DE102021113262A1

DE102021113262A1 - Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102021113262A1
Application number: DE102021113262.2A
Authority: DE
Inventors: Zdenek Reif; Jörg Starzmann; Viktor Dick; B. Eng. Tetsu Suzuki
Original assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Current assignee: IHI Charging Systems International GmbH
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers, wobei die Regelvorrichtung (8) eine Schließeinrichtung (9) umfassend ein Schließelement (10) und einen Elementhebel (11) aufweist, wobei die Schließeinrichtung (9) um eine Drehachse (21) verschwenkbar ist, und wobei das Schließelement (10) zum Öffnen und Schließen eines ersten Strömungsquerschnitts (13) und eines zweiten Strömungsquerschnitts (17) des Abgasführungsabschnitts (1) ausgebildet ist, wobei der erste Strömungsquerschnitt (13) in einer zwischen einem ersten Spiralkanal (4) des Abgasführungsabschnitts (1) und einem zweiten Spiralkanal (5) des Abgasführungsabschnitts (1) liegenden Trennwand (25) ausgebildet ist, und der zweite Strömungsquerschnitt (17) einem Umgehungskanal (18) zur Umgehung eines Turbinenrades zugeordnet ist, und wobei das Schließelement (10) einen ersten Elementabschnitt (15) und einen zweiten Elementabschnitt (16) zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts (13) bzw. des zweiten Strömungsquerschnitts (17) aufweist, und wobei der erste Elementabschnitt (15) einen ersten Elementteilabschnitt (19) mit einem ersten Elementquerschnitt (EQ1) und einen zweiten Elementteilabschnitt (20) mit einem zweiten Elementquerschnitt (EQ2) aufweist.Erfindungsgemäß besitzt der zweite Elementteilabschnitt (20) einen bezogen auf eine Längsachse (22) des Schließelementes (10) in radialer Richtung symmetrischen zweiten Elementquerschnitt (EQ2), und der erste Elementteilabschnitt (19) ist von einer virtuellen Umhüllenden (23) umfasst, wobei die virtuelle Umhüllende (23) in ihrer Längserstreckung einen Krümmungsradius (KR) bezogen auf die Drehachse (21) aufweist.The invention relates to a control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger, the control device (8) having a locking device (9) comprising a locking element (10) and an element lever (11), the locking device (9) being pivotable about an axis of rotation (21), and wherein the closing element (10) is designed to open and close a first flow cross section (13) and a second flow cross section (17) of the exhaust gas guide section (1), the first flow cross section (13) in a between a first spiral channel (4) of the exhaust gas guide section (1) and a second spiral channel (5) of the exhaust gas guide section (1) and the second flow cross-section (17) is assigned to a bypass channel (18) for bypassing a turbine wheel, and the closing element (10) has a first element section (15) and a second element section (16) for closing the first flow cross-section (13) or the second flow cross section (17), and wherein the first element section (15) has a first element section (19) with a first element cross section (EQ1) and a second element section (20) with a second element cross section (EQ2). According to the invention, the second partial element section (20) has a second element cross-section (EQ2) that is symmetrical in the radial direction in relation to a longitudinal axis (22) of the closing element (10), and the first partial element section (19) is surrounded by a virtual envelope (23), the virtual envelope (23) has a radius of curvature (KR) in relation to the axis of rotation (21) in its longitudinal extension.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.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 patent claim 1.

Abgasführungsabschnitte für Abgasturbolader, welche eine Regelvorrichtung zur Regelung eines den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Fluids, im Allgemeinen Abgas, aufweisen, sind bekannt. Die Regelvorrichtung ist zum Öffnen und Schließen eines Umgehungskanals im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts vorgesehen. Des Weiteren kann mit der Regelvorrichtung eine zwischen zwei Spiralkanälen des Abgasführungsabschnitts ausgebildete Durchströmöffnung geöffnet oder geschlossen werden, damit eine Überströmung des Abgases von einem Spiralkanal in den anderen und vice versa möglich ist.Exhaust gas routing sections for exhaust gas turbochargers, which have a control device for controlling a fluid flowing through the exhaust gas routing section, generally exhaust gas, are known. The control device is provided for opening and closing a bypass channel in the flow-through exhaust gas routing section to bypass a turbine wheel of the exhaust gas routing section that is rotatably arranged in a wheel chamber of the exhaust gas routing section. Furthermore, the control device can be used to open or close a flow opening formed between two spiral channels of the exhaust gas routing section, so that the exhaust gas can flow from one spiral channel into the other and vice versa.

Mit Hilfe einer derartigen Regelvorrichtung 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 bestimmten Öffnungscharakteristik der Regelvorrichtung, welche den Erfordernissen eines mit dem Abgasturbolader verbundenen Antriebsaggregates, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, angepasst auszubilden ist.With the help of such a control device it is possible at certain operating points of the exhaust gas turbocharger, in particular at operating points which have large flow rates, to completely or partially bypass the turbine wheel so that efficient operation of the exhaust gas turbocharger is made possible. Efficient operation of the exhaust gas turbocharger depends on a specific opening characteristic of the control device, which is to be designed to be adapted to the requirements of a drive assembly connected to the exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine.

Den Patentschriften US 10,890,084 B2 , US 10,662,869 B2 und US 10, 662,868 B2 kann eine Regelvorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Durchströmöffnung, die einer Flutenverbindung zweier Spiralkanäle dient, und einer weiteren Durchströmöffnung, die einem Umgehungskanal zugeordnet ist, entnommen werden.The patent specifications US 10,890,084 B2 , U.S. 10,662,869 B2 and U.S. 10,662,868 B2 For example, a control device for opening and closing a through-flow opening, which serves to connect two spiral channels, and a further through-flow opening, which is assigned to a bypass channel, can be seen.

Ebenso kann der Patentschrift DE 11 2015 005 440 B4 eine derartige Regelvorrichtung entnommen werden, wobei ein Schließelement der Regelvorrichtung kegelstumpfartig ausgebildet ist, jedoch ist das Schließelement asymmetrisch ausgebildet, derart, dass eine einem Verstellhebel der Regelvorrichtung zugewandte Seite einer kegelförmigen Mantelfläche des Schließelementes steiler als eine gegenüberliegende Seite ist, wobei sich die kegelförmige Mantelfläche an eine symmetrische, kreisförmige Mantelfläche des Schließelementes anschließt.Likewise, the patent specification DE 11 2015 005 440 B4 such a control device can be removed, with a closing element of the control device being designed in the manner of a truncated cone, but the closing element is designed asymmetrically in such a way that a side of a conical lateral surface of the closing element which faces an adjusting lever of the regulating device is steeper than an opposite side, with the conical lateral surface advancing a symmetrical, circular lateral surface of the closing element connects.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers bereitzustellen, welche insbesondere erlaubt mit Hilfe eines Schließelementes eine Durchströmung eines Strömungsquerschnitts eines Umgehungskanals weitestgehend unabhängig von einer Durchströmung eines Strömungsquerschnitts einer zwischen zwei Spiralkanälen ausgebildete Durchströmöffnung zu gestalten.The object of the present invention is to provide an improved control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger, which in particular allows flow through a flow cross section of a bypass channel to be configured largely independently of flow through a flow cross section of a flow opening formed between two spiral channels with the aid of a closing element.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 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 . Advantageous configurations with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers, weist eine Schließeinrichtung umfassend ein Schließelement und einen Elementhebel auf, wobei die Schließeinrichtung um eine Drehachse verschwenkbar ist. Das Schließelement ist zum Öffnen und Schließen eines ersten Strömungsquerschnitts des Abgasführungsabschnitts ausgebildet, wobei der erste Strömungsquerschnitt in einer zwischen einem ersten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts und einem zweiten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts liegenden Trennwand ausgebildet ist. Der Abgasführungsabschnitt weist einen zweiten Strömungsquerschnitt auf, welcher einem im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Umgehungskanal zugeordnet ist, welcher zur Umgehung einer Anströmung eines im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Turbinenrades ausgeführt ist. Das Schließelement besitzt einen ersten Elementabschnitt zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts und einen zweiten Elementabschnitt, welcher zur Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts nutzbar ist. Der erste Elementabschnitt weist einen vom zweiten Elementabschnitt abgewandt ausgebildeten ersten Elementteilabschnitt mit einem ersten Elementquerschnitt und einen dem zweiten Elementabschnitt zugewandt ausgebildeten zweiten Elementteilabschnitt mit einem zweiten Elementquerschnitt auf. Erfindungsgemäß besitzt der zweite Elementteilabschnitt einen bezogen auf eine Längsachse des Schließelementes in radialer Richtung symmetrischen zweiten Elementquerschnitt, und der erste Elementteilabschnitt ist von einer virtuellen Umhüllenden, welche einen dem zweiten Elementquerschnitt entsprechenden Querschnitt aufweist, zumindest umfasst, wobei die virtuelle Umhüllende in ihrer Längserstreckung einen Krümmungsradius bezogen auf die Drehachse aufweist. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass ausgehend von dem den symmetrisch ausgebildeten zweiten Elementquerschnitt aufweisenden zweiten Elementteilabschnitt der erste Elementteilabschnitt zur Realisierung einer Durchströmung des zweiten Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals weitestgehend unabhängig von einer Durchströmung des ersten Strömungsquerschnitts der Durchströmöffnung, welcher zwischen den beiden Spiralkanälen ausgebildet ist, die virtuelle Umhüllende, welche den zweiten Elementteilabschnitt zumindest umfasst, eine variable Gestaltung des zweiten Elementteilabschnitts erlaubt, der einem gewünschten Betrieb des Abgasturboladers, und somit eines mit dem Abgasturbolader verbundenen Betriebsaggregates, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, angepasst ist.A control device according to the invention for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger has a locking device comprising a locking element and an element lever, the locking device being pivotable about an axis of rotation. The closing element is designed to open and close a first flow cross section of the exhaust gas guide section, the first flow cross section being formed in a partition wall located between a first spiral channel of the exhaust gas guide section and a second spiral channel of the exhaust gas guide section. The exhaust gas routing section has a second flow cross section, which is assigned to a bypass channel formed in the exhaust gas routing section, which is designed to bypass an inflow of a turbine wheel formed in the exhaust gas routing section. The closing element has a first element section for closing the first flow cross section and a second element section which can be used to close the second flow cross section. The first element section has a first element section which faces away from the second element section and has a first element cross section, and a second element section which faces the second element section and has a second element cross section. According to the invention, the second element section has a second element cross section that is symmetrical in the radial direction in relation to a longitudinal axis of the closing element, and the first element section is at least surrounded by a virtual envelope, which has a cross section corresponding to the second element cross section, the virtual envelope having a radius of curvature in its longitudinal extent based on the axis of rotation. The advantage can be seen in the fact that starting from the second element having the symmetrically formed second element cross section section of the first element section for realizing a flow through the second flow cross section of the bypass channel largely independently of a flow through the first flow cross section of the flow opening, which is formed between the two spiral channels, the virtual envelope, which at least encompasses the second element section, allows a variable design of the second element section , which is adapted to a desired operation of the exhaust gas turbocharger and thus of an operating unit connected to the exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung besitzt der erste Elementteilabschnitt einen bezogen auf die Längsachse variablen ersten Elementquerschnitt. Das heißt mit anderen Worten, dass der erste Elementquerschnitt entlang der Längsachse des Schließelementes variabel, das heißt unterschiedlich ausgebildet ist. Mit Hilfe dieses über die Längsachse veränderlichen Elementquerschnittes besteht die Möglichkeit auf einfache Weise eine gewünschte Öffnungs- und Schließcharakteristik des zweiten Strömungsquerschnittes zu realisieren. In one embodiment of the control device according to the invention, the first partial element section has a first element cross section that is variable in relation to the longitudinal axis. In other words, this means that the first element cross-section is variable along the longitudinal axis of the closing element, ie is designed differently. With the help of this variable element cross section along the longitudinal axis, it is possible to easily implement a desired opening and closing characteristic of the second flow cross section.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist der Querschnitt der virtuellen Umhüllenden kreisförmig ausgebildet. Dies bedingt einen kreisförmigen zweiten Strömungsquerschnitt, wobei ein kreisförmiger Querschnitt gegenüber einem nichtkreisförmigen Querschnitt einfacher abgedichtet werden kann, da Verzüge des Schließelementes aufgrund von hohen Temperaturen des umströmenden Abgases über den rotationsförmigen Querschnitt gleich sind. Ein weiterer Vorteil des kreisförmigen Querschnitts ist in einer einfacheren und somit kostengünstigeren Bearbeitung des Abgasführungsabschnitts zu sehen.In a further embodiment of the control device according to the invention, the cross section of the virtual envelope is circular. This requires a circular second flow cross-section, with a circular cross-section being easier to seal than a non-circular cross-section since distortions of the closing element due to high temperatures of the exhaust gas flowing around are the same over the rotational cross-section. A further advantage of the circular cross-section can be seen in the simpler and thus more cost-effective processing of the exhaust-gas routing section.

Zur verbesserten Abdichtung der beiden Spiralkanäle gegeneinander im geschlossenen Zustand weist der erste Elementabschnitt einen Trennabschnitt auf, welcher zumindest teilweise komplementär zum ersten Strömungsquerschnitt ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass zumindest der Teil des Trennabschnitts, welcher im geschlossenen Zustand der Regelvorrichtung in dem ersten Strömungsquerschnitt angeordnet ist, komplementär zum ersten Strömungsquerschnitt ausgebildet ist.For improved sealing of the two spiral ducts against one another in the closed state, the first element section has a separating section which is at least partially designed to be complementary to the first flow cross section. In other words, this means that at least that part of the separating section which is arranged in the first flow cross section when the control device is in the closed state is designed to be complementary to the first flow cross section.

In einer weiteren, wesentlichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung weist der erste Elementteilabschnitt einen gegenüber einer Grundfläche erhabenen Elementbesatz auf. Mit Hilfe des Elementbesatzes lässt sich auf einfache Weise der erste Elementquerschnitt des ersten Elementteilabschnitts verändern, wobei die Öffnungs- und Schließcharakteristik der Regelvorrichtung bezüglich dem zweiten Strömungsquerschnitt auf einfache Weise verändert und einem gewünschten Betriebsverhalten angepasst werden kann.In a further, essential embodiment of the control device according to the invention, the first partial element section has an element covering that is raised relative to a base area. The first element cross-section of the first partial element section can be easily changed with the aid of the element trimming, wherein the opening and closing characteristics of the control device with respect to the second flow cross-section can be easily changed and adapted to a desired operating behavior.

Zur weiteren Differenzierung der Öffnungs- und Schließcharakteristik der Regelvorrichtung bezüglich dem zweiten Strömungsquerschnitt weist der erste Elementteilabschnitt zumindest zwei Elementbesätze auf.For further differentiation of the opening and closing characteristics of the control device with respect to the second flow cross section, the first partial element section has at least two element trimmings.

Sofern eine Besatzfläche des Elementbesatzes an ihrem der Grundfläche zugewandt ausgebildeten Rand bezogen auf die Längsachse tangential gekrümmt ausgebildet ist, können Strömungsabrisse am ersten Elementteilabschnitt vermieden werden.If an edging surface of the element edging is curved tangentially in relation to the longitudinal axis at its edge facing the base area, flow separations on the first partial element section can be avoided.

Der Elementbesatz selbst kann insbesondere großzügig verrundet ausgebildet sein, damit ein Verklemmen des Schließelementes verhindert werden kann, oder mit anderen Worten eine Klemmgefahr des Schließelementes im Abgasführungsabschnitt reduziertw erden kann. Des Weiteren lassen sich damit unerwünschte strömungsakustische Phänomene unterbinden.The element edging itself can in particular be generously rounded so that the closing element can be prevented from jamming, or in other words the risk of the closing element becoming jammed in the exhaust gas routing section can be reduced. Furthermore, unwanted flow-acoustic phenomena can be prevented.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist der Elementbesatz höchstens identisch mit einer Grenzmantelfläche der virtuellen Umhüllenden, und/oder innerhalb der virtuellen Umhüllenden, welche hohlzylindrisch ausgeführt ist, ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die virtuelle Umhüllende die Grenzmantelfläche als ihre Mantelfläche aufweist, über die der Elementbesatz nicht hinausragend ausgebildet werden darf. Dies dient einem gesicherten Betriebsverhalten des Abgasturboladers, da bei einer Änderung der Position des Schließelementes eine Kollision des Schließelementes mit dem Abgasführungsabschnitt vermieden werden kann.In a further embodiment of the control device according to the invention, the element trimming is at most identical to a border surface area of the virtual envelope and/or formed within the virtual envelope, which is designed as a hollow cylinder. In other words, this means that the virtual envelope has the lateral boundary surface as its lateral surface, beyond which the element facing must not be designed to protrude. This serves to ensure reliable operating behavior of the exhaust gas turbocharger, since a collision of the closing element with the exhaust gas routing section can be avoided when the position of the closing element changes.

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 einer perspektivischen Ansicht einen Schnitt entlang einer Schnittebene durch einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit einer Regelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 in einer perspektivischen Darstellung eine Schließeinrichtung einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung,
3 in einer Seitenansicht die Schließeinrichtung in einer Öffnungsposition,
4 in einer Draufsicht ein Schließelement der Schließeinrichtung gem. 3 in der Öffnungsposition,
5 in einer perspektivischen Darstellung die Schließeinrichtung gemäß 2 mit einer virtuellen Umhüllenden,
6 in einer Seitenansicht die Schließeinrichtung gem. 5,
7 in einer weiteren perspektivischen Darstellung die Schließeinrichtung gem. 2,
8 in einem Schwenkwinkel-Öffnungsflächen-Diagramm eine Öffnungscharakteristik der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung und der Regelvorrichtung gem. dem Stand der Technik,
9 in einem Schnitt das Schließelement mit Isolinien bezogen auf einen ersten Strömungsquerschnitt, und
10 in einer Unteransicht das Schließelement mit Isolinien bezogen auf einen zweiten Strömungsquerschnitt.

Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and 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 in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. Identical reference symbols are assigned to elements that are the same or have the same function. Show it:

1 in a perspective view a section along a sectional plane through an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger with a control device according to the prior art,
2 in a perspective view a locking device of a control device according to the invention,
3 in a side view the locking device in an open position,
4 in a plan view a locking element of the locking device gem. 3 in the open position,
5 in a perspective view, the locking device according to 2 with a virtual envelope,
6 in a side view the locking device acc. 5 ,
7 in a further perspective view the locking device acc. 2 ,
8th in a swivel angle opening area diagram, an opening characteristic of the control device according to the invention and the control device according to the prior art,
9 in a section, the closing element with isolines based on a first flow cross section, and
10 in a view from below, the closing element with isolines based on a second flow cross section.

Ein gemäß 1 ausgebildeter erfindungsgemäßer 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.A according 1 The exhaust gas routing section 1 of an exhaust gas turbocharger 2 designed according to the invention, which can be flowed through, comprises an inlet channel 3 for the entry of a fluid flow into the exhaust gas routing section 1, generally exhaust gas from an internal combustion engine 7, a first spiral channel 4 and a second spiral channel 5 downstream of the inlet channel 3 for conditioning the flow and a not detailed one illustrated outlet channel downstream of the spiral channels 4, 5, through which the exhaust gas can escape from the exhaust gas guide section 1 in a targeted manner. Between the spiral ducts 4, 5 and the outlet duct, a wheel chamber, not shown in detail, is formed, in which a turbine wheel, not shown in detail, is rotatably accommodated.

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.The exhaust gas routing section 1 is connected to an exhaust manifold 6 of the internal combustion engine 7, so that the exhaust gas of the internal combustion engine 7 can enter the spiral ducts 4, 5 via the inlet duct 3 in order to act on the turbine wheel.

Zur Anpassung eines Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 2 an die Fluidströmung der Verbrennungskraftmaschine, und somit an die Verbrennungskraftmaschine, ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine Regelvorrichtung 8 zur Trennung und zur Verbindung des ersten Spiralkanals 4 und des zweiten Spiralkanals 5 angeordnet. Die Regelvorrichtung 8 weist eine Schließeinrichtung 9 umfassend ein Schließelement 10 und einen Elementhebel 11 auf, wobei der Elementhebel 11 zur Verschwenkung des Schließelementes 10 um einen Verschwenkwinkel ausgeführt ist.In order to adapt an operating behavior of the exhaust gas turbocharger 2 to the fluid flow of the internal combustion engine, and thus to the internal combustion engine, a control device 8 for separating and connecting the first spiral channel 4 and the second spiral channel 5 is arranged in the exhaust gas guide section 1 . The control device 8 has a closing device 9 comprising a closing element 10 and an element lever 11, the element lever 11 being designed for pivoting the closing element 10 by a pivoting angle.

Zur Trennung und zur Verbindung der beiden Spiralkanäle 4, 5 ist das Schließelement 10 in einer Durchströmöffnung 12, welche die beiden Spiralkanäle 4, 5 miteinander durchströmbar ausgebildet ist, angeordnet.For separating and connecting the two spiral channels 4, 5, the closing element 10 is arranged in a flow opening 12, which is designed so that the two spiral channels 4, 5 can flow through one another.

In einer ersten Position, der Schließposition des Schließelementes 10, wie sie in 1 dargestellt ist, sind die beiden Spiralkanäle 4, 5 vollständig voneinander getrennt durchströmbar, wobei die Durchströmöffnung 12 mit Hilfe des Schließelementes 10 vollständig geschlossen ist. Das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 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 10, as shown in 1 is shown, the two spiral channels 4, 5 can be flowed through completely separately from one another, with the flow opening 12 being completely closed with the aid of the closing element 10. The exhaust gas of the internal combustion engine flows through the two spiral channels 4 , 5 , a first part of the exhaust gas flowing through the first spiral channel 4 and a second part of the exhaust gas flowing through the second spiral channel 5 .

In einer zweiten Position des Schließelementes 10, welche nicht näher abgebildet ist, ist die Durchströmöffnung 12 vollständig geöffnet und Abgas kann aus dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 überströmen und vice versa. D. h., dass Abgas von dem einen Spiralkanal 4; 5 in den anderen Spiralkanal 5; 4 über die Durchströmöffnung 12, welche einen ersten Strömungsquerschnitt 13 aufweist, überströmen kann. Der erste Strömungsquerschnitt 13 ist in 3 erkennbar.In a second position of the closing element 10, which is not shown in detail, the flow opening 12 is fully open and exhaust gas can flow from the first spiral channel 4 into the second spiral channel 5 and vice versa. That is, exhaust gas from the one spiral channel 4; 5 into the other spiral channel 5; 4 can overflow via the flow opening 12, which has a first flow cross section 13. The first flow cross section 13 is in 3 recognizable.

Das Schließelement 10 ist zwischen der ersten Position und der zweiten Position in weitere Zwischenpositionen zu positionieren, so dass der erste Strömungsquerschnitt 13 einem entsprechenden Bedarfsfall zur Erzielung eines gemäß der durchströmenden Abgasmenge nach Möglichkeit bestmöglichen Wirkungsgrades des Abgasturboladers 2 anpassbar ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine degressive Öffnung des ersten Strömungsquerschnitts 13 ausgehend von der ersten Position, somit vom vollständig geschlossenen ersten Strömungsquerschnitt 13 ausgehend, in Richtung der zweiten Position, somit in Richtung eines vollständig geöffneten ersten Strömungsquerschnitts 13, vorteilhaft ist. Mit anderen Worten ist das Schließelement 10 eine degressive Öffnung des ersten Strömungsquerschnitts 13 herbeiführend ausgebildet. Das bedeutet, dass die Regelvorrichtung 8 eine degressive Öffnungscharakteristik zur Öffnung des ersten Strömungsquerschnitts 13 aufweist.The closing element 10 is to be positioned between the first position and the second position in further intermediate positions, so that the first flow cross section 13 can be adapted to a corresponding need to achieve the best possible efficiency of the exhaust gas turbocharger 2 according to the exhaust gas quantity flowing through. It has been found that a degressive opening of the first flow cross section 13 starting from the first position, i.e. starting from the completely closed first flow cross section 13, in the direction of the second position, i.e. in the direction of a completely open first flow cross section 13, is advantageous. In other words, the closing element 10 is designed to bring about a degressive opening of the first flow cross section 13 . This means that the control device 8 has a degressive opening characteristic for opening the first flow cross section 13 .

Das Schließelement 10 besitzt einen ersten Elementabschnitt 15 zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts 13 und einen zweiten Elementabschnitt 16, welcher zur Schließung eines im Abgasführungsabschnitt 1 ausgebildeten zweiten Strömungsquerschnitts 17 nutzbar ist.The closing element 10 has a first element section 15 for closing the first flow cross section 13 and a second element section 16, which can be used to close a second flow cross-section 17 formed in the exhaust-gas guide section 1.

Zur Herbeiführung einer zu bevorzugenden degressiven Öffnung des zweiten Strömungsquerschnitts 17 ist das Schließelement 10 eine topfformartige Außenkontur 14 aufweisend ausgestaltet.In order to bring about a preferably degressive opening of the second flow cross section 17 , the closing element 10 is designed to have a pot-shaped outer contour 14 .

Der zweite Strömungsquerschnitt 17 ist zur Umströmung des Turbinenrades vorgesehen. Das heißt mit anderen Worten, dass das durch den zweiten Strömungsquerschnitt 17 strömende Abgas am Turbinenrad vorbei geleitet wird und das Turbinenrad nicht von diesem durch den zweiten Strömungsquerschnitt 17 strömenden Abgas beaufschlagt wird. Der zweite Strömungsquerschnitt 17 ist in einem Umgehungskanal 18 ausgebildet, welcher auch üblicherweise als so genannter Wastegatekanal bezeichnet wird.The second flow cross section 17 is provided for flow around the turbine wheel. In other words, this means that the exhaust gas flowing through the second flow cross section 17 is routed past the turbine wheel and the turbine wheel is not acted upon by the exhaust gas flowing through the second flow cross section 17 . The second flow cross section 17 is formed in a bypass channel 18, which is also commonly referred to as a so-called wastegate channel.

Der erste Elementabschnitt 15 weist einen vom zweiten Elementabschnitt 16 abgewandt ausgebildeten ersten Elementteilabschnitt 19 und einen dem zweiten Elementabschnitt 16 zugewandt ausgebildeten zweiten Elementteilabschnitt 20 auf. Die Schließeinrichtung 9 ist um eine Drehachse 21 verschwenkbar ausgeführt.The first element section 15 has a first element section 19 which faces away from the second element section 16 and a second element section 20 which faces the second element section 16 . The locking device 9 is designed to be pivotable about an axis of rotation 21 .

Das in den 2 bis 7 und 9, 10 abgebildete Schließelement 10 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 besitzt ebenfalls eine annähernd topfformartige Außenkontur 14, jedoch ist erfindungsgemäß der erste Elementteilabschnitt 19 auf eine Längsachse 22 des Schließelementes 10 bezogen in radialer Richtung symmetrisch ausgebildet und der zweite Elementteilabschnitt 20 von einer virtuellen Umhüllenden 23, welche einen dem ersten Elementteilabschnitt 19 entsprechenden Querschnitt Q aufweist, umfasst. Die virtuelle Umhüllende 23 weist in ihrer Längserstreckung einen Krümmungsradius KR bezogen auf die Drehachse 21 auf, wie in den 5 und 6 illustriert ist.That in the 2 until 7 and 9 , 10 The illustrated closing element 10 of the control device 8 according to the invention also has an approximately pot-shaped outer contour 14, but according to the invention the first element section 19 is embodied symmetrically in the radial direction in relation to a longitudinal axis 22 of the closing element 10 and the second element section 20 is surrounded by a virtual envelope 23, which has one of the first Element section 19 has a corresponding cross-section Q, includes. In its longitudinal extent, the virtual envelope 23 has a radius of curvature KR relative to the axis of rotation 21, as in FIGS 5 and 6 is illustrated.

Der erste Elementteilabschnitt 19 ist kreisförmig ausgeführt, somit ist die virtuelle Umhüllende 23 in Form eines gekrümmten Hohlzylinders ausgebildet. Der Krümmungsradius KR ist auf die Drehachse 21 bezogen, damit ein Kontakt des Schließelementes 10 während der Bewegung der Schließeinrichtung 9 vermieden ist. Die virtuelle Umhüllende 23 ist nicht zwingend koaxial mit dem zweiten Elementabschnitt 16 ausgebildet.The first partial element section 19 is circular, so the virtual envelope 23 is designed in the form of a curved hollow cylinder. The radius of curvature KR is related to the axis of rotation 21 so that contact between the closing element 10 and the movement of the closing device 9 is avoided. The virtual envelope 23 is not necessarily formed coaxially with the second element section 16 .

Innerhalb der virtuellen Umhüllenden 23 kann das Schließelement 10 in Abhängigkeit von einer zu erzeugenden Öffnungscharakteristik bevorzugt ausgebildet sein. Der zweite Elementteilabschnitt 20 dient einer gesicherten Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts 17. Der erste Elementteilabschnitt 19 dient einer gesicherten Schließung des ersten Strömungsquerschnitts 13, die durch einen Kontakt eines Elementbodens 24 des Schließelementes 10 mit einer Trennwand 25 des Abgasführungsabschnitts 1, die die beiden Spiralkanäle 4, 5 trennt, realisiert werden kann.Within the virtual envelope 23, the closing element 10 can be preferably formed depending on an opening characteristic to be generated. The second partial element section 20 is used for a secure closure of the second flow cross section 17. The first partial element section 19 is used for a secure closure of the first flow cross section 13, which is achieved by contact of an element base 24 of the closing element 10 with a partition wall 25 of the exhaust gas guide section 1, which separates the two spiral channels 4, 5 separates, can be realized.

Die Außenkontur 14 des Schließelementes 10 ist zur Realisierung einer bestimmten zu bevorzugenden Schließ- und Öffnungscharakteristik der Regelvorrichtung 8 ausgeführt. The outer contour 14 of the closing element 10 is designed to implement a specific closing and opening characteristic of the control device 8 that is to be preferred.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der erste Elementteilabschnitt 19 bezogen auf die Längsachse 22 einen ersten Elementbesatz 26 und einen zweiten Elementbesatz 27, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel spiegelsymmetrisch zur Längsachse 22 ausgebildet sind. Diese Symmetrie, überhaupt jede Symmetrie der beiden Elementbesätze 26, 27, ist nicht zwingend erforderlich, kann jedoch in Abhängigkeit von bspw. einer Form der Spiralkanäle 4, 5 Vorteile mit sich bringen.In the present exemplary embodiment, the first partial element section 19 has a first element stocking 26 and a second element stocking 27 in relation to the longitudinal axis 22 , which are mirror-symmetrical to the longitudinal axis 22 in the present exemplary embodiment. This symmetry, in fact any symmetry of the two element trimmings 26, 27, is not absolutely necessary, but can bring advantages depending on, for example, a shape of the spiral channels 4, 5.

Ein dem zweiten Elementteilabschnitt 20 zugewandt ausgebildeter Besatzteil 28 des ersten Elementteilabschnitts 19 ist quasi ein Teil der virtuellen Umhüllenden 23, ist mit diesem Teil äquivalent ausgeführt. Bevorzugt ist ein an den zweiten Elementteilabschnitt 20 angrenzender Elementteil 29 des ersten Elementteilabschnitts 19 bündig mit dem zweiten Elementteilabschnitt 20 ausgeführt, damit an einem zwischen den beiden Elementteilabschnitten 19, 20 ausgebildeten Übergang 30 keine Verwirbelungen der Abgasströmung aufgrund einer Stufe des Übergangs 30 entstehen können.A trimming part 28 of the first partial element section 19 which is designed to face the second partial element section 20 is, as it were, a part of the virtual envelope 23 and is designed to be equivalent to this part. Preferably, an element part 29 of the first element part section 19 adjoining the second element part section 20 is flush with the second element part section 20, so that no turbulence in the exhaust gas flow can occur at a transition 30 formed between the two element part sections 19, 20 due to a step of the transition 30.

Vorteilhaft sind die Elementbesätze 26, 27, welche erhaben gegenüber einer Grundfläche 31 des ersten Elementteilabschnitts 19 sind, mit Hilfe von Radien R mit der Grundfläche 31 verbunden. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Besatzfläche 32 des Elementbesatzes 26; 27, die eine Oberfläche des Elementbesatzes 26; 27 bildet, eine tangentiale Krümmung an ihrem der Grundfläche 31 zugewandt ausgebildeten Rand 33 besitzt. So kann ein Abreißen der Abgasströmung vermieden werden.The element facings 26, 27, which are raised relative to a base area 31 of the first partial element section 19, are advantageously connected to the base area 31 with the aid of radii R. In other words, this means that a facing surface 32 of the element facing 26; 27, one surface of the element covering 26; 27 forms, has a tangential curvature at its edge 33 facing the base 31 . In this way, a stalling of the exhaust gas flow can be avoided.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das gasförmige Fluid, welches hier beispielhaft als Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 genannt ist, auch ein anderes gasförmiges Fluid sein könnte, das von einem von der Verbrennungskraftmaschine 7 abweichend ausgebildeten, mit dem Abgasturbolader 2 durchströmbar verbundenen Betriebsaggregat geliefert wird.At this point it should be mentioned that the gaseous fluid, which is mentioned here as an example as the exhaust gas of the internal combustion engine 7, could also be another gaseous fluid that is supplied by an operating unit that is designed differently from the internal combustion engine 7 and is connected to the exhaust gas turbocharger 2 so that it can flow through.

Das Schließelement 10 ist an dem Elementhebel 11 aufgenommen. Der Elementhebel 11 weist einen Elementarm 34 und eine Elementwelle 35 auf, wobei die Elementwelle 35 die Drehachse 21 besitzt. Das Schließelement 10 ist am Elementarm 34 fixiert, wobei es starr am Elementarm 34 oder minimal bewegbar am Elementarm 34 aufgenommen sein kann. Der Elementarm 34 legt einen Verschwenkradius des Schließelementes 10 relativ zur Drehachse 21 fest.The closing element 10 is accommodated on the element lever 11 . The element lever 11 has an element arm 34 and an element shaft 35, the element shaft 35 has the axis of rotation 21 . The closing element 10 is fixed to the element arm 34, whereby it can be accommodated rigidly on the element arm 34 or minimally movable on the element arm 34. The element arm 34 defines a pivoting radius of the closing element 10 relative to the axis of rotation 21 .

Zwischen den beiden Elementbesätzen 26, 27 ist ein Trennabschnitt 36 ausgebildet, welcher einem sich in axialer Richtung entlang der Längsachse 22 erstreckenden Elementabschnitt 37 des ersten Elementabschnitts 15 zugeordnet ist. Er ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Dichtelement ausgeführt, das heißt, dass er sich um den ersten Elementabschnitt 15 ausgehend von dem zweiten Elementabschnitt 16 erstreckt, wie es mit Hilfe des Pfeiles P in 3 angedeutet ist. So kann zuverlässig eine bestmögliche Dichtheit der einzelnen Spiralkanäle 4, 5 bezüglich eines Überströmens im geschlossenen Zustand der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 erzielt werden.A separating section 36 is formed between the two element facings 26 , 27 , which is associated with an element section 37 of the first element section 15 extending in the axial direction along the longitudinal axis 22 . In the present exemplary embodiment, it is designed as a sealing element, which means that it extends around the first element section 15, starting from the second element section 16, as indicated by the arrow P in 3 is indicated. In this way, the best possible tightness of the individual spiral channels 4, 5 with regard to an overflow can be reliably achieved in the closed state of the control device 8 according to the invention.

In 8 ist in einem Schwenkwinkel-Öffnungsflächen-Diagramm, oder mit anderen Worten in einem φ - A-Diagramm eine Öffnungscharakteristik der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 und der Regelvorrichtung 8 gem. dem Stand der Technik abgebildet, wobei cp ein normierter Schwenkwinkel des Schließelementes 10 und A einen in Abhängigkeit des Schwenkwinkels cp normierten Wert eines freien Strömungsquerschnitts des ersten Strömungsquerschnitts 13 und des zweiten Strömungsquerschnitts 17 kennzeichnet. Der Schwenkwinkel φ mit einem Wert 0 entspricht der Schließposition des Schließelementes 10 sowohl des ersten Strömungsquerschnitts 13 als auch des zweiten Strömungsquerschnitts 17. Mit zunehmendem Wert des Schwenkwinkels cp nimmt der Wert A des ersten Strömungsquerschnitts 13 gemäß seiner mit Hilfe der Elementbesätze 26, 27 gebildeten Außenkontur 14 zu. Ebenso nimmt selbstredend der Wert A des zweiten Strömungsquerschnitts 17 zu.In 8th an opening characteristic of the control device 8 according to the invention and the control device 8 according to the prior art is shown in a pivot angle-opening area diagram, or in other words in a φ - A diagram, where cp is a normalized pivot angle of the closing element 10 and A is an in Dependence of the swivel angle cp characterizes a normalized value of a free flow cross section of the first flow cross section 13 and of the second flow cross section 17 . The pivoting angle φ with a value of 0 corresponds to the closed position of the closing element 10 of both the first flow cross section 13 and the second flow cross section 17. With an increasing value of the pivoting angle cp, the value A of the first flow cross section 13 increases according to its outer contour formed with the help of the element trimmings 26, 27 14 to. Of course, the value A of the second flow cross section 17 also increases.

Eine erste Linie ES1_1 stellt den Wert A des ersten Strömungsquerschnitts 13 über dem Schwenkwinkel cp des Schließelementes 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel dar. Eine zweite Linie ES1_2 stellt den Wert A des ersten Strömungsquerschnitts 13 über dem Schwenkwinkel cp eines Schließelementes 10 gemäß dem Stand der Technik dar. A first line ES1_1 represents the value A of the first flow cross section 13 over the pivot angle cp of the closing element 10 according to the exemplary embodiment. A second line ES1_2 represents the value A of the first flow cross section 13 over the pivot angle cp of a closing element 10 according to the prior art.

Eine dritte Linie ES2_1 stellt den Wert A des zweiten Strömungsquerschnitt 17 dar, welche mit Hilfe des Schließelementes 10 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 erzielbar ist. Im Vergleich dazu stellt eine vierte Linie ES2_2 den Wert A des zweiten Strömungsquerschnitt 17 dar, welche mit Hilfe des Schließelementes 10 der Regelvorrichtung 8 gemäß dem Stand der Technik erzielbar ist, wobei das Schließelement 10 dem Schließelement 10 zur Herbeiführung der zweiten Linie ES1_2 entspricht.A third line ES2_1 represents the value A of the second flow cross section 17, which can be achieved with the aid of the closing element 10 of the control device 8 according to the invention. In comparison, a fourth line ES2_2 represents the value A of the second flow cross section 17, which can be achieved using the closing element 10 of the control device 8 according to the prior art, with the closing element 10 corresponding to the closing element 10 for bringing about the second line ES1_2.

In den 9 und 10 sind Isolinien I auf dem Schließelement 10 eingezeichnet, bezogen auf den ersten Strömungsquerschnitt 13 bzw. auf den zweiten Strömungsquerschnitt 17. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Isolinie I eine Stellung des Schließelementes 10 bei einem bestimmten Schwenkwinkel φ kennzeichnet, wobei in 9 sich die Isolinien I auf den ersten Strömungsquerschnitt 13 beziehen, somit auf den zwischen den beiden Spiralkanälen 4, 5 freigegebenen Strömungsquerschnitt. In 10 kennzeichnen die Isolinien I den freigegebenen zweiten Strömungsquerschnitt 17, welcher dem freien Strömungsquerschnitt des Umgehungskanals 18 entspricht. Es ist erkennbar, dass mit Hilfe der Elementbesätze 26, 27 ein gewünschter freier Strömungsquerschnitt des Umgehungskanals 18 erzielbar ist, bei nahezu unverändert freigegebenem ersten Strömungsquerschnitt 13.In the 9 and 10 isolines I are drawn on the closing element 10 in relation to the first flow cross section 13 and the second flow cross section 17. In other words, this means that an isoline I characterizes a position of the closing element 10 at a specific pivoting angle φ, with 9 the isolines I relate to the first flow cross section 13, thus to the flow cross section released between the two spiral channels 4, 5. In 10 the isolines I indicate the released second flow cross section 17, which corresponds to the free flow cross section of the bypass channel 18. It can be seen that a desired free flow cross section of the bypass channel 18 can be achieved with the aid of the element trimmings 26, 27, with the first flow cross section 13 being released almost unchanged.

Die einzelnen Isolinien I in 10 kennzeichnen jeweils einen ersten Elementquerschnitt EQ1 des ersten Elementteilabschnitts 19 des Schließelementes 10, welcher entlang der Längsachse 22 variabel ausgeführt ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der erste Elementquerschnitt EQ1 des ersten Elementteilabschnitts 19, welcher quer, insbesondere senkrecht zur Längsachse 22 ausgebildet ist, veränderlich oder mit anderen Worten variabel, somit nicht konstant ist.The individual isolines I in 10 each indicate a first element cross section EQ1 of the first element section 19 of the closing element 10, which is variable along the longitudinal axis 22. In other words, this means that the first element cross section EQ1 of the first partial element section 19, which is formed transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal axis 22, is changeable or, in other words, variable, and is therefore not constant.

Der zweite Elementteilabschnitt 20 weist einen entlang der Längsachse 22 konstant ausgebildeten zweiten Elementquerschnitt EQ 2 auf.The second partial element section 20 has a second element cross section EQ 2 that is constant along the longitudinal axis 22 .

Das asymmetrisch ausgebildete Schließelement 10 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 lässt eine Öffnung und Schließung des Umgehungskanals 18 zu, die eine breitere Varianz des effektiv freigegebenen Strömungsquerschnitts erlaubt, als es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der Wert A des zweiten Strömungsquerschnitts 17 bei nahezu gleichbleibendem Wert A des ersten Strömungsquerschnitts 13 insbesondere mit Hilfe der Elementbesätze 26, 27 in einem breiten Wertespektrum verändert werden kann.The asymmetrically designed closing element 10 of the control device 8 according to the invention allows the bypass channel 18 to be opened and closed, which allows a wider variance in the effectively released flow cross section than is known from the prior art. In other words, this means that the value A of the second flow cross section 17 can be changed over a wide range of values while the value A of the first flow cross section 13 remains almost the same, in particular with the aid of the element trimmings 26 , 27 .

Die virtuelle Umhüllende 23 bildet hierzu einen virtuellen Gestaltungsraum des ersten Elementabschnitts 15, welcher einen kreisförmigen zweiten Strömungsquerschnitt 17 erlaubt. Der asymmetrisch ausgebildete erste Elementteilabschnitt 19 führt zu einem im größeren Umfang optimierbaren Öffnungsverhalten des Schließelementes 10 bezüglich des Umgehungskanals 18. Das heißt mit anderen Worten, dass über einem weiten Öffnungsbereich ein verstärkt degressiver Verlauf der dritten Linie ES2_1 realisierbar ist.For this purpose, the virtual envelope 23 forms a virtual design space of the first element section 15 which allows a circular second flow cross section 17 . The asymmetrically designed first partial element section 19 leads to an opening behavior of the closing element 10 that can be optimized to a greater extent with respect to the bypass channel 18. In other words, this means that over a wide opening range rich a more degressive course of the third line ES2_1 can be realized.

Der zweite Elementteilabschnitt 20 fungiert als Dichtelement bezüglich des Abgasführungsabschnitts 1. Ein kreisförmiger Querschnitt, wie ihn der zweite Elementteilabschnitt 20 besitzt, weist ein gegenüber einem nichtkreisförmigen Querschnitt verbessertes Dichtverhalten auch bei, aufgrund der hohen Temperaturen des Abgases vorliegendem Verformungsverhalten des Schließelementes 10 auf.The second partial element section 20 acts as a sealing element with respect to the exhaust gas guide section 1. A circular cross section, such as that of the second partial element section 20, has improved sealing behavior compared to a non-circular cross section, also with the deformation behavior of the closing element 10 due to the high temperatures of the exhaust gas.

Grundsätzlich können die beiden Elementbesätze 26, 27 spiegelsymmetrisch bezogen auf den Trennabschnitt 36 ausgeführt sein, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, würde jedoch in Abhängigkeit der Form der Spiralkanäle 4, 5 zu einem bevorzugten Betrieb des Abgasturboladers 2 sowie des Betriebsaggregates führen können. Liegen bspw. symmetrisch ausgeführte Spiralkanäle 4, 5 vor, so könnten bevorzugt die Elementbesätze 26, 27 ebenfalls symmetrisch ausgeführt sein. Sind die beiden Spiralkanäle 4,5 asymmetrisch ausgeführt, könnte eine Asymmetrie der Elementbesätze 26, 27 vorteilhaft sein. Dies ist abhängig von dem gewünschten Betriebsverhalten des Abgasturboladers 2. Zwingend notwendig ist, dass die beiden Elementbesätze 26, 27 höchstens identisch mit einer Grenzmantelfläche 39 der virtuellen Umhüllenden 23 sind, oder innerhalb der virtuellen Umhüllenden 23, welche hohlzylindrisch ausgeführt ist, liegen.In principle, the two element trimmings 26, 27 can be mirror-symmetrical in relation to the separating section 36, but this is not absolutely necessary, but would lead to preferred operation of the exhaust gas turbocharger 2 and the operating unit depending on the shape of the spiral channels 4, 5. If, for example, symmetrically designed spiral channels 4, 5 are present, the element trimmings 26, 27 could preferably also be designed symmetrically. If the two spiral channels 4.5 are designed asymmetrically, an asymmetry of the element trimmings 26, 27 could be advantageous. This depends on the desired operating behavior of the exhaust gas turbocharger 2. It is imperative that the two element trimmings 26, 27 are at most identical to a boundary surface area 39 of the virtual envelope 23, or lie within the virtual envelope 23, which is hollow-cylindrical.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehr als zwei Elementbesätze ausgebildet. Die Anzahl der Elementbesätze 26, 27 ist somit variabel und von den Anforderungen an das Betriebsverhalten des Abgasturboladers 2 abhängig.In an exemplary embodiment that is not shown in more detail, more than two element trimmings are formed. The number of element trimmings 26, 27 is therefore variable and dependent on the requirements for the operating behavior of the exhaust gas turbocharger 2.

In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt Q der virtuellen Umhüllenden 23 nicht kreisförmig ausgeführt. Das bedeutet, dass ebenfalls der zweite Elementquerschnitt EQ2 nicht kreisförmig, sondern dem Querschnitt Q entsprechend ausgebildet ist.In a further exemplary embodiment, which is not shown in detail, the cross section Q of the virtual envelope 23 is non-circular. This means that the second element cross section EQ2 is also not circular, but is designed to correspond to the cross section Q.

Zur Bewegbarkeit des Schließelementes 10, und somit der Regelvorrichtung 8, ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine zylinderartig ausgebildete Öffnung 38 ausgestaltet, wie sie in 1 abgebildet ist, in welcher die Elementwelle 35 rotierbar um die Drehachse 21, welche einer Längsachse der Elementwelle 35 entspricht, aufgenommen ist. Der zwischen der Elementwelle 35 und dem Schließelement 10 angeordnete Elementarm 34 somit dient der Verbindung des Schließelementes 10 mit der Elementwelle 35, so dass das Schließelement 10 durch ein einfaches Verdrehen der Elementwelle 35 verschwenkt werden kann.For the mobility of the closing element 10, and thus the control device 8, a cylinder-like opening 38 is designed in the exhaust gas guide section 1, as shown in 1 is shown, in which the element shaft 35 is rotatably about the axis of rotation 21, which corresponds to a longitudinal axis of the element shaft 35, was added. The element arm 34 arranged between the element shaft 35 and the closing element 10 thus serves to connect the closing element 10 to the element shaft 35 so that the closing element 10 can be pivoted by simply rotating the element shaft 35 .

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 8 einem gekoppelten Öffnen und Schließen des ersten Strömungsquerschnitts 13 und des zweiten Strömungsquerschnitts 17. Ebenso könnte sie auch nur zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungsquerschnitts 13, somit unabhängig von einem Öffnen und Schließen des zweiten Strömungsquerschnitts 17 ausgebildet sein.In the present exemplary embodiment, the control device 8 according to the invention is used for coupled opening and closing of the first flow cross section 13 and the second flow cross section 17. It could also just be designed to open and close the first flow cross section 13, i.e. independently of opening and closing the second flow cross section 17 .

Bezugszeichenlistereference list

11: Abgasführungsabschnittexhaust routing section
22: Abgasturboladerexhaust gas turbocharger
33: Eintrittskanalentry channel
44: Erster SpiralkanalFirst spiral canal
55: Zweiter SpiralkanalSecond spiral canal
66: Abgaskrümmerexhaust manifold
77: Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
88th: Regelvorrichtungcontrol device
99: Schließeinrichtunglocking device
1010: Schließelementclosing element
1111: Elementhebelelement lever
1212: Durchströmöffnungflow opening
1313: Erster StrömungsquerschnittFirst flow cross-section
1414: Außenkonturouter contour
1515: Erster ElementabschnittFirst element section
1616: Zweiter ElementabschnittSecond element section
1717: Zweiter StrömungsquerschnittSecond flow cross section
1818: Umgehungskanalbypass channel
1919: Erster ElementteilabschnittFirst element section
2020: Zweiter ElementteilabschnittSecond element section
2121: Drehachseaxis of rotation
2222: Längsachselongitudinal axis
2323: Virtuelle UmhüllendeVirtual Envelopes
2424: Elementbodenelement bottom
2525: Trennwandpartition wall
2626: Erster ElementbesatzFirst element stock
2727: Zweiter ElementbesatzSecond set of elements
2828: Besatzteiltrimmings
2929: Elementteilelement part
3030: Übergangcrossing
3131: GrundflächeFloor space
3232: Besatzflächetrimming area
3333: Randedge
3434: Elementarmelemental
3535: Elementwelleelement wave
3636: Trennabschnittseparation section
3737: Elementabschnittelement section
3838: Öffnungopening
3939: Grenzmantelflächesurface area
AA: Wertvalue
II: Isolinieisoline
PP: PfeilArrow
EQ1EQ1: Erster ElementquerschnittFirst element cross section
EQ2EQ2: Zweiter ElementquerschnittSecond element cross-section
ES1_1ES1_1: Erste Liniefirst line
ES2_1ES2_1: Zweite Liniesecond line
ES1_2ES1_2: Dritte Liniethird line
ES2_2ES2_2: Vierte Liniefourth line
KRKR: Krümmungsradiusradius of curvature
QQ: Querschnittcross-section
RR: Radiusradius
φφ: Schwenkwinkelswivel angle

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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DE 112015005440 B4 [0005]

Claims

Control device for an exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger, the control device (8) having a closing device (9) comprising a closing element (10) and an element lever (11), the closing device (9) being pivotable about an axis of rotation (21), and the closing element (10) is designed to open and close a first flow cross section (13) of the exhaust gas guide section (1), the first flow cross section (13) being in a position between a first spiral channel (4) of the exhaust gas guide section (1) and a second spiral channel (5) of the partition wall (25) lying on the exhaust gas guide section (1), and wherein the exhaust gas guide section (1) has a second flow cross section (17) which is assigned to a bypass channel (18) formed in the exhaust gas guide section (1) and which is used to bypass an inflow of a gas in the exhaust gas guide section (1) trained turbine wheel is executed, and wherein the closing element (10) has a first th element section (15) for closing the first flow cross section (13) and a second element section (16) which can be used to close the second flow cross section (17), and wherein the first element section (15) faces away from the second element section (16). first element section (19) with a first element cross-section (EQ1) and a second element section (20) which is designed to face the second element section (16) and has a second element cross-section (EQ2), characterized in that the second element section (20) has a a longitudinal axis (22) of the closing element (10) has a second element cross-section (EQ2) which is symmetrical in the radial direction, and the first partial element section (19) has a virtual envelope (23) which has a cross-section (Q) corresponding to the second element cross-section (EQ2). Is at least included, wherein the virtual envelope (23) in its longitudinal extent ung has a radius of curvature (KR) based on the axis of rotation (21).

control device claim 1 , characterized in that the first partial element section (19) has a variable first element cross-section (EQ1) in relation to the longitudinal axis (22) in the axial and/or radial direction.

control device claim 1 or 2 , characterized in that the cross section (Q) of the virtual envelope (23) is circular.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the first element section (15) has a separating section (36) which is at least partially designed to be complementary to the first flow cross-section (13).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the first partial element section (19) has an element facing (26; 27) which is raised relative to a base area (31).

control device claim 5 , characterized in that the first partial element section (19) has at least two element trimmings (26, 27).

control device claim 6 , characterized in that the element trimmings (26, 27) are mirror-symmetrical to a longitudinal axis (22) of the closing element (10).

Control device according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that an edging surface (32) of the element edging (26; 27) is tangentially curved at its edge (33) facing the base surface (31) relative to the longitudinal axis (22).

Control device according to one of Claims 5 until 8th characterized in that the element trimming (26; 27) is at most identical to a boundary surface (39) of the virtual envelope (23) and/or is formed within the virtual envelope (23), which is hollow-cylindrical.