquerschnitts geschlossen gehalten werden kann.In a further embodiment of the control device according to the invention, the closing element has a rectangular cross section and a trapezoidal cross section. The trapezoidal cross-section should preferably be formed in a plane transverse to the axis of rotation and thus in or against the direction of the flow, since a large area, which can be used as the closing area of the flow opening, and a small area, which is designed to be as small as possible to avoid turbulence can be brought about. Furthermore, the rectangular cross-section in particular is to be formed in a plane transverse to the throughflow opening. This plane is advantageously used to accommodate the closing element, which can be effectively sealed with the help of the rectangular shape, since in comparison to a round cross-section, which requires a closing element designed to be complementary to it, and even with a small opening of the flow cross-section, a crescent-shaped and further an annular one is brought about enlarging with further opening of the throughflow channel, a receiving opening serving for receiving can be kept closed until the throughflow cross-section is almost completely open.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung ist das Schließelement zum Öffnen oder Schließen eines im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Umgehungskanals zur Umgehung des Turbinenrades ausgestaltet. Der Vorteil ist, dass sowohl die Durchströmöffnung als auch der Umgehungskanal mit einem einzigen Schließelement geöffnet oder geschlossen werden kann, wodurch sich ein kostengünstiger Abgasturbolader realisieren lässt.In a further embodiment of the control device according to the invention, the closing element is designed to open or close a bypass channel formed in the exhaust gas routing section for bypassing the turbine wheel. The advantage is that both the throughflow opening and the bypass channel can be opened or closed with a single closing element, as a result of which an inexpensive exhaust gas turbocharger can be implemented.

In einer weiteren Ausgestaltung ist eine von der Rotationsachse abgewandt ausgebildete erste Schließelementfläche eine vollständige Schließung oder Öffnung der Durchströmöffnung erwirkend ausgebildet.In a further refinement, a first closing element surface which is embodied facing away from the axis of rotation is embodied such that the throughflow opening is completely closed or opened.

Zur einfachen Realisierung des trapezförmigen Querschnitts ist die erste Schließelementfläche größer ausgebildet als eine von der ersten Schließelementfläche abgewandt ausgebildete zweite Schließelementfläche, welche der Rotationsachse zugewandt ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass, da die Rotationsbewegung mit oder in entgegengesetzter Richtung der Umströmung erfolgt, ein Unterboden, entlang dessen sich die Umströmung einstellt ausgehend vom geschlossen Zustand der Durchströmungsöffnung geneigt ausgebildet ist, und in Abhängigkeit der Strömungsrichtung die Strömung auf den Unterboden eine die Öffnung beschleunigende Kraft ausüben kann.For the simple realization of the trapezoidal cross-section, the first closing element surface is made larger than a second closing element surface which is configured to face away from the first closing element surface and which is configured to face the axis of rotation. Another advantage is that, since the rotational movement takes place with or in the opposite direction of the flow around, a sub-floor along which the flow occurs is inclined starting from the closed state of the flow opening, and depending on the flow direction, the flow onto the Subfloor can exert a force accelerating the opening.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung weist die erste Schließelementfläche eine bezogen auf die Rotationsachse konvexe Krümmung auf. Der Vorteil ist die Möglichkeit der Ausbildung der ersten Schließelementfläche, deren Krümmung einen Radius der Fläche um die Rotationsachse beschreibt. So kann vorteilhaft bei der Öffnung der Durchströmöffnung die Durchtrittsöffnung geschlossen gehalten, bzw. einen fest eingestellten Spalt zwischen dem Schließelement und der Durchtrittsöffnung eingehalten werden.In a further embodiment of the control device according to the invention, the first closing element surface has a convex curvature in relation to the axis of rotation. The advantage is the possibility of forming the first closing element surface, the curvature of which describes a radius of the surface around the axis of rotation. Thus, when the flow opening is opened, the passage opening can advantageously be kept closed, or a fixed gap can be maintained between the closing element and the passage opening.

Zur Herbeiführung einer gesicherten Abdichtung der Durchtrittsöffnung weist das Schließelement einen Schließkörper und einen den Schließkörper umfassenden Kragen auf, wobei der Kragen von der Durchströmöffnung abgewandt am Schließkörper ausgebildet ist, und wobei der Kragen sich in horizontaler Richtung über den Schließkörper hinaus erstreckend ausgebildet ist, und somit an eine Gehäusewandung im geschlossenen Zustand der Durchströmöffnung anliegend, und damit dichtend, positioniert werden kann.To bring about a secure sealing of the passage opening, the closing element has a closing body and a collar encompassing the closing body, the collar being formed on the closing body facing away from the flow opening, and wherein the collar is formed to extend in the horizontal direction beyond the closing body, and thus can be positioned adjacent to a housing wall in the closed state of the throughflow opening, and thus sealingly.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, wobei der Abgasführungsabschnitt einen ersten Spiralkanal und einen zweiten Spiralkanal zur Anströmung eines im Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommenen Turbinenrades aufweist. Der erste Spiralkanal ist mit Hilfe einer Trennwand von dem zweiten Spiralkanal getrennt durchströmbar ausgebildet. Die Trennwand weist eine Durchströmöffnung auf, welche zur Herbeiführung einer Überströmung von Abgas des ersten Spiralkanals in den zweiten Spiralkanal und vice versa ausgestaltet ist, und wobei der Abgasführungsabschnitt eine Regelungsvorrichtung zum Öffnen oder Schließen der Durchströmöffnung aufweist, die erfindungsgemäß gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist. Der Vorteil ist in der Herbeiführung eines gesicherten und stabilen Betriebs des Abgasturboladers zu sehen, wobei mit Hilfe der Regelungsvorrichtung der Abgasturbolader in Anpassung an einen Betrieb einer ihn aufweisenden Verbrennungskraftmaschine wirkungsgradoptimiert betrieben werden kann.The second aspect of the invention relates to an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger, the exhaust gas routing section having a first spiral channel and a second spiral channel for flow to a turbine wheel rotatably accommodated in the exhaust gas routing section. The first spiral channel is designed so that it can be traversed separately from the second spiral channel with the aid of a partition. The partition has a through-flow opening which is designed to cause exhaust gas from the first spiral duct to flow over into the second spiral duct and vice versa, and wherein the exhaust gas guide section has a regulating device for opening or closing the through-flow opening, which according to the invention according to one of claims 1 to 13 is trained. The advantage is to be seen in the bringing about a secure and stable operation of the exhaust gas turbocharger, with the aid of the control device the exhaust gas turbocharger can be operated with optimized efficiency in adaptation to an operation of an internal combustion engine having it.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:

1 in einem Längsschnitt einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader gemäß dem Stand der Technik mit einer Regelungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit einem Schließelement in einer ersten Position,
2 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des Abgasführungsabschnitts mit der Regelungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
3 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung in einer Zwischenposition,
4 in einem Schnitt die Regelungsvorrichtung gem. 3 in der Zwischenposition, und
5 in einer weiteren perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference symbols. Show it:

1 in a longitudinal section an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger according to the prior art with a control device according to the prior art with a closing element in a first position,
2 in a perspective view a detail of the exhaust gas routing section with the control device according to the prior art,
3 in a perspective view a control device according to the invention in an intermediate position,
4th in a section the control device according to. 3 in the intermediate position, and
5 in a further perspective view the control device according to the invention.

Ein gemäß 1 ausgebildeter durchströmbarer Abgasführungsabschnitt 1 eines Abgasturboladers 2 umfasst einen Eintrittskanal 3 zum Eintritt einer Fluidströmung in den Abgasführungsabschnitt 1, im Allgemeinen Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 7, einen ersten Spiralkanal 4 und einen zweiten Spiralkanal 5 stromab des Eintrittskanals 3 zur Konditionierung der Strömung und einen nicht näher dargestellten Austrittskanal stromab der Spiralkanäle 4, 5, über welchen das Abgas aus dem Abgasführungsabschnitt 1 gezielt entweichen kann. Zwischen den Spiralkanälen 4, 5 und dem Austrittskanal ist eine nicht näher dargestellte Radkammer ausgebildet, in welcher ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad drehbar aufgenommen ist. Der Abgasführungsabschnitt 1 ist mit einem Abgaskrümmer 6 der Verbrennungskraftmaschine 7 verbunden, so dass das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 über den Eintrittskanal 3 in die Spiralkanäle 4, 5 eintreten kann um das Turbinenrad zu beaufschlagen.A according to 1 trained exhaust gas routing section through which a flow is possible 1 of an exhaust gas turbocharger 2 includes an entry channel 3 for the entry of a fluid flow into the exhaust gas routing section 1 , generally exhaust gas from an internal combustion engine 7th , a first spiral channel 4th and a second spiral channel 5 downstream of the inlet channel 3 for conditioning the flow and an outlet channel (not shown) downstream of the spiral channels 4th , 5 , via which the exhaust gas from the exhaust gas routing section 1 can specifically escape. Between Spiral channels 4th , 5 and a wheel chamber, not shown in detail, is formed in the outlet channel, in which a turbine wheel, not shown in detail, is rotatably received. The exhaust gas routing section 1 is with an exhaust manifold 6th the internal combustion engine 7th connected so that the exhaust gas of the internal combustion engine 7th via the entry channel 3 into the spiral channels 4th , 5 can occur to act on the turbine wheel.

Zur Anpassung eines Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 2 an die Fluidströmung der Verbrennungskraftmaschine 7, und somit an die Verbrennungskraftmaschine 7, ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine Regelungsvorrichtung 8 zur Trennung oder zur Verbindung des ersten Spiralkanals 4 und des zweiten Spiralkanals 5 angeordnet. Zur Trennung oder zur Verbindung der beiden Spiralkanäle 4, 5 ist ein Schließelement 9 der Regelungsvorrichtung 8 in einer Durchströmöffnung 10, welche die beiden Spiralkanäle 4, 5 miteinander durchströmbar verbindend ausgebildet ist, angeordnet. Der Vorteil ist die Möglichkeit Abgas insbesondere in mittleren und hohen Last- und Drehzahlbereichen der mit dem Abgasturbolader 2 mechanisch und thermodynamisch verbundenen Verbrennungskraftmaschine 7 von einem Spiralkanal 4; 5 in den anderen und umgekehrt zu führen. Dadurch kann in eben diesen Betriebsbereichen eine quasi staudruckartige Beaufschlagung des Turbinenrades ausgebildet werden. Dies führt zu einer weiteren Steigerung des im Betrieb des Abgasturboladers 2 erzielbaren Wirkungsgrads.To adapt an operating behavior of the exhaust gas turbocharger 2 to the fluid flow of the internal combustion engine 7th , and thus to the internal combustion engine 7th , is in the exhaust gas routing section 1 a control device 8th for separating or connecting the first spiral duct 4th and the second spiral channel 5 arranged. For separating or connecting the two spiral channels 4th , 5 is a closing element 9 the control device 8th in a flow opening 10 showing the two spiral channels 4th , 5 is formed connecting to one another such that a flow can flow through them, is arranged. The advantage is the possibility of exhaust gas in particular in medium and high load and speed ranges with the exhaust gas turbocharger 2 mechanically and thermodynamically connected internal combustion engine 7th from a spiral channel 4th ; 5 to lead into the other and vice versa. As a result, a quasi-dynamic pressure loading of the turbine wheel can be formed in precisely these operating areas. This leads to a further increase in the operation of the exhaust gas turbocharger 2 achievable efficiency.

In einer ersten Position, der Schließposition des Schließelementes 9, wie sie in 1 dargestellt ist, sind die beiden Spiralkanäle 4, 5 vollständig voneinander getrennt durchströmbar, wobei die Durchströmöffnung 10 mit Hilfe des Schließelementes 9 vollständig geschlossen ist. Das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 durchströmt die beiden Spiralkanäle 4, 5, wobei ein erster Teil des Abgases den ersten Spiralkanal 4 und ein zweiter Teil des Abgases den zweiten Spiralkanal 5 durchströmt.In a first position, the closed position of the closing element 9 as in 1 shown are the two spiral channels 4th , 5 can be flowed through completely separately from one another, the flow-through opening 10 with the help of the closing element 9 is completely closed. The exhaust gas of the internal combustion engine 7th flows through the two spiral channels 4th , 5 , wherein a first portion of the exhaust gas is the first spiral duct 4th and a second portion of the exhaust gas the second spiral duct 5 flows through.

In einer zweiten Position des Schließelementes 9 ist die Durchströmöffnung 10 vollständig geöffnet, so dass Abgas aus dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 überströmen kann und vice versa. D. h., dass das Abgas von dem einen Spiralkanal 4; 5 in den anderen Spiralkanal 5; 4 über die Durchströmöffnung 10, welche einen ersten Strömungsquerschnitt 11 aufweist, strömen kann. Das Schließelement 9 ist zwischen der ersten Position und der zweiten Position in zahlreiche Zwischenpositionen zu positionieren, so dass der erste Strömungsquerschnitt 11 einem entsprechenden Bedarfsfall zur Erzielung eines gemäß der durchströmenden Abgasmenge bestmöglichen Wirkungsgrades des Abgasturboladers 2 anpassbar ist.In a second position of the closing element 9 is the flow opening 10 fully opened so that exhaust gas from the first spiral duct 4th into the second spiral channel 5 can overflow and vice versa. This means that the exhaust gas from the one spiral duct 4th ; 5 in the other spiral channel 5 ; 4th via the flow opening 10 , which has a first flow cross section 11 has, can flow. The closing element 9 is to be positioned in numerous intermediate positions between the first position and the second position, so that the first flow cross-section 11 a corresponding need to achieve the best possible efficiency of the exhaust gas turbocharger according to the amount of exhaust gas flowing through 2 is customizable.

In 2 ist die Regelungsvorrichtung 8 gemäß dem Stand der Technik in ihrer Schließposition abgebildet, wobei das Schließelement 9 in der Durchströmöffnung 10 diese vollständig schließend angeordnet ist. Dadurch ist ein Überströmen von Abgas aus dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 und vice versa unterbunden.In 2 is the regulating device 8th depicted according to the prior art in their closed position, the closing element 9 in the flow opening 10 this is arranged completely closing. As a result, exhaust gas flows over from the first spiral channel 4th into the second spiral channel 5 and vice versa prevented.

Die Regelungsvorrichtung 8 besitzt eine Bewegungsvorrichtung 12, mit deren Hilfe des Schließelement 9 bewegt wird. Das Schließelement 9 ist an einem Schwenkarm 13 angeordnet, wobei der Schwenkarm 13 zwischen dem Schließelement 9 und einer um eine Rotationsachse 14 verdrehbaren Welle 15 positioniert ist. Mit Hilfe des Schwenkarms 13 wird eine Rotationsbewegung der Welle auf des Schließelement 9 übertragen.The control device 8th has a movement device 12th , with the help of which the closing element 9 is moved. The closing element 9 is on a swivel arm 13th arranged, the swivel arm 13th between the closing element 9 and one around an axis of rotation 14th rotatable shaft 15th is positioned. With the help of the swivel arm 13th there is a rotational movement of the shaft on the closing element 9 transfer.

Bei einer Öffnung der Durchströmöffnung 10 strömt Abgas ausgehend von dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 und vice versa. Die grundsätzliche Strömungsrichtung 16 ist mit Hilfe eines Pfeils abgebildet. Gemäß dem Stand der Technik ist die Rotationsachse 14, über die die Bewegung des Schließelementes 9 initiiert wird, parallel zur Überströmung und somit parallel zur Strömungsrichtung 16 angeordnet. Eine von der Welle 15 und somit ebenfalls vom Schwenkarm 13 abgewandt ausgebildete erste Schließelementfläche 17 des Schließelementes 9 ist in dieser ersten Position einer die Spiralkanäle 4, 5 begrenzenden Wandung 18 des Abgasführungsabschnitts 1 der Durchströmöffnung 10 gegenüberliegend angeordnet. Das heißt, dass zum vollständigen Verschließen der Durchströmöffnung 10 das Schließelement 9 eine in Richtung einer Längsachse 19 des Schließelementes 9 vollständige Überdeckung mit der Wandung 18 ausgebildet sein muss. Oder mit anderen Worten gesagt, die erste Schließelementfläche 17 ist in der ersten Position zumindest in der Durchströmöffnung 10 vollständig von der sich im Bereich der Durchströmöffnung 10 ausgebildeten Wandung 18 bedeckt.When the throughflow opening is opened 10 exhaust gas flows starting from the first spiral channel 4th into the second spiral channel 5 and vice versa. The basic flow direction 16 is shown with the help of an arrow. According to the prior art, the axis of rotation 14th over which the movement of the closing element 9 is initiated, parallel to the overflow and thus parallel to the direction of flow 16 arranged. One from the wave 15th and thus also from the swivel arm 13th facing away formed first closing element surface 17th of the closing element 9 in this first position is one of the spiral channels 4th , 5 limiting wall 18th of the exhaust gas routing section 1 the flow opening 10 arranged opposite one another. That means that to completely close the flow opening 10 the closing element 9 one in the direction of a longitudinal axis 19th of the closing element 9 complete coverage with the wall 18th must be trained. Or, in other words, the first closing element surface 17th is in the first position at least in the flow opening 10 completely different from the area of the flow opening 10 trained wall 18th covered.

Zum Öffnen der Durchströmöffnung 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel die Welle 15 im Uhrzeigersinn verdreht, so dass das Schließelement 9 aus der Durchströmöffnung 10 herausgedreht wird, wobei ein Unterboden 20 des Schließelementes 9, welcher an die erste Schließelementfläche 17 angrenzend, vom Schwenkarm 13 abgewandt angeordnet ist, in Richtung der Wandung 18 gedreht und während einer Positionsänderung des Schließelementes 9 mindestens teilweise dieser gegenüber liegt. Das bedeutet, dass zur Vermeidung eines Verklemmens ein relativ großer Spielraum zwischen der ersten Schließelementfläche 17 und der Wandung 18 ausgebildet sein muss.To open the flow opening 10 becomes in this embodiment the shaft 15th twisted clockwise so that the closing element 9 from the flow opening 10 is unscrewed, with a sub-floor 20th of the closing element 9 , which is attached to the first closing element surface 17th adjacent, from the swivel arm 13th is arranged facing away, in the direction of the wall 18th rotated and during a change in position of the closing element 9 at least partially opposite this. This means that in order to avoid jamming, there is a relatively large clearance between the first closing element surface 17th and the wall 18th must be trained.

Eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung 8 ist gemäß den 3 bis 5 aufgebaut. In den 3 und 4 ist die Regelungsvorrichtung 8 in einer Zwischenposition zwischen der ersten Position, d. h. der Schließposition und der zweiten Position, d. h. der vollständigen Öffnungsposition abgebildet, wobei es in 5 in der zweiten Position illustriert ist.A control device according to the invention 8th is according to the 3 until 5 built up. In the 3 and 4th is the regulating device 8th in an intermediate position between the first position, ie the closed position and the second position, ie the fully open position, it being shown in 5 is illustrated in the second position.

Die Rotationsbewegung des Schließelementes 9 ist in Richtung der Überströmung oder entgegengesetzt zur Richtung der Überströmung ausgebildet, somit ist die Rotationsbewegung in Richtung der Strömungsrichtung 16 oder dieser entgegengesetzt ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Rotationsbewegung ihren Rotationssinn in Richtung der Strömungsrichtung 16 oder entgegengesetzt zu dieser besitzt. Somit ist das Schließelement 9 mit der Überströmung (ähnlich einem wasserbetriebenen Schaufelrad) oder entgegengesetzt zur Überströmung verdrehbar. Sofern ein Überströmen ausgehend von dem zweiten Spiralkanal 5 in den ersten Spiralkanal 4 erfolgt, stellt sich eine Bewegung des Schließelementes 9 mit der Überströmung ein, sofern das Überströmen ausgehend vom ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 ausgebildet ist, ist die Öffnungsbewegung entgegengesetzt zur Überströmung.The rotational movement of the closing element 9 is designed in the direction of the overflow or opposite to the direction of the overflow, thus the rotational movement is in the direction of the flow direction 16 or the opposite of this. In other words, that means that the rotational movement has its sense of rotation in the direction of the flow 16 or opposite to it. Thus is the closing element 9 rotatable with the overflow (similar to a water-powered paddle wheel) or in the opposite direction to the overflow. If there is an overflow starting from the second spiral channel 5 in the first spiral channel 4th occurs, there is a movement of the closing element 9 with the overflow, provided that the overflow starts from the first spiral channel 4th into the second spiral channel 5 is formed, the opening movement is opposite to the overflow.

Die Welle 15, welche die Rotationsachse 14 aufweist, ist quer zur Strömungsrichtung, oder mit anderen Worten quer zur Überströmung, insbesondere orthogonal zu dieser ausgebildet. Unter Nutzung eines orthogonalen Achsensystems, aufweisend die drei senkrecht zueinander angeordneten Achsen x, y, z, wobei die x-Achse und die y-Achse in einer horizontalen Ebene und die z-Achse in einer vertikalen Ebene hierzu angeordnet sind, verläuft die Überströmung in Richtung der x-Achse und die Welle 15 erstreckt sich in ihrer Längsrichtung in Richtung der y-Achse. Das Schließelement 9 ist um die Rotationsachse 14, welche sich in Richtung der y-Achse erstreckt, verdrehbar, so dass es eine Positionsänderung in Richtung der z-Achse besitzt, oder mit anderen Worten nach oben in Richtung der z-Achse um die y-Achse verdrehbar ist.The wave 15th , which is the axis of rotation 14th is formed transversely to the direction of flow, or in other words transversely to the overflow, in particular orthogonal to this. Using an orthogonal axis system, having the three axes arranged perpendicular to one another x , y , z , the x-axis and the y-axis being arranged in a horizontal plane and the z-axis being arranged in a vertical plane, the overflow runs in the direction of the x-axis and the shaft 15th extends in its longitudinal direction in the direction of the y-axis. The closing element 9 is around the axis of rotation 14th , which extends in the direction of the y-axis, rotatable so that it has a position change in the direction of the z-axis, or in other words is rotatable upwards in the direction of the z-axis about the y-axis.

Das Schließelement 9 ist in Form eines Hohlkörpers ausgebildet, wobei es insbesondere topfartig ausgeführt ist. Es besitzt einen rechteckförmigen ersten Querschnitt 21, welcher sich in Richtung der x- Achse und der y-Achse erstreckt, einen trapezförmigen zweiten Querschnitt 22, welcher sich in Richtung der x-Achse und der z-Achse erstreckt und eine rechteckförmigen dritten Querschnitt 23, welcher sich in Richtung der y-Achse und der z-Achse erstreckt.The closing element 9 is designed in the form of a hollow body, wherein it is designed in particular pot-like. It has a rectangular first cross section 21 , which extends in the direction of the x-axis and the y-axis, has a trapezoidal second cross section 22nd , which extends in the direction of the x-axis and the z-axis and has a rectangular third cross section 23 , which extends in the direction of the y-axis and the z-axis.

Die von der Rotationsachse 14 abgewandt ausgebildete erste Schließelementfläche 17 ist bezogen auf die Rotationsachse 14 konvex ausgeführt. Sie ist größer ausgebildet als eine der Welle 15 zugewandt ausgebildete zweite Schließelementfläche 24, wodurch der trapezförmig ausgebildete zweite Querschnitt 22 ausgebildet werden kann. Zwischen der ersten Schließelementfläche 17 und der zweiten Schließelementfläche 24 sind in Richtung der x-Achse eine dritte Schließelementfläche 30 und eine vierte Schließelementfläche 31 ausgebildet, wobei der Unterboden 20 den Spiralkanälen 4, 5 zugewandt zwischen den Schließelementflächen 17, 24, 30, 31 angeordnet ist.The one from the axis of rotation 14th facing away formed first closing element surface 17th is related to the axis of rotation 14th executed convex. It is made larger than one of the shaft 15th facing formed second closing element surface 24 , whereby the trapezoidal second cross section 22nd can be trained. Between the first closing element surface 17th and the second closure element surface 24 are a third closing element surface in the direction of the x-axis 30th and a fourth closure element surface 31 formed, the sub-floor 20th the spiral channels 4th , 5 facing between the closing element surfaces 17th , 24 , 30th , 31 is arranged.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass der dritte Querschnitt 23 nicht zwingend rechteckförmig ausgebildet sein muss, sondern dies für eine kostengünstige Herstellung vorteilhaft ist. Ebenso könnte er auch oval, insbesondere teiloval ausgeführt sein, an eine Kanalquerschnitt der Spiralkanäle 4, 5 komplementär angepasst. Damit wäre die Klemmneigung weiter reduziert. Aufgrund der Rotationsbewegung mit oder entgegengesetzt der Umströmung können zahlreiche unterschiedliche dritte Querschnitte 23 ausgebildet werden, welche jedoch immer zu Herbeiführung einer Abdichtung der Spiralkanäle 4,5 gegeneinander, komplementär zu dem Kanalquerschnitt ausgebildet sein muss.At this point it should be mentioned that the third cross-section 23 does not necessarily have to be rectangular, but this is advantageous for inexpensive production. It could also be oval, in particular partially oval, on a channel cross-section of the spiral channels 4th , 5 complementary adjusted. This would further reduce the tendency to jam. Due to the rotational movement with or in the opposite direction to the flow around, numerous different third cross-sections can be created 23 which, however, must always be designed to be complementary to the channel cross-section in order to produce a seal between the spiral channels 4, 5.

Wie insbesondere 4 entnommen werden kann, ist die Wandung 18, welche der ersten Schließelementfläche 17 gegenüberliegend ausgebildet ist, in ihrer sich in Richtung der z-Achse erstreckenden Ausdehnung auf eine Wandstärke 25 der Spiralkanäle 4, 5 begrenzt, so dass im Vergleich zur Wandung 18 gemäß dem Stand der Technik, welche bezogen auf die Drehbewegung den Spiralkanal 4; 5 vollständig schließend ausgeführt ist, wesentlich geringer ist, so dass auch eine Gefahr des Verklemmens des Schließelementes 9 in der Durchströmöffnung 10 eliminiert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die von der ersten Schließelementfläche 17, bei der Positionierung des Schließelementes 9, zu überstreichende Fläche der Wandung 18 auf ihr Minimum, nämlich die Wandstärke 25 der Spiralkanäle 4, 5 reduziert werden kann. Die von der Rotationsachse 14 abgewandt ausgebildete erste Schließelementfläche 17 ist eine vollständige Schließung oder Öffnung der Durchströmöffnung 10 herbeiführend ausgebildet.How in particular 4th can be removed is the wall 18th , which of the first closing element surface 17th is formed opposite, in its extent extending in the direction of the z-axis to a wall thickness 25th the spiral channels 4th , 5 limited so that compared to the wall 18th according to the prior art, which based on the rotary movement of the spiral channel 4th ; 5 is designed to be completely closing, is significantly lower, so that there is also a risk of the closing element jamming 9 in the flow opening 10 is eliminated. In other words, that of the first closing element surface 17th when positioning the closing element 9 , area of the wall to be painted 18th to their minimum, namely the wall thickness 25th the spiral channels 4th , 5 can be reduced. The one from the axis of rotation 14th facing away formed first closing element surface 17th is a complete closure or opening of the flow opening 10 evidently trained.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass bei einer weiteren Verdrehung des Schließelementes 9 im vorliegenden Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn um die Rotationsachse 14 über die Wandung 18 hinaus, derart, dass der Unterboden 20 des Schließelementes 9 eine von den Spiralkanälen 4, 5 abgewandt Gehäusefläche 26 in Richtung der z-Achse überragt, ein Umgehungskanal 27 zur Umgehung des Turbinenrades freigegeben wird. Eine Aufnahmeöffnung 28, welche quasi parallel zur Umströmung und quer zur Durchströmöffnung 10 ausgebildet ist, und in welcher das Schließelement 9 aufgenommen ist, entspricht einer Durchtrittsöffnung 29 des Umgehungskanals 27. Die Durchtrittsöffnung 29 weist einen zweiten Strömungsquerschnitt 35 auf, welcher in Abhängigkeit von der Position des Schließelementes 9 in der Durchströmöffnung 10 zumindest teilweise freigegeben oder geschlossen ist. Somit kann in Abhängigkeit von der Position des Schließelementes 9 ein Abblasen von Abgas in den Umgehungskanal 27 und/oder ein Umblasen von Abgas von einem Spiralkanal 4; 5 in den anderen Spiralkanal 5; 4 herbeigeführt werden.At this point it should be mentioned that with a further rotation of the closing element 9 in the present embodiment counterclockwise about the axis of rotation 14th over the wall 18th addition, such that the subfloor 20th of the closing element 9 one of the spiral channels 4th , 5 facing away from the housing surface 26th protruding in the direction of the z-axis, a bypass channel 27 is released to bypass the turbine wheel. A receiving opening 28 , which are virtually parallel to the flow around and across the flow opening 10 is formed, and in which the closing element 9 is received, corresponds to a passage opening 29 of the bypass channel 27 . The passage opening 29 has a second flow cross section 35 on, which depends on the position of the closing element 9 in the flow opening 10 is at least partially released or closed. Thus, depending on the position of the closing element 9 a discharge of exhaust gas into the bypass passage 27 and / or a recirculation of exhaust gas from a spiral duct 4th ; 5 in the other spiral channel 5 ; 4th be brought about.

Das Schließelement 9 ist zur weiteren Reduzierung einer Verklemmung an seinen zwischen den Schließelementflächen 17, 24, 30, 31 und dem Unterboden 20 ausgebildeten Kanten 32 abgerundet ausgeführt. Das bedeutet, dass die Kanten 32 abgerundet, somit einen Radius R aufweisend ausgebildet sind.The closing element 9 is to further reduce jamming at its between the closing element surfaces 17th , 24 , 30th , 31 and the sub-floor 20th formed edges 32 rounded. That means the edges 32 rounded, thus a radius R. are formed having.

Das Schließelement 9 umfasst einen Schließkörper 33 und einen den Schließkörper 33 über dessen Umfang umschließenden Kragen 34 auf, wobei der Kragen 34 von der Durchströmöffnung 10 abgewandt am Schließkörper 33 ausgebildet ist. Der Kragen 34 ist sich horizontal über den Schließkörper 33 hinaus erstreckend ausgeführt. Mit Hilfe des Kragens 34 kann eine weitere Abdichtung der Durchtrittsöffnung 29 zur Vermeidung eines Abblasens herbeigeführt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit einer Abstützung des Schließelementes 9 an der Gehäusefläche 26.The closing element 9 comprises a closing body 33 and one the closing body 33 over its circumference surrounding collar 34 on, with the collar 34 from the flow opening 10 turned away from the closing body 33 is trained. The collar 34 is horizontal over the closing body 33 executed extending beyond. With the help of the collar 34 can further seal the passage opening 29 to avoid blowing off. There is also the possibility of supporting the closing element 9 on the housing surface 26th .

Der Schenkarm 13 ist drehfest mit dem Schließelement 9, insbesondere mit dem Schließkörper 33 an dessen Innenfläche 36 aufgenommen, verbunden. Der Schwenkarm 13 ist zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet, wodurch eine Vergrößerung eines Hebelarms zur effizienten Kraftübertragung realisiert ist. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Schließkörper 33 und der Welle 15 ein Federelement angeordnet, wobei das Federelement zwischen dem Schließkörper 33 und dem Schwenkarm 13 positioniert ist.The gift arm 13th is non-rotatably with the closing element 9 , especially with the closing body 33 on its inner surface 36 recorded, connected. The swivel arm 13th is at least partially curved, whereby an enlargement of a lever arm for efficient power transmission is realized. In an embodiment not shown in detail is between the closing body 33 and the wave 15th a spring element arranged, the spring element between the closing body 33 and the swivel arm 13th is positioned.

Wie bevorzugt mit Hilfe der Abbildung in 5 des Schließelementes 9 in seiner zweiten Position erkennbar ist, ist auch in dieser Position der zweite Strömungsquerschnitt 35 noch nahezu vollständig geschlossen, wobei die Durchtrittsöffnung 29 komplementär zum ersten Querschnitt 21 des Schließkörpers 33, welcher am Kragen 34 seinen größten Außenumfang besitzt, ausgebildet ist. Das heißt, dass die erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung 8 insbesondere mit Hilfe ihres rechteckförmigen ersten Querschnitts 21, welcher komplementär zur Durchtrittsöffnung 29 ausgebildet ist, den zweiten Strömungsquerschnitt 35 bis zu einem Überschreiten des Unterboden 20 über die Gehäusefläche 26 abzüglich eines Bewegungsspaltes zwischen dem Schließkörper 33 und der Wandung 18 vollständig geschlossen halten kann.As preferred with the help of the illustration in 5 of the closing element 9 can be seen in its second position, the second flow cross section is also in this position 35 still almost completely closed, with the passage opening 29 complementary to the first cross-section 21 of the closing body 33 which one on the collar 34 has its largest outer circumference, is formed. That is, the control device according to the invention 8th in particular with the aid of their rectangular first cross section 21 , which is complementary to the passage opening 29 is formed, the second flow cross section 35 until the sub-floor is exceeded 20th over the housing surface 26th minus a movement gap between the closing body 33 and the wall 18th can keep completely closed.

Das Schließelement 9 kann aus einem Gusshalbzeug mit Hilfe eines spanenden Verfahrens hergestellt werden. Das heißt, es wird in einem ersten Schritt ein Rohling in Form eines Quaders gegossen, wobei der Quader zur Reduzierung von Materialkosten und Arbeitsschritten bereits einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen kann. In einen zweiten Schritt mit Hilfe einer spanenden Bearbeitung eine Endkontur des Schließelementes 9 herzustellen. Zur Erzeugung der gekrümmten ersten Schließelementfläche 17 ist bevorzugt ein Konturwerkzeug in Form eines Fräsers einzusetzen, dessen Kontur der Krümmung angepasst ist. Da die erste Schließelementfläche 17 in ihrer in Richtung der y-Achse ausgebildeten Erstreckung nicht gekrümmt ist, kann der Fräser geradlinig auf einer Bahn bewegt werden. Die weiteren Flächen 24, 30, 31 und die Kanten 32 können mit einem einfachen Schaftfräser hergestellt werden.The closing element 9 can be produced from a cast semi-finished product with the help of a machining process. That is, in a first step, a blank in the form of a cuboid is cast, the cuboid being able to already have a trapezoidal cross-section to reduce material costs and work steps. In a second step, with the help of machining, an end contour of the closing element 9 to manufacture. To generate the curved first closing element surface 17th It is preferable to use a contour tool in the form of a milling cutter, the contour of which is adapted to the curvature. As the first closing element surface 17th is not curved in its extension formed in the direction of the y-axis, the milling cutter can be moved in a straight line on a path. The other areas 24 , 30th , 31 and the edges 32 can be made with a simple end mill.

Der Abgasführungsabschnitt 1 kann in Form einer sogenannten Twin-Scroll-Turbine ausgebildet sein, welcher die Spiralkanäle 4, 5 mit einem Umschlingungswinkel von 360° aufweist, oder in Form einer so genannten Double-Scroll-Turbine oder auch als Segmentturbine bezeichnet, wobei die Spiralkanäle 4, 5 insgesamt einen Umschlingungswinkel von 360° aufweisen. Ebenso könnten jeweils auch mehr als zwei Spiralkanäle ausgebildet sein.The exhaust gas routing section 1 can be designed in the form of a so-called twin-scroll turbine, which the spiral channels 4th , 5 with a wrap angle of 360 °, or in the form of a so-called double-scroll turbine or also referred to as a segment turbine, the spiral channels 4th , 5 have a total wrap angle of 360 °. Likewise, more than two spiral channels could also be formed in each case.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AbgasführungsabschnittExhaust gas routing section
22: AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
33: EintrittskanalEntry channel
44th: Erster SpiralkanalFirst spiral channel
55: Zweiter SpiralkanalSecond spiral channel
66th: AbgaskrümmerExhaust manifold
77th: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
88th: RegelvorrichtungControl device
99: SchließelementClosing element
1010: DurchströmöffnungFlow opening
1111: Erster StrömungsquerschnittFirst flow cross section
1212th: BewegungsvorrichtungMovement device
1313th: SchwenkarmSwivel arm
1414th: RotationsachseAxis of rotation
1515th: Wellewave
1616: StrömungsrichtungDirection of flow
1717th: Erste SchließelementflächeFirst closing element surface
1818th: WandungWall
1919th: LängsachseLongitudinal axis
2020th: UnterbodenSubfloor
2121: Erster QuerschnittFirst cross section
2222nd: Zweiter QuerschnittSecond cross section
2323: Dritter QuerschnittThird cross section
2424: Zweite SchließelementflächeSecond closing element surface
2525th: WandstärkeWall thickness
2626th: GehäuseflächeHousing area
2727: UmgehungskanalBypass channel
2828: AufnahmeöffnungReceiving opening
2929: DurchtrittsöffnungPassage opening
3030th: Dritte SchließelementflächeThird closing element surface
3131: Vierte SchließelementflächeFourth closing element surface
3232: KanteEdge
3333: SchließkörperClosing body
3434: Kragencollar
3535: Zweiter StrömungsquerschnittSecond flow cross section
3636: InnenflächeInner surface
xx: Achseaxis
yy: Achseaxis
zz: Achseaxis
RR.: Radiusradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202018101705 U1 [0003]
EP 3546719 A2 [0004]

Claims

Control device for an exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger, comprising a movable closing element (9), the exhaust gas routing section (1) having a first spiral channel (4) and a second spiral channel (5) for flow to a turbine wheel rotatably accommodated in the exhaust gas routing section (1), the The first spiral channel (4) is designed so that it can flow through separately from the second spiral channel (5) by means of a partition, and wherein the partition has a through-flow opening (10) which is used to induce an overflow of exhaust gas from the first spiral channel (4) into the second spiral channel ( 5) and vice versa, and wherein the throughflow opening (10) can be opened or closed with the aid of the movable closing element (9), the closing element (9) opening or closing the throughflow opening (10) with the aid of a rotational movement an axis of rotation (14) is formed exercising, the axis of rotation (14) outside the clasp Lementes (9) is arranged, characterized in that the rotational movement is formed in the direction of the overflow or opposite to the direction of the overflow.

Control device according to Claim 1 , characterized in that the closing element (9) is arranged on a shaft (15) of a movement device (12) of the regulating device (9) having the axis of rotation (14), the axis of rotation (14) being arranged transversely to the overflow.

Control device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the closing element (9) is attached to the shaft (14) with the aid of a swivel arm (13).

Control device according to Claim 3 , characterized in that a spring element is arranged between the closing element (9) and the shaft (14).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (9) is pot-shaped.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (9) is designed in the form of a hollow body.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (9) has a rectangular cross-section (21; 23) and a trapezoidal cross-section (22).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a first closing element surface (17) formed facing away from the axis of rotation (14) is designed to bring about a complete closure or opening of the throughflow opening (10).

Control device according to Claim 8 , characterized in that the first closing element surface (17) is made larger than a second closing element surface (24) which is configured to face away from the first closing element surface (17) and which is configured to face the axis of rotation (14).

Control device according to 8 or 9, characterized in that the first closing element surface (17) has a convex curvature in relation to the axis of rotation (14).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (9) has a closing body (33) and a collar (34) surrounding the closing body (33), the collar (34) facing away from the flow opening (10) on the closing body (33) is formed, and wherein the collar (34) is formed to extend in the horizontal direction beyond the closing body.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (9) is designed to open or close a bypass channel (27) formed in the exhaust gas routing section (1) for bypassing the turbine wheel.

Exhaust gas routing section for an exhaust gas turbocharger, the exhaust gas routing section (1) having a first spiral duct (4) and a second spiral duct (5) for flow to a turbine wheel rotatably accommodated in the exhaust gas ducting section (1), the first spiral duct (4) being separated from the turbine wheel by means of a partition second spiral channel (5) is designed to be separately flowable, and wherein the partition has a throughflow opening (10) which is designed to induce an overflow of exhaust gas from the first spiral channel (4) into the second spiral channel (5) and vice versa, and wherein the Exhaust gas routing section (1) has a control device (8) for opening or closing the flow opening (10), characterized in that the control device (8) according to one of the Claims 1 until 12th is trained.

Exhaust gas routing section according to Claim 13 , characterized in that the exhaust gas routing section (1) has a bypass channel (27) for bypassing the turbine wheel, which with the help the closing element (9) can be opened or closed.

Exhaust gas routing section according to Claim 14 , characterized in that the bypass channel (27) has a passage opening (29) which can be opened or closed with the aid of the closing element (9), the passage opening (29) having a rectangular cross-section.