-
OUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
-
Die vorliegende Offenbarung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anm. SN. 631275,711, eingereicht am 4. November 2021, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
-
GEBIET DER OFFENBARUNG
-
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Einlasssystem, das einen Turbolader mit geteiltem Spiralgehäuse beinhaltet, der eine variable Turbinengeometrie aufweist.
-
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDS DER TECHNIK
-
Turbolader nehmen Abgase von einem Verbrennungsmotor auf und liefern Druckluft an den Verbrennungsmotor. Turbolader erhöhen die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors, senken den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors und/oder reduzieren die von dem Verbrennungsmotor erzeugten Emissionen. Die Zufuhr von Druckluft an den Verbrennungsmotor durch den Turbolader ermöglicht es, dass der Verbrennungsmotor kleiner ist, aber dennoch die gleiche oder eine ähnliche Menge an Pferdestärke wie größere, selbstansaugende Verbrennungsmotoren entwickeln kann. Ein kleinerer Verbrennungsmotor für die Verwendung in einem Fahrzeug reduziert die Masse und die aerodynamische Stirnfläche des Fahrzeugs, was dazu beiträgt, den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu reduzieren und den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verbessern.
-
Einige Turbolader beinhalten eine Turbine mit einem Turbinengehäuse mit geteiltem Spiralgehäuse, weshalb die Turbolader manchmal alternativ ebenso als ein Turbolader mit geteiltem Spiralgehäuse bezeichnet werden (oder, wenn zwei Spiralgehäuse genutzt werden, als ein Turbolader mit dualem Spiralgehäusen). Die Spiralgehäuse eines Turbinengehäuses mit geteiltem Spiralgehäuse sind im Allgemeinen voneinander isoliert, sodass eine Vermischung des Abgases erst dann stattfindet, wenn das Abgas die Zungen der jeweiligen Spiralgehäuse passiert hat. Das Turbinengehäuse mit geteiltem Spiralgehäuse beinhaltet einen Turbineneinlass, einen Turbinenauslass und ein Innenvolumen. Der Turbineneinlass ist für die Befestigung an einem Verbrennungsmotor (z. B. an einem Auspuffkrümmer oder an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors) konfiguriert und beinhaltet eine Mehrzahl von Einlasskanälen, die konfiguriert sind, um bei der Befestigung mit den Abgaswegen des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu stehen. Das Innenvolumen des Turbinengehäuses definiert wenigstens zwei geteilte Spiralgehäuse, die in Fluidverbindung mit den jeweiligen Einlasskanälen stehen, um Abgas aus dem Verbrennungsmotor zu einem in dem Innenvolumen angeordneten Turbinenrad zu liefern. Nachdem dem Abgas durch das Turbinenrad Energie entzogen wurde, tritt das Abgas über den Turbinenauslass aus dem Turbinengehäuse aus. Die Spiralgehäuse leiten das Abgas aus dem Auspuffkrümmer des Motors in eine bogenförmige Strömung für die Verteilung des Abgases über den Umfang des Turbinenrades, um das Turbinenrad zu drehen.
-
Turbolader beinhalten ebenso einen Verdichter. Der Verdichter beinhaltet ein Verdichterrad, das über eine Welle mit dem Turbinenrad gekoppelt ist. Der Verdichter wird durch die Drehung des Turbinenrades angetrieben, das wiederum ein Verdichterrad innerhalb eines Verdichtergehäuses des Verdichters antreibt.
-
Bei Mehrzylindermotoren zünden die Zylinder in einer spezifischen Reihenfolge. Bei einem Reihen-Vierzylindermotor, bei dem die Zylinder von 1 bis einschließlich 4 fortlaufend nummeriert sind, kann die Zündreihenfolge beispielsweise 1-3-4-2 lauten. Eine Sammlung von Zylindern kann zu einer ,Reihe' zusammengefasst werden. In dem vorstehenden Beispiel würde eine erste Reihe aus Zylindern die Zylinder 1 und 4 beinhalten und würde eine zweite Reihe von Zylindern die Zylinder 2 und 3 beinhalten. Im Falle eines „V“-Motors können die Zylinderreihen über den Motor hinweg getrennt werden, und mehrere Zylinder können gleichzeitig zünden. In dem Fall eines Reihenmotors könnten die Zylinderreihen einfach die vorderen Zylinder gegenüber den hinteren Zylindern sein, oder eine alternative Ansammlung von Zylindern, wie vorstehend beschrieben. Die Abgasströmung ist kein glatter Strom, da die Abgase auf Grundlage der Zündfolge des Motors aus jedem Zylinder austreten, was zu intermittierenden Abgasimpulsen führt. Das Abgas von jeder Bank wird in jeweiligen Krümmern zu dem Turbinengehäuse geleitet. Die Krümmer können Rohre und/oder Kanäle sein, die an dem Verbrennungsmotor befestigt sind, oder sie können ein integraler Bestandteil des Verbrennungsmotors sein (z. B. in einen Zylinderkopf des Motors gegossene Krümmerkanäle). Durch die Trennung der Abgasströme können die „Impulse“ des Drucks, der bei dem Ablassen des Abgases aus dem Zylinder entsteht, durch die Spiralgehäuse erhalten werden, sodass die Druckimpulse auf das Turbinenrad auftreffen. Die Erhaltung der Impulse ist in der Regel wünschenswert, weil der Druckimpuls dem Turbinenrad einen Stoß verleiht, wobei dadurch das Turbinenrad schneller beschleunigt und die Turboverzögerung reduziert wird. Durch die effektive Trennung der Gasströme wird ebenso der momentane Gegendruck in dem „nicht gezündeten“ Spiralgehäuse reduziert. Der Begriff „gezündetes“ Spiralgehäuse bezieht sich auf das Spiralgehäuse, das von dem Druckimpuls durchlaufen wird. Diese Impulstrennung beginnt an dem Auspuff jedes Zylinders und wird in dem Auspuffkrümmer bis zu dem Turbineneinlass (manchmal alternative als eine Turbineneinlassspirale bezeichnet) aufrechterhalten. In dem Bereich, in dem die Abgase in das Turbinengehäuse eingelassen werden, kann eine Separatorwand zwischen den jeweiligen Spiralgehäuse dazu beitragen, die Trennung zwischen den Abgasen jedes Zylinders oder jeder Zylindergruppe zu erhalten und damit die Druckimpulse aufrechtzuerhalten.
-
Um die Abgasströmung von dem Spiralgehäuse oder den geteilten Spiralgehäusen gleichmäßig zu dem Turbinenrad zu leiten und zu steuern, kann ein Leitschaufelkranz (manchmal alternativ als ein Düsenring oder Leitschaufel-Düsenstator bezeichnet) mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln in dem Turbinengehäuseinneren zwischen den Spiralgehäusen und dem Turbinenrad auf einer Ringscheibe angeordnet werden. Diese Leitschaufeln können an der Ringscheibe fixiert sein (manchmal ebenso als ein fixierter Düsenring oder ein fixierter Leitschaufel-Düsenstator bezeichnet), oder sie können drehbar mit der Ringscheibe gekoppelt sein (manchmal ebenso als ein variabler Düsenring oder ein variabler Leitschaufel-Düsenstator bezeichnet), um eine variable Turbinengeometrie (VTG) zu bilden.
-
Düsenringe mit variabler Turbinengeometrie (VTG) in radialen Turbomaschinen verwenden in der Regel eine Vielzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Leitschaufeln, um die Strömung in das Turbinenrad zu leiten und zu steuern. Darüber hinaus werden Abstandshalter (oder andere Mechanismen für die Beabstandung der oberen und unteren Leitschaufelkranz) in der Regel außerhalb des Leitschaufelkranzkreises platziert, um die Strömungsstörung zu minimieren. Bei einem Krümmer mit dualem Spiralgehäuse führen erhöhte aerodynamische Kräfte, insbesondere aufgrund von Druckumkehrungen durch die Strömung in jedem Spiralgehäuse, zu erhöhtem Verschleiß an den VTG-Komponenten, insbesondere an den Leitschaufeln (und berührenden Komponenten wie Leitschaufelhebeln, einem Betätigungsring und Leitschaufelkränzen), die in Umfangsrichtung am nächsten zu den Zungen des Turbinengehäuses für jede Spirale positioniert sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG UND VORTEILE
-
Der Gegenstand der Offenbarung stellt verschiedene Gestaltungsaspekte für ein Einlasssystem bereit, die die aerodynamischen Kräfte und/oder die nachfolgenden mechanischen Belastungen in dem VTG-Mechanismus beeinflussen, um den Verschleiß der VTG-Komponenten zu verwalten. Solche Gestaltungsmodifikationen können die Optimierung der Leitschaufelgeometrie (Form, Sehnenlänge, Lage der Drehachse), asymmetrische Leitschaufelbeabstandung, die Ausrichtung der Leitschaufeln und die Positionierung der Vorderkante der Leitschaufeln und die Ausrichtung in Bezug auf die Turbinenzunge(n), die Fixierung der Leitschaufel(n), die sich am nächsten an der/den Zunge(n) befinden, oder die Optimierung der Geometrie von VTG-Abstandshaltern mit Antirotationsmerkmalen und Kombinationen davon beinhalten. Jede dieser Lösungen kann einzeln oder in Kombination gemäß der erforderlichen Wirksamkeit der Verschleißminderung für eine bestimmte Turbinenstufe angewendet werden.
-
Die verschiedenen Modifikationen der verschiedenen Gestaltungsmodifikationen, die den Verschleiß der VTG-Komponenten steuern, wurden hierin veranschaulicht, ohne die Vorteile der früheren Gestaltung des Einlasssystems in Bezug auf den Gesamtwirkungsgrad der Turbinenstufe, die Impulserfassung und die Reduktion der BSFC des Motors wesentlich zu verändern, während ebenso davon ausgegangen wird, dass diese Modifikationen die beibehaltenen Vorteile für das Wärmemanagement, das Motorbremsen, die Effizienz im Hinblick auf das Nenn- und Einschwingverhalten nicht wesentlich verändern.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden leicht anerkannt, da diese durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
- 1 eine schematische Darstellung eines Systems ist, das einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie und einem Turbinengehäuse mit doppeltem Spiralgehäuse beinhaltet, wobei das Turbinenrad in dem Turbinengehäuse angeordnet ist;
- 2 eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer schematischen Darstellung eines Verbrennungsmotors und eine Querschnittsendansicht des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 1 ist, das für die Fluidverbindung mit einem Verbrennungsmotor angepasst ist, der ebenso einen Abschnitt eines Leitschaufelkranzes mit auf einer Ringscheibe angeordneten drehbaren Leitschaufeln und aerodynamischen Abstandshaltern beinhaltet;
- 3 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Gehäuses des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 1 ist, die ebenso einen Abschnitt eines Leitschaufelkranzes mit gleichmäßig beabstandeten drehbaren Leitschaufeln, die einen ersten und einen zweiten Satz von Leitschaufeln definieren, die auf einer Ringscheibe angeordnet sind, und aerodynamische Abstandshalter beinhaltet, und wobei eine Längsachse einer am nächsten angrenzenden Zungenleitschaufel jedes des ersten und zweiten Satzes von Leitschaufeln an einer entsprechenden Zungenachse einer der ersten und zweiten Zungen der Wand, die das erste und das zweite Spiralgehäuse in einer offenen Position teilt, ausgerichtet ist;
- 4 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Gehäuses des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 3 ist, wobei jedoch die Ringscheibe derart getaktet worden ist, dass eine Längsachse einer am nächsten angrenzenden Zungenleitschaufel jedes des ersten und zweiten Satzes von Leitschaufeln nicht an einer entsprechenden Zungenachse einer der ersten und zweiten Zungen der Wand, die das erste und das zweite Spiralgehäuse in einer offenen Position teilt, ausgerichtet ist;
- 5 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 3 ist, wobei jedoch die Ringscheibe getaktet worden ist und wobei die Leitschaufeln mit asymmetrischer Leitschaufelbeabstandung montiert worden sind;
- 6 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 3 ist, wobei jedoch die erste und die zweite Zunge verkürzt worden sind, um den Abstand zwischen dem Ende der jeweiligen ersten und zweiten Zunge und der entsprechenden einen Leitschaufel des ersten und zweiten Satzes von Leitschaufeln zu vergrößern;
- 7A eine perspektivische Ansicht einer Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln ist, der in 3 verwendet wird, wobei jedoch die Gestaltung einer oder mehrerer Leitschaufeln des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform derart umgestaltet wurde, dass sie eine reduzierte Leitschaufellänge im Vergleich zu einer entsprechenden Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln aufweist, die in 2 und 3 verwendet werden;
- 7B eine perspektivische Ansicht einer Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln ist, der in 3 verwendet wird, wobei jedoch die Gestaltung einer oder mehrerer Leitschaufeln des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform derart umgestaltet wurde, dass sie eine veränderte Drehstelle beinhaltet, die einer Stelle der ersten oder der zweiten Wellen einer Leitschaufel des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln im Vergleich zu einer entsprechenden Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln beinhaltet, die in 2 und 3 verwendet werden;
- 7C eine perspektivische Ansicht einer Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln ist, der in der Grundkonfiguration von 3 verwendet wird, wobei jedoch die Gestaltung einer oder mehrerer Leitschaufeln des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform derart umgestaltet wurde, dass sie einen Luftschlitz beinhaltet, der in einer entsprechenden einen Leitschaufel entweder des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln nicht beinhaltet ist, die in 2 und 3 verwendet werden;
- 8 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 3 ist, wobei jedoch die Gestaltung der Grundkonfiguration gemäß einer beispielhaften Ausführungsform geändert wurde, um zwei aerodynamische Abstandshalter zu beinhalten, die sich von jeder der ersten und zweiten Zunge der Wand erstrecken, die das erste und das zweite Spiralgehäuse auf eine solchen Weise teilt, dass eine am nächsten angrenzende Leitschaufel jedes des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln nicht entlang einer Achse mit einem entsprechenden der aerodynamischen Abstandshalter ausgerichtet ist, die sich von der ersten und zweiten Zunge der Wand erstrecken; und
- 9 eine Endansicht einer Grundkonfiguration des Leitschaufelkranzes und eines Abschnitts des Turbinengehäuses mit doppeltem Spiralgehäuse von 3 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist, wobei jedoch jeweils eine Leitschaufel des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln, die am nächsten an die jeweilige erste und zweite Zunge der Wand angrenzt, die das erste und das zweite Spiralgehäuse trennt, an der Ringscheibe fixiert ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
-
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen ähnliche Ziffern auf ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten hinweisen, wird in 1 eine schematische Darstellung eines Systems 30 (d. h. eines Einlasssystems 30) gezeigt. Das System 30 beinhaltet einen Turbolader 32 mit einem Turbinenabschnitt 33 zum Aufnehmen von Abgas aus einem Verbrennungsmotor 34 und einen Verdichterabschnitt 35 zum Liefern von Druckluft an den Verbrennungsmotor 34. Obwohl er nicht erforderlich ist, wird der Turbolader 32 in der Regel in Pkw- und Nutzfahrzeuganwendungen verwendet. Es ist jedoch zu erkennen, dass der Turbolader 32 in Nicht-Automobil-Anwendungen wie Anwendungen für schwere Geräte, Nicht-Automobil-Dieselmotoranwendungen, Nicht-Automobil-Motoranwendungen und dergleichen verwendet werden kann.
-
Der Turbinenabschnitt 33 beinhaltet ein Turbinengehäuse 36 mit einer Innenoberfläche 38, die das Turbinengehäuseinnere 40 definiert. Das Turbinengehäuseinnere 40 ist für die Aufnahme eines Turbinenrades 42 mit einer Mehrzahl von Turbinenschaufeln angepasst (nicht gezeigt), in der Regel eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Turbinenschaufeln. Darüber hinaus beinhaltet der Turbolader 32 in der Regel eine Turboladerwelle 44, ein Verdichterrad 46, ein Verdichtergehäuse 48 und ein Lagergehäuse 50. Während des Betriebs des Turboladers 32 nimmt das Turbinenrad 42 (und insbesondere die Turbinenschaufeln des Turbinenrads 42) Abgase von dem Verbrennungsmotor 34 auf, was verursacht, dass sich das Turbinenrad 42 dreht. Wenn es vorhanden, ist die Turboladerwelle 44 mit dem Turbinenrad 42 gekoppelt und durch dieses drehbar. Wenn es vorhanden, ist das Verdichterrad 46 in dem Verdichtergehäuse 48 angeordnet, mit der Turboladerwelle 44 gekoppelt und durch die Turboladerwelle 44 drehbar, um dem Verbrennungsmotor 34 Druckluft zu liefern. Das Lagergehäuse 50 erstreckt sich um die Turboladerwelle 44 zwischen dem Turbinenrad 42 und dem Verdichterrad 46. Der Turbolader 32 beinhaltet in der Regel ebenso Lager 52, die um die Turboladerwelle 44 und in dem Lagergehäuse 50 für das drehbare Stützen der Turboladerwelle 44 angeordnet sind.
-
Die Innenoberfläche 38 des Turbinengehäuses 36 definiert ebenso eine Mehrzahl von Spiralgehäusen, die durch Wände getrennt sind, und deshalb ist das Turbinengehäuse 36 als ein Turbinengehäuse mit geteiltem Spiralgehäuse definiert. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Turbinengehäuse 36 mit geteiltem Spiralgehäuse ein Turbinengehäuse 36 mit doppeltem Spiralgehäuse, und daher definiert die Innenoberfläche 38 ein erstes Spiralgehäuse 54 und ein zweites Spiralgehäuse 56, die durch eine Wand 60 respektvoll voneinander getrennt sind. Die Wand 60 beinhaltet eine erste und eine zweite Zunge 61, 63 (siehe 3-9), die unterschiedliche Abschnitte der Wand 60 darstellen, die voneinander beabstandet sind und Abschnitte des ersten und des zweiten Spiralgehäuses 54, 56 trennen.
-
Der Einfachheit halber wird im Folgenden der Turbolader 32 als ein Turbinengehäuse 36 mit doppeltem Spiralgehäusen beinhaltend erläutert. Ausführungsformen von Turbinengehäusen mit zusätzlicher Anzahl von Spiralgehäusen (z. B. drei Spiralgehäuse oder vier Spiralgehäuse) fallen jedoch in den hierin beschriebenen Umfang.
-
Das erste und das zweite Spiralgehäuse 54, 56 stehen jeweils in Fluidverbindung mit dem Verbrennungsmotor 34 und dem Turbinengehäuseinneren 40, um die Abgase von dem Verbrennungsmotor 34 zu dem Turbinengehäuseinneren 40 zu liefern. Wie ebenso in 1 gezeigt, definiert die Innenoberfläche 38 ebenso einen Turbinengehäuseauslass 58. Der Turbinengehäuseauslass 58 steht in Fluidverbindung mit dem Turbinengehäuseinneren 40 zum Ableiten von Abgas aus dem Turbinengehäuseinneren 40. Darüber hinaus definiert die Innenoberfläche 38 ebenso ein Wastegate (nicht gezeigt), das jeweils oder eines des ersten und des zweiten Spiralgehäuses 54, 56 mit dem Turbinengehäuseauslass 58 fluidisch koppelt. Das Turbinengehäuse 36 kann aus jedem geeigneten Metall bestehen. In der Regel besteht das Turbinengehäuse 36 aus Eisen oder einer Stahllegierung.
-
In bestimmten Ausführungsformen, wie ebenso in 1 gezeigt, beinhaltet das System 30 ebenso eine Steuervorrichtung 146, die mit dem Turbolader 32 und/oder dem Verbrennungsmotor 34 gekoppelt ist und die verschiedenen anderen Komponenten des Turboladers 32 und/oder des Verbrennungsmotors 34 steuert. Die Steuervorrichtung 146 kann einen oder mehrere Prozessoren oder Mikroprozessoren für die Verarbeitung von in dem Speicher 150 gespeicherten Anweisungen beinhalten, um verschiedene Funktionen des Turboladers 32 zu steuern, die sich auf die Einführung des Abgases in das Turbinengehäuseinnere 40 durch das erste und das zweite Spiralgehäuse 54, 56 beziehen. Diese Anweisungen können jede/jeder der hierin beschriebenen Funktionen, Algorithmen oder Techniken sein, die von der Steuervorrichtung 146 durchgeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuervorrichtung 146 einen oder mehrere Mikrocontroller, feldprogrammierbare Gate-Arrays, Systeme auf einem Chip, diskrete Schaltungen und/oder andere geeignete Hardware, Software oder Firmware beinhalten, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung 146 eine Motorsteuereinheit (ECU), die die verschiedenen anderen Komponenten des Turboladers 32 und/oder des Verbrennungsmotors 34 steuert. In Ausführungsformen, bei denen die Steuervorrichtung 146 die Motorsteuereinheit ist, ist die Steuervorrichtung 146 von dem Turbolader 32 getrennt. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 146 ist eine separate Komponente, die nicht an dem oder in dem Turbolader 32 beinhaltet ist. In anderen Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung 146 von der ECU diskret. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 146 an dem oder in dem Turbolader 32 beinhaltet sein. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 146 ist eine Komponente, die an dem oder in dem Turbolader 32 beinhaltet ist. Unter Bezugnahme auf 1 kann das System 30 den Turbolader 32, den Verbrennungsmotor 34 und die Steuervorrichtung 146 beinhalten. In der Regel beinhaltet das System 30 ebenso wenigstens einen Sensor 148.
-
Obwohl in
1 nicht veranschaulicht, beinhaltet der Verbrennungsmotor 34 eine Mehrzahl von Zylindern. Der Verbrennungsmotor 34 kann beispielsweise zwei Zylinder, vier Zylinder, sechs Zylinder, acht Zylinder oder mehr Zylindern beinhalten. Der Verbrennungsmotor 34 kann ebenso eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhalten (z. B. drei Zylinder oder fünf Zylinder). Der Verbrennungsmotor 34 kann eine V-Motor-Konfiguration, eine Flach-/Boxermotor-Konfiguration, eine W-Motor-Konfiguration, eine Reihenmotor-Konfiguration und dergleichen aufweisen. In der veranschaulichten Ausführungsform weist der Verbrennungsmotor 34 eine Reihenmotor-Konfiguration auf. Der Verbrennungsmotor 34 beinhaltet eine erste Gruppe von Zylindern und eine zweite Gruppe von Zylindern, wobei die erste und die zweite Gruppe von Zylindern jeweils in der Regel die Hälfte der Zylinder beinhalten, die in dem Verbrennungsmotor 34 beinhaltet sind. Die erste und die zweite Gruppe der Zylinder produzieren Abgas in einer Reihe von Impulsen, die jeweils einem Ausstoßtakt der ersten und der zweiten Gruppe der Zylinder entsprechen. Die Ausstoßtakte der Zylinder werden getaktet, sodass Abgasimpulse abwechselnd von der ersten Gruppe von Zylindern und der zweiten Gruppe von Zylindern emittiert werden. Die Fläche des ersten Spiralgehäuses 54 definiert in Kombination mit dem produzierten Gas aus dem Ausstoßtakt des ersten Satzes von Zylindern einen ersten Spiralgehäuseströmungsparameter. Auf ähnliche Weise definiert die entsprechende Fläche des zweiten Spiralgehäuses 56 in Kombination mit dem produzierten Gas aus dem Ausstoßtakt des zweiten Satzes von Zylindern einen zweiten Spiralgehäuseströmungsparameter. Der Spiralgehäuseströmungsparameter δ für ein Spiralgehäuse (wie der erste und der zweite Spiralgehäuseströmungsparameter des jeweiligen ersten und zweiten Spiralgehäuses 54, 56, wie hierin bereitgestellt)) wird durch die Gleichung berechnet:
wobei m die Massenströmung durch das Spiralgehäuse ist, T die Abgastemperatur an dem Einlass des Spiralgehäuses ist und P der Abgasdruck an dem Einlass des Spiralgehäuses ist. In der Regel wird der Spiralgehäuseströmungsparameter δ für jeden jeweiligen Ausstoßtakt des jeweiligen ersten und zweiten Satzes von Zylindern gemessen.
-
Wie vorstehend erwähnt steht in der Regel die erste Gruppe von Zylindern in Fluidverbindung mit dem ersten Spiralgehäuse 54 und ist die zweite Gruppe von Zylindern mit dem zweiten Spiralgehäuse 56 verbunden. Auf diese Weise strömen die Abgasimpulse aus der ersten und der zweiten Gruppe der Zylinder durch das erste beziehungsweise das zweite Spiralgehäuse 54, 56 und zu dem Turbinengehäuseinneren 40, wo die Abgasimpulse das Turbinenrad 42 drehen. Die jeweiligen Abgasimpulse, die durch das erste Spiralgehäuse 54 aus der ersten Gruppe von Zylindern (in der Regel für jeden Ausstoßtakt gemessen) strömen, und die Fläche des ersten Spiralgehäuses 54 definieren einen ersten Spiralgehäuseströmungsparameter, während die jeweiligen Abgasimpulse, die durch das zweite Spiralgehäuse 56 aus der zweiten Gruppe von Zylindern (ebenfalls in der Regel für jeden Ausstoßtakt gemessen) strömen, und die Fläche des zweiten Spiralgehäuses 56 einen zweiten Spiralgehäuseströmungsparameter definieren. Aufgrund der unterschiedlichen Größen der Flächen des ersten und des zweiten Spiralgehäuses 54, 56 unterscheiden sich der erste und der zweite Spiralgehäuseströmungsparameter im Allgemeinen voneinander.
-
Zusätzlich zu dem Turbolader 32, der ebenso in 2 gezeigt ist, beinhaltet das Einlasssystem 30 ebenso einen Leitschaufelkranz 100 (ebenso als eine VTG-Kartusche oder Leitschaufelbaugruppenanordnung bezeichnet), der in dem Turbinengehäuseinneren 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Spiralgehäuse 54, 56 und um das Turbinenrad 42 herum angeordnet ist, wobei der Leitschaufelkranz eine Mehrzahl von Leitschaufeln aufweist, die als ein erster und zweiter Satz von Leitschaufeln 130 und 140 gezeigt sind, die drehbar an dem Leitschaufelkranz 100 in einem asymmetrischen Leitschaufelmuster angeordnet sind. Das Einlasssystem 30 beinhaltet ebenso eine Mehrzahl von Abstandshaltern 400, die mit Abstand auf dem Leitschaufelkranz 100 angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln auf dem Leitschaufelkranz 100 und die Abstandshalter 400 dazu dienen, die Abgasströmung zu steuern, der von dem einen oder den mehreren Spiralgehäusen 54, 56 zu dem Turbinenrad 42 strömt. Die Abstandshalter 400 dienen insbesondere dazu, die Strömungsstörung des Abgases, das von dem einen oder den mehreren Spiralgehäusen 54, 56 zu dem Turbinenrad 42 strömt, zu minimieren.
-
Der Leitschaufelkranz 100 beinhaltet eine Ringscheibe 101, die in dem Turbinengehäuseinneren 40 zwischen den geteilten ersten und zweiten Spiralgehäusen 54, 56 und dem Turbinenrad 42 angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet der Leitschaufelkranz 100 zwei voneinander beabstandete Ringscheiben 101A, 101B (die Ringscheibe 101A kann manchmal als eine erste Ringscheibe 101A oder unterer Leitschaufelkranz (LVR) 101A bezeichnet werden, während die Scheibe 101B manchmal als eine zweite Ringscheibe 101B oder oberer Lautschaufelkranz 101B (UVR) bezeichnet werden kann), wobei die Mehrzahl von Leitschaufeln 130, 140 drehbar zwischen den Leitschaufelkränzen 100A, 100B in dem zuvor erwähnten Leitschaufelmuster angeordnet sind. Der Leitschaufelkranz 100 beinhaltet eine Mehrzahl von Leitschaufeln 130, 140 (in 2-9 als der erste und der zweite Satz von Leitschaufeln 130 und 140 gezeigt), die in einem vorgegebenen Leitschaufelmuster drehbar an dem Leitschaufelkranz 100 angeordnet sind. In diesen Ausführungsformen dienen die Abstandshalter 400 ebenso dazu, eine axiale Trennfunktion zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe 101A, 101B bereitzustellen und dadurch einen Abstand zwischen den Ringscheiben 101A, 101B und den Leitschaufeln 130, 140 aufrechtzuerhalten.
-
Jede der Ringscheiben 101A und 101B beinhaltet eine Leitschaufelkranzoberfläche 102, die eine innere Leitschaufelkranzoberfläche 102A und eine gegenüberliegende äußere Leitschaufelkranzoberfläche 102B beinhaltet, die sich zwischen einem inneren Umfangsrand 104 und einem äußeren Umfangsrand 106 erstreckt. Der innere Umfangsrand 104 definiert eine kreisförmige Öffnung für die Aufnahme des Turbinenrades 42 des Turboladers 32. Insbesondere ist der Leitschaufelkranz 100 in dem Turbinengehäuse 36 angeordnet, wobei die erste und die zweite Zunge 61, 63 jeweils separat an einer Position angrenzend an den äußeren Umfangsring 106 enden.
-
Jede der Ringscheiben 101A und 101B definiert ebenso eine Mehrzahl von ersten Öffnungen 107 in der inneren Leitschaufelkranzoberfläche 102A zwischen dem inneren Umfangsrand 104 und einem äußeren Umfangsrand 106, wobei die Anzahl der Öffnungen 107 der Anzahl der Mehrzahl von Leitschaufeln 130, 140 entspricht und konfiguriert ist, um eine Welle 139, 149 einer jeweiligen einen der Mehrzahl von Leitschaufeln 130, 140 aufzunehmen, wie weiter unten erläutert wird. Die Öffnungen 107 definieren daher ebenso den Leitschaufeldrehpunkt (VPP) der jeweiligen einen Leitschaufel aus der Mehrzahl der darin angeordneten Leitschaufeln 130, 140. In 2, die die erste und die zweite Ringscheibe 101A, 101B beinhaltet, erstreckt sich die Mehrzahl von Öffnungen 107 in wenigstens einer der ersten und der zweiten Ringscheibe 101A, 101B von der inneren Leitschaufelkranzoberfläche 102A zu der äußeren Leitschaufelkranzoberfläche 102B, sodass sich die Gesamtheit der zweiten Wellen 137, 147 durch die Öffnung 107 der zweiten Ringscheibe 101B erstreckt und sodass die Leitschaufelhebel 153 in dem Turbinengehäuseinneren 40 zwischen der äußeren Leitschaufelkranzoberfläche 102B der zweiten Ringscheibe 101B und dem Turbinengehäuse 36 positioniert sind.
-
Wie ebenso in 2 gezeigt, ist ein Leitschaufelhebel 153 mit den zweiten Wellen 137, 147 der Leitschaufeln 130, 140 gekoppelt und vorzugsweise durch Nieten oder Schweißen fixiert und beinhaltet ebenso einen Flanschabschnitt 159. Die Leitschaufelhebel 153 sind derart konfiguriert, dass sie jede der Leitschaufeln 130 und 140 auf eine koordinierte Weise um ihren jeweiligen Leitschaufeldrehpunkt (VPP) zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position und durch eine oder mehrere Zwischenpositionen drehen, wie weiter unten erläutert wird. Ein Anpassring 199 zwischen den Leitschaufelhebeln 153 und der zweiten Ringscheibe 101B gehalten, wobei der Flanschabschnitt 159 jedes der Leitschaufelhebel 153 in einer Öffnung in dem Anpassring 199 angeordnet ist. Eine Baugruppe 203, die einen Stift 205 und einen Block 207 beinhaltet, wird an dem Anpassring 199 befestigt, wie durch Nieten oder Schweißen, wobei ein Drehzapfen mit einer Drehachse (nicht gezeigt) die Baugruppe 203 verbindet. Die Drehwelle wird durch ein Gestänge (nicht gezeigt) gedreht, das mit einem Aktuator (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Aktuator dreht das Gestänge auf der Grundlage eines bestimmten Motorbetriebszustands, um die Abgasströmung durch die Leitschaufeln 130, 140 anzupassen. Insbesondere dreht der Aktuator das Gestänge, das die Drehwelle und den Anpassring 199 durch die Baugruppe 203 dreht. Die Drehung des Anpassrings 199 bewirkt, dass der Anpassring 199 den Flanschabschnitt 159 der Leitschaufelhebel 153 berührt und die Leitschaufelhebel 153 daraufhin dreht, was wiederum bewirkt, dass sich die gekoppelten Leitschaufeln 130, 140 zwischen der geschlossenen und der offenen Position und durch eine oder mehrere Zwischenpositionen bewegen, um die Abgasströmung durch die Leitschaufeln 130, 140 auf der Grundlage eines Motorbetriebszustands, wie etwa der Motordrehzahl, anzupassen. Die geschlossene Position, wie nachstehend definiert, ist eine Position, in der die Gasimpulse von den jeweiligen Spiralgehäusen 54, 56 durch die jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 minimiert sind, während umgekehrt die offene Position eine Position ist, in der die Gasimpulse von den jeweiligen Spiralgehäusen 54, 56 durch die jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 maximiert sind. Zwischenpositionen sind also Positionen, in denen die Gasimpulse aus den jeweiligen Spiralgehäusen 54, 56 durch die jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegen.
-
Unter Bezugnahme nun auf 3, die im Allgemeinen eine Konfiguration von Leitschaufeln 130, 140 für das Einlasssystem 30 in einer Grundkonfiguration darstellt, ist der erste Satz von Leitschaufeln 130 (d. h. ein erster Satz von wenigstens zwei Leitschaufeln 130) drehbar voneinander beabstandet auf der Leitschaufelkranzoberfläche 102 derart angeordnet, dass der erste Satz von Leitschaufeln 130 dem ersten Spiralgehäuse 54 nachgelagert positioniert ist. Darüber hinaus ist der zweite Satz von Leitschaufeln 140 drehbar und voneinander beabstandet derart angeordnet, dass der zweite Satz von Leitschaufeln 140 (d. h. ein zweiter Satz von wenigstens zwei Leitschaufeln 140) dem zweiten Spiralgehäuse 56 nachgelagert positioniert ist. Jede der Leitschaufeln 130, 140 ist entlang der Leitschaufelkranzoberfläche 102 drehbar, insbesondere entlang der inneren Leitschaufelkranzoberfläche 102A eines jeweiligen ringförmigen Ringes 101A, 101B um eine Leitschaufeldrehachse zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position und durch eine oder mehrere Zwischenstellungen zwischen der geschlossenen und der offenen Position drehbar. Die hierin definierte Leitschaufeldrehachse erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, die die Leitschaufelkranzoberfläche 102 des Leitschaufelkranzes 100 definiert.
-
Weiterhin, in der Ausführungsform, die 3 veranschaulicht ist, beinhaltet der erste Satz von Leitschaufeln 130 sechs Leitschaufeln 130, die angrenzend an die Leitschaufelkranzoberfläche 102 um den Leitschaufelkranz 100 herum angeordnet sind, während der zweite Satz Leitschaufeln 140 fünf Leitschaufeln 140 beinhaltet, die angrenzend an die Leitschaufelkranzoberfläche 102 um den Leitschaufelkranz 100 herum positioniert sind. Dementsprechend gibt es insgesamt elf Leitschaufeln 130, 140 auf dem Leitschaufelkranz 102 in der Ausführungsform der 3, die eine Abgasströmung an das Turbinenrad 42 mit insgesamt elf gleich beabstandeten Turbinenschaufeln 45 bereitstellen. Während die hierin bereitgestellten Ausführungsformen elf Leitschaufeln 130, 140 und elf Turbinenschaufeln 45 beinhalten, werden alternative relative Mengen von Leitschaufeln und Schaufeln in Betracht gezogen, wobei die Anzahl der Leitschaufeln 130, 140 vorzugsweise eine ungerade Zahl ist, wie eine Primzahl (wie beispielsweise in 2, die dreizehn Lautschaufeln 130, 140 veranschaulicht). Darüber hinaus beinhaltet jede der Leitschaufeln 130 und 140 ein Leitschaufelblatt 131 oder 141, das jeweils eine Innenoberfläche 131A, 141A und eine gegenüberliegende Außenoberfläche 131B, 141B aufweist, wobei sich jede der Leitschaufeln 130, 140 in ihrer Länge zwischen einer Vorderkante 132, 142 und einer Hinterkante 134, 144 erstreckt und sich in ihrer Breite zwischen der Innenoberfläche 131 A, 141A und der gegenüberliegenden Außenoberfläche 131B, 141B erstreckt.
-
3 veranschaulicht eine Grundkonfiguration der Ringscheibe 101 des Leitschaufelkranz 100 mit darauf drehbar angeordneten Leitschaufeln 130, 140 für die Verwendung in dem Einlasssystem 30 von 1, bei dem das erste und das zweite Spiralgehäuse 54, 56 mit einer Trennung des ersten und des zweiten Spiralgehäuses 54, 56 konfiguriert sind, wobei jedes Spiralgehäuse 54, 56 eine identische jeweilige (minimale) Querschnittsfläche aufweist, die als die Spiralgehäusekehle unmittelbar stromaufwärts der Schnittstelle mit dem Leitschaufelkranz 100 definiert ist, alternativ als identische kritische Kehlenflächen an der Schnittstelle mit dem Leitschaufelkranz 100 bezeichnet. Die Positionierung der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 sind konfiguriert, dass ein erster Zungentaktungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 entsprechend dem ersten bogenförmigen Bereich 105 kleiner als 180 Grad ist (siehe 3), während ein zweiter Zungentaktungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 entsprechend dem zweiten bogenförmigen Bereich 115 (siehe ebenso 3) größer als 180 Grad ist, wobei die Summe der kombinierten Grade des ersten und des zweiten Taktungswinkels gleich 360 Grad ist. In weiteren Ausführungsformen sind die Positionierung der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 konfiguriert, dass ein erster Zungentaktungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 entsprechend dem ersten bogenförmigen Bereich 105 größer als 180 Grad ist (siehe 3), während ein zweiter Zungentaktungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Zunge 61, 63 entsprechend dem zweiten bogenförmigen Bereich 115 (siehe ebenso 3) weniger als 180 Grad ist, wobei die Summe der kombinierten Grade des ersten und des zweiten Taktungswinkels gleich 360 Grad ist. In noch weiteren Ausführungsformen können der erste und der zweite Taktwinkel jeweils 180 Grad betragen, wobei jedoch ein gewisser Grad an Asymmetrie in der Leitschaufelkonfiguration der Leitschaufeln 130, 140 vorhanden ist, wie durch asymmetrische Leitschaufelbeabstandung.
-
In 3, ist das Einlasssystem 30 mit einer Grundkonfiguration konfiguriert, bei der jede der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 gleich ist, wobei jeder der jeweiligen Leitschaufeldrehpunkte (VPP) der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 (entsprechend einer Achse, die durch die Länge der ersten Welle 133, 143 und einer gegenüberliegenden zweiten Welle 137, 147 der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 definiert ist und den Öffnungen 107 in der Ringscheibe 101A entspricht), die sich entlang der gleichen Umfangsleitschaufelzwischenraumkreisradien von einer Mitteldrehachse befinden, wobei sich jede der ersten Welle 133, 143 und einer gegenüberliegenden zweiten Welle 137, 147 der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 in bestimmten Ausführungsformen ungefähr in der Mitte zwischen der inneren Umfangskante 104 und der äußeren Umfangskante 106 befindet, obwohl in anderen Ausführungsformen die Position näher oder weiter von der inneren Umfangskante 104 entfernt sein kann. Ferner entsprecht die Leitschaufelbeabstandung (β) jeder der jeweiligen elf Leitschaufeln 130, 140, wie in 3 gezeigt, einem gleichschenkligen Leitschaufelabstandswinkel (β) von etwa 32,7 Grad.
-
In bestimmten Ausführungsformen ist die zweite Welle 137 eine Verlängerung der ersten Welle 133, und die zweite Welle 147 ist eine Verlängerung der ersten Welle 141. In noch weiteren Ausführungsformen ist die zweite Welle 137 eine Verlängerung der ersten Welle 133 und einstückig mit ihr ausgebildet, und die zweite Welle 147 ist eine Verlängerung der ersten Welle 141 und einstückig mit ihr ausgebildet. In diesen Ausführungsformen können die erste und zweite Welle 133, 137 der Leitschaufel 130 einfach als eine Welle 139 der Leitschaufel 130 bezeichnet werden, während die erste und zweite Welle 143, 147 der Leitschaufel 140 einfach als eine Welle 149 der Leitschaufel 140 bezeichnet werden können.
-
Noch weiter ist in der Grundkonfiguration von 3 die virtuelle Verlängerung einer verlängerten Länge einer Leitschaufel 130A (d. h. eine ausgerichtete eine Leitschaufel 130A, ebenso als eine Zungenleitschaufel 130A oder erste Zungenschaufel 130A bezeichnet) des ersten Satzes von Leitschaufeln 130, die durch eine Leitschaufelachse 230A oder erste Leitschaufelachse 230A definiert ist, entlang einer ersten Zungenachse 213 ausgerichtet, die durch eine virtuelle verlängerte Länge der ersten Zunge 61 definiert ist, während die virtuelle Verlängerung einer verlängerten Länge einer Leitschaufel 140A (d. h. eine ausgerichtete eine Leitschaufel 140A, die ebenso als eine Zungenleitschaufel 140A oder zweite Zungenschaufel 140A bezeichnet wird) des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140, die eine Leitschaufelachse 240A oder zweite Leitschaufelachse 240A definieren, entlang einer zweiten Zungenachse 211 ausgerichtet ist, die durch eine virtuell verlängerte Länge der zweiten Zunge 63 definiert ist, wenn sich die Zungenleitschaufeln 130A, 140A in einer offenen Position befinden. Die Länge einer jeweiligen Leitschaufel 130, 140 (einschließlich der Länge der jeweiligen Zungenleitschaufel 130A, 140A) ist der Abstand zwischen einer Vorderkante 132, 142 und einer Hinterkante 134, 144 jeder jeweiligen Leitschaufel 130, 140. Wenn die jeweiligen Achsen 213, 230A entlang der Zungenleitschaufel 130A und der ersten Zunge 61 kollinear oder im Allgemeinen parallel zueinander und nahezu kollinear sind, wird die Achse 230A der Zungenleitschaufel 130A hierin definiert, um entlang der Achse 213 an der ersten Zunge 61 ausgerichtet zu sein. Wenn die jeweilige Achse 240A entlang der Zungenleitschaufel 140A und die Achse 211 entlang der zweiten Zunge 63 kollinear oder im Allgemeinen parallel zueinander und nahezu kollinear sind, wird die Achse 240A der Zungenleitschaufel 140A hierin definiert, um entlang der Achse 211 an der zweiten Zunge 63 ausgerichtet zu sein.
-
Noch weiter erstreckt sich in der Grundkonfiguration von 3 die Länge der Zungen 61, 63 den ganzen Weg bis zu dem Außendurchmesser 106 des Leitschaufelkranzes 100 und, wie veranschaulicht, bis zu dem Außendurchmesser jeder der jeweiligen Ringscheiben 101A, 101B. Dementsprechend können in der Grundkonfiguration von 3, wenn die Leitschaufeln 130, 140 in der geschlossenen Stellung positioniert sind, die Abgasimpulse von den Zylindern über das jeweilige Spiralgehäuse 54, 56 durch die jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 zu dem Turbinenrad 42 genau gesteuert werden, um die Effizienz der Turbinenstufe, die Impulserfassung und die Reduktion der BSFC des Motors zu optimieren und gleichzeitig die Vorteile für das Wärmemanagement, die Motorbremsung und die Effizienz im Hinblick auf das Nenn- und Einschwingverhalten zu erhalten. Bemerkenswerterweise tritt zwischen der ausgerichteten Leitschaufel 130A und der ersten Zunge 61 und zwischen der ausgerichteten Leitschaufel 140A und der zweiten Zunge 63 nur wenig Abgas aus.
-
Obwohl diese Vorteile bereitgestellt werden, weist die Grundkonfiguration von 3 Verschleiß an verschiedenen VTG-Komponenten auf, insbesondere an den Leitschaufelhebeln 153, die den Leitschaufeln 130, 140 angrenzend an die Zungen 61, 63 der Wand 60 zugeordnet sind, an dem Anpassring 199 und an der Ringscheibe 101A, 101B des Leitschaufelkranzes 100. Es wird angenommen, dass dieser erhöhte Verschleiß zum Teil und in bestimmten Ausführungsformen zu einem erheblichen Teil auf die erhöhten aerodynamischen Kräfte der Abgasimpulse und die mechanischen Belastungen in dem VTG-Mechanismus für das Einlasssystem 30 zurückzuführen ist, insbesondere auf die Druckumkehr durch die Strömung in jedem Spiralgehäuse 54, 56, die zu dem vorstehend beschriebenen Verschleiß der verschiedenen VTG-Komponenten führt.
-
In den beispielhaften Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstandsanwendung in 4-9, werden verschiedene Verfahren zum Manipulieren der aerodynamischen Kräfte und/oder der nachfolgenden mechanischen Belastungen in dem VTG-Mechanismus des Einlasssystems 30 bereitgestellt, die einzelne oder verschiedene Kombinationen der Leitschaufelgeometrie, der Leitschaufelfixierung, der Leitschaufelbeabstandung, der Abstandshaltergeometrie, der Beziehung zwischen Leitschaufel und Zunge und/oder der Beziehung zwischen Leitschaufel und Gehäuse beinhalten. Durch die Beeinflussung der aerodynamischen Kräfte und/oder der nachfolgenden mechanischen Belastungen in dem VTG-Mechanismus kann der Verschleiß der VTG-Komponenten während der normalen Verwendung von Fahrzeugen oder Komponenten von Motoren reduziert werden.
-
In jeder dieser alternativen Ausführungsformen von 4-9, werden Modifikationen einer oder mehrerer Komponenten des VTG-Mechanismus oder die Stelle dieser Komponenten in der Grundkonfiguration von 3 bereitgestellt, die die Leistungsmerkmale des modifizierten Einlasssystems 30 in Bezug auf die optimierte Effizienz der Turbinenstufe, die Impulserfassung und die Reduktion der BSFC des Motors im Vergleich zu der Grundkonfiguration von 3 nicht wesentlich beeinflussen, während gleichzeitig die Vorteile für das Wärmemanagement, die Motorbremsung und die Effizienz in Bezug auf das Nenn- und Einschwingverhalten ähnlich denen von 3 beibehalten werden. Vor allem aber reduziert jede der alternativen Ausführungsformen die aerodynamischen Kräfte und/oder die nachfolgenden mechanischen Belastungen in dem VTG-Mechanismus des Einlasssystems 30 und reduziert oder mildert dadurch den Verschleiß der VTG-Komponenten, der in der Grundkonfiguration von 3 auftreten kann.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform, wie sie in 4 veranschaulicht ist, ist die Stelle der Leitschaufeln 130 derart konfiguriert, dass die jeweilige nächstgelegene Leitschaufel 130B, die ebenso als die erste Zungenleitschaufel 130B bezeichnet wird, des ersten Satzes von Leitschaufeln 130 an die erste Zunge 61 angrenzt, wobei jedoch die erste Zungenleitschaufelachse 230B (definiert durch die verlängerte virtuelle Länge der ersten Zungenleitschaufel 130B) nicht entlang der ersten Zungenachse 211 ausgerichtet ist, wenn sich die erste Zungenleitschaufel 130B in der offenen Position befindet. Darüber hinaus ist die Stelle der Leitschaufeln 140 derart konfiguriert, dass die jeweilige nächstgelegene Leitschaufel 140B, die als zweite Zungenleitschaufel 140B bezeichnet wird, des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140 an die zweite Zunge 63 angrenzt, wobei jedoch die virtuell verlängerte Länge der zweiten Zungenleitschaufel 140B, die eine zweite Zungenleitschaufelachse 240B definiert, nicht entlang einer zweiten Zungenachse 213 ausgerichtet ist, wenn sich die zweite Zungenleitschaufel 140B in der offenen Position befindet. In 4 und entsprechend der Definition von „angrenzend“, wie sie hierin bereitgestellt ist, stellen die jeweiligen Zungenleitschaufeln 130B, 140B die der jeweiligen Zunge 61, 63 am nächsten angrenzende Leitschaufel 130, 140 des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln 130, 140 dar, wobei die Änderung der Stelle der jeweiligen Zungenleitschaufeln 130B, 140B von der Grundkonfiguration in 3 (die die angrenzenden Zungenleitschaufeln 130A, 140A beinhalten, die jeweilige Zungenachsen 230A, 240A definieren und die an den jeweiligen Zungenachsen 211, 213 ausgerichtet sind, wenn sich die angrenzenden Zungenleitschaufeln 130A, 140A in der offenen Position befinden) einen kleinen Abschnitt des Austretens von Abgas zwischen der ersten Zungenleitschaufel 130B und der ersten Zunge 61 und zwischen der zweiten Zungenleitschaufel 140B und der zweiten Zunge 63 in jeder relativen Leitschaufelposition (d. h. offen, geschlossen oder in einer Zwischenposition) und insbesondere in der offenen Leitschaufelposition ermöglicht. Dieses geringe Austreten von Abgas zwischen der angrenzenden Leitschaufel 130B, 140B und der jeweiligen Zungenleitschaufel 61, 63 verringert die aerodynamischen Kräfte und mechanischen Belastungen, die auf die jeweiligen Leitschaufeln 130, 130B, 140, 140B in der geschlossenen Position oder in jeder beliebigen Leitschaufelposition angewendet werden, was wiederum die mechanischen Belastungen und den Verschleiß der Komponenten verringert, die von den auf die Leitschaufeln 130B, 140B angewendeten Kräften betroffen sind, verglichen mit der Grundkonfiguration in 3 mit ausgerichteten Leitschaufeln 130A, 140A. Beispielsweise wurde während desselben Prüfzyklus wenig Verschleiß an den Leitschaufelhebeln 153, die mit den jeweiligen Leitschaufeln 130B, 140B gekoppelt waren, sowie Verschleiß an dem Anpassring 199, der an die Stelle dieser Leitschaufelhebel 153 angrenzt, im Vergleich zu den Leitschaufeln 130A, 140A in der Grundkonfiguration von 3 gezeigt. In der bestimmten Ausführungsform von 4 ist die Gesamtheit des Leitschaufelkranzes 100 und der Leitschaufeln 130, 140 gegenüber der Grundkonfiguration von 3 getaktet (d. h. drehbar gelagert), und somit sind jede der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140, 130B, 140B, getaktet/drehbar gelagert, wobei die jeweilige Beabstandung der Leitschaufeln 130, 140 auf dem Leitschaufelkranz 100 beibehalten wird.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform, wie in 5 veranschaulicht, wird, zusätzlich zum Anpassen der Stelle der Leitschaufeln 130, 130B, 140, 140B wie in 4 durch Takten wie vorstehend beschrieben, um die Austrittsspalten zwischen den angrenzenden Leitschaufeln 130B, 140B und den jeweiligen Zungenleitschaufeln 61, 63 zu erzeugen, ebenso eine asymmetrische Beabstandung zwischen angrenzenden Leitschaufeln 130, 130B, 140, 140B bereitgestellt. Beispielsweise, wie in 5 gezeigt, betrug die angrenzende Beabstandung zwischen zwei angrenzenden Leitschaufeln 140 und 140B β', während die Beabstandung zwischen angrenzenden Leitschaufeln 140B und 130 auf β'' erhöht wurde. Dementsprechend kann während eines geschlossenen Zustands ebenso ein Austritt von Abgas zwischen der Leitschaufel 140B und der angrenzenden Leitschaufel 130 des ersten Satzes von Leitschaufeln 130 oder ein kleiner Austritt von Abgas zwischen angrenzenden Leitschaufeln 140 und 140B des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140 auftreten, der die aerodynamischen Kräfte und mechanischen Belastungen verringert, die auf die jeweiligen Leitschaufeln 130, 130B, 140, 140B in der geschlossenen Position angewendet werden, und eine ähnliche Verschleißreduktion bei den VTG-Komponenten wie in 4 bereitstellt.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform, wie in 6, im Gegensatz zum Manipulieren der Leitschaufeln 130, 130B, 140, 140B wie in 4 und 5 ist die Länge einer oder beider der jeweiligen Zungen 61, 63 derart verkürzt, dass sie sich nicht bis zu dem Außenumfang 106 des Leitschaufelkranzes 100 (oder eines der ringförmigen Ringe 101A, 101B) erstreckt. Dementsprechend besteht in der geschlossenen Position noch eine Spalte 425, 435 zwischen den jeweiligen Leitschaufeln 130A, 140A und den jeweiligen Zungen 61, 63. Diese Änderung der Stelle der Zungen 61, 63, die von den jeweiligen ausgerichteten Leitschaufeln 130A, 140A entfernt sind, ermöglicht in jeder Leitschaufelposition ein Austreten eines kleinen Abschnitts von Abgas zwischen der angrenzenden Zungenleitschaufel 130A und der ersten Zunge 61 und zwischen der angrenzenden Zungenleitschaufel 140A und der zweiten Zunge 63 durch die jeweiligen Spalte 425, 435. Es wird angenommen, dass dieses kleine Austreten von Abgas durch die jeweiligen Spalten 425, 435 die aerodynamischen Kräfte und mechanischen Belastungen, die auf die jeweiligen Leitschaufeln 130, 130A, 140, 140A in jeder Leitschaufelposition auf die gleiche Weise wie vorstehend in 4 angewendet werden, im Vergleich zu der Grundkonfiguration in 3 verringert, was wiederum die mechanische Belastung und den Verschleiß der Komponenten, die von den Kräften betroffen sind, die auf die Leitschaufel 130, 130A, 140, 140A in 4 angewendet werden, im Vergleich zu der Grundkonfiguration in 3 verringert.
-
In noch anderen beispielhaften Ausführungsformen, wie in 7A, 7B und 7C veranschaulicht, für die Verwendung bei dem Ändern der Grundkonfiguration des Einlasssystems 30 von 3 oder für die Verwendung in den Konfigurationen des Einlasssystems von 4 und 5 werden verschiedene Modifikationen an einer oder mehreren der Leitschaufeln 130, 140 selbst vorgenommen, die ein Austreten von Abgas entweder zwischen den Leitschaufeln 130, 140 oder durch die Leitschaufeln 130, 140 ermöglichen, wenn die Leitschaufeln in eine geschlossene Position gedreht werden.
-
Zunächst unter Bezugnahme auf 7A ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine oder beide der Vorderkante 132, 142 und der Hinterkante 134, 144 der Leitschaufelblätter 131, 141 einer oder mehrerer der Leitschaufeln 130, 140 (d. h. der Abstand zwischen der Vorderkante 132, 142 und einem Drehpunkt PP (d. h. einer Drehachse PP) oder der Hinterkante der Hinterkante 134, 144 und dem Drehpunkt PP oder beides) im Vergleich zu der Grundkonfiguration, wie in 3 veranschaulicht, geändert wird. Insbesondere ist der Abstand zwischen der Vorderkante 132, 142 und ihrem Drehpunkt PP ihrer jeweiligen Welle 139, 149 der Leitschaufelblätter 131, 141 einer oder mehrerer der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 und/oder der Abstand zwischen der Hinterkante 134, 144 und ihrem Drehpunkt PP der jeweiligen Welle 139, 149 der Leitschaufelblätter 131, 141 einer oder mehrerer der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 im Vergleich zu der Grundkonfiguration von 3 verkürzt. Wie in 7A veranschaulicht, sind die ursprüngliche Vorderkante 132, 142 und die Hinterkante 134, 144 der Leitschaufel 131, 141 wie in 3 jeweils in Phantomlinien gezeigt, während die neuere Vorderkante 132', 142' und die Hinterkante 134', 144' der jeweiligen Leitschaufelblätter 131, 141 gemäß der beispielhaften Ausführungsform von 7A in durchgezogenen Linien veranschaulicht sind.
-
Diese Verkürzung der Leitschaufelblätter 131, 141 einer oder mehrerer der jeweiligen Leitschaufeln 130, 140 ermöglicht einen kleinen Abschnitt des Abgasaustritts zwischen einem beliebigen Paar angrenzender Leitschaufelblätter (d. h., zwischen angrenzenden Leitschaufelblättern 131 des ersten Satzes von Leitschaufeln 130; zwischen angrenzenden Leitschaufelblättern 141 des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140 und/oder zwischen angrenzenden Leitschaufelblättern 131 und 141 eines jeweiligen Paares von Leitschaufeln 130 und 140), wenn die Leitschaufeln 130, 140 um den neuen Drehpunkt PP' in die geschlossene Position gedreht werden (d. h. eine Austrittsspalte (eine darstellende Austrittsspalte 215 ist als Phantom in 3 mit der wie in 7 geänderten Leitschaufel 130 gezeigt - obwohl diese Spalte 215 in der Konfiguration von 3, die gleich lange Leitschaufeln 130, 140 veranschaulicht, die sich auf eine Weise schließen, dass keine Austrittsspalten vorhanden sind, sondern lediglich darstellen, wo sich eine solche Spalte in der Konfiguration von 7 befinden würde) wird zwischen der neueren Vorderkante 132', 142' und der angrenzenden Hinterkante 134, 144 oder 134', 144' eines jeweiligen Paars angrenzender Leitschaufelblätter 131, 131 eines Paars von Leitschaufeln 130, 130; eines jeweiligen Paars angrenzender Leitschaufelblätter 141, 141 eines jeweiligen Paars von Leitschaufeln 140, 140; oder eines jeweiligen Paars von Leitschaufelblättern 131, 141 eines jeweiligen Paars von Leitschaufeln 130, 140 erzeugt; wenn sie in die geschlossene Position gedreht wird). Ähnlich wie bei den Ausführungsformen von 4-6 verringert diese Austrittspalts 215 die mechanische Belastung und den Verschleiß der VTG-Komponenten, die durch die auf die Leitschaufeln 130, 140 angewendeten aerodynamischen Kräfte beeinträchtigt werden.
-
Nun unter Bezugnahme auf 7B ist noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der die relative Stelle der Wellen 139, 149 an einer oder beiden der Leitschaufelblätter 131, 141 der Grundkonfiguration, wie in 3 veranschaulicht, in eine neue Position (in 7B. mit 133', 137', 143', 147' als Phantom identifiziert) relativ zu ihrer jeweiligen Vorderkante 132, 142 und Hinterkante 134, 144 der jeweiligen Leitschaufelblätter 131, 141 verschoben werden, wobei jedoch die Gesamtlänge der Leitschaufelblätter 131, 141 der Grundkonfiguration, wie sie in 3 zwischen der jeweiligen Vorderkante 132, 142 und der Hinterkante 134, 144 veranschaulicht ist, konstant bleibt. Durch diese Verschiebung ändert sich der Drehpunkt PP der jeweiligen Leitschaufel 130, 140 der Grundkonfiguration von 3 zu dem Drehpunkt PP' (ebenso durch den Pfeil PP' im Phantom in 7B gezeigt), die das auf die Leitschaufeln 130, 140 angewendete Druckprofil ändert, was die auf die jeweiligen Leitschaufeln 130A, 140A in jeder Leitschaufelposition angewendeten aerodynamischen Kräfte und mechanischen Belastungen ändern kann, um die mechanischen Belastungen und den Verschleiß der Komponenten, die von den auf die Leitschaufeln 130, 140 angewendeten Kräften betroffen sind, auf ähnliche Weise zu mindern, wie das Ermöglichen eines Austritts in 4-6 und 7A.
-
In bestimmten Ausführungsformen ist die Verschiebung derart, dass ein erster Abstand, definiert als der Abstand zwischen der jeweiligen Vorderkante 132, 142 einer Leitschaufel 130, 140 und dem Drehpunkt PP, geringer ist als ein zweiter Abstand, definiert zwischen der jeweiligen Vorderkante 132', 142' und dem neuen Drehpunkt PP' dergleichen, jedoch modifizierten Leitschaufel 130, 140 (und wobei ein erster Abstand zwischen der jeweiligen Hinterkante 134, 144 einer Leitschaufel 130, 140 und dem Drehpunkt PP größer ist als ein zweiter Abstand, der zwischen der jeweiligen Hinterkante 134', 144' und dem neuen Drehpunkt PP' der gleichen, jedoch modifizierten Leitschaufel 130, 140 definiert ist).
-
In einer weiteren Alternative (nicht gezeigt) könnte die Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung erfolgen, wobei die Verschiebung derart ist, dass ein erster Abstand, definiert als der Abstand zwischen der jeweiligen Vorderkante 132, 142 einer Leitschaufel 130, 140 und dem Drehpunkt PP, größer ist als ein zweiter Abstand, definiert zwischen der jeweiligen Vorderkante 132', 142' und dem neuen Drehpunkt PP' der gleichen, jedoch modifizierten Leitschaufel 130, 140 (und wobei ein erster Abstand zwischen der jeweiligen Hinterkante 134, 144 der einen Leitschaufel 130, 140 und dem Drehpunkt PP kleiner als ein zweiter Abstand ist, der zwischen der jeweiligen Hinterkante 134', 144' und dem neuen Drehpunkt PP' der gleichen, jedoch modifizierten Leitschaufel 130, 140 definiert ist).
-
In noch weiteren verwandten Ausführungsformen werden ebenso Leitschaufelblätter 130, 140 in Betracht gezogen, die eine Kombination der Attribute von 7A und/oder 7B aufweisen. Insbesondere kann in einer beispielhaften Ausführungsform eine, aber weniger als die gesamte Leitschaufel 130 oder 140 gekürzt werden, wie in 7A, während eine andere, aber weniger als die gesamte Leitschaufel 130 oder 140 verschoben werden kann, wie in 7B. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen können eine oder mehrere, aber weniger als alle Leitschaufeln 130 oder 140 verkürzt und verschoben werden.
-
Nun unter Bezugnahme auf 7C ist noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine Schlitzöffnung 230 durch eine oder mehrere der Leitschaufeln 130, 140 zwischen der Innenoberfläche 131A, 141A und der Außenoberfläche 131B, 141B (wobei der Abstand 140 zwischen der Innenoberfläche 131A, 141A und der Außenoberfläche 131B, 141B als die Breite der jeweiligen Leitschaufel 130, 140 definiert ist) an einer Stelle zwischen der jeweiligen Vorderkante 132, 142 und der Hinterkante 134, 144 definiert ist. Diese Schlitzöffnung 230 dient als ein Austrittspfad für Abgase durch die Leitschaufeln 130, 140, wenn sich die Leitschaufeln 130, 140 in einer beliebigen Position, einschließlich einer geschlossenen Position, befinden. Ähnlich wie bei den Ausführungsformen von 4-6 verringert dieser Austritt durch den Schlitz 230 die mechanische Belastung und den Verschleiß der VTG-Komponenten, die durch die auf die Leitschaufeln 130, 140 angewendeten aerodynamischen Kräfte beeinträchtigt werden.
-
In noch einer weiteren Ausführungsform, die mit 7A-7C verwandt ist, kann eine Leitschaufelkonfiguration dargestellt werden, bei der eine oder mehrere des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln 130, 140 eine Kombination der Merkmale von 7A und 7B, allein oder in Kombination mit den Merkmalen von 7C beinhaltet. Beispielsweise könnte eine Leitschaufel 130 und 140 des ersten oder des zweiten Satzes von Leitschaufeln 130, 140 gekürzt werden, wie vorstehend in 7A beschrieben und veranschaulicht, wohingegen eine andere Leitschaufel 130 und/oder 140 oder die gleiche Leitschaufel 130 und/oder 140 des ersten und des zweiten Satzes von Leitschaufeln einen verschobenen Drehpunkt PP aufweisen könnte, wie vorstehend in 7B beschrieben und veranschaulicht, und wobei eine der Leitschaufeln 130, 140 in dieser alternativen Konfiguration die Schlitzöffnung 230 beinhaltet, wie oben in 7C beschrieben und veranschaulicht.
-
In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, wie in 8 veranschaulicht, die in der Regel in Verbindung mit der alternativen Leitschaufelanordnung 130, 140 von 5 verwendet wird, bei der die angrenzende Leitschaufel 130B, 140B nicht entlang einer Achse an der jeweiligen Zunge 61, 63 ausgerichtet ist (wie auch in 4 gezeigt) und bei denen eine asymmetrische Leitschaufelbeabstandung genutzt wird, wird ein erster 400A der Mehrzahl von Abstandshaltern 400 angrenzend an die erste Zunge 61 der Wand 60 positioniert, während ein zweiter 400B der Mehrzahl von Abstandshaltern angrenzend an die zweite Zunge 63 der Wand 60 positioniert wird. Der Begriff „angrenzend“, wie er hierin in Bezug auf die Beziehung zwischen dem ersten 400A und dem zweiten 400B der Abstandshalter 400 definiert ist, bezieht sich auf die Positionierung des jeweiligen ersten 400A oder des zweiten 400B der Abstandshalter in Umfangsrichtung außerhalb der Leitschaufeln 130A, 140A und entlang einer Radiallinie (RL), die sich von der Drehachse des Turbinenrads 42 zu der jeweiligen ersten oder zweiten Zunge 61, 63 erstreckt. Der jeweilige erste 400A oder der zweite 400B kann angrenzend an den äußeren Umfangsring 106 positioniert werden, sodass der jeweilige erste 400A oder der zweite 400B der Abstandshalter 400 an der jeweiligen ersten oder zweiten Zunge 61, 63 ausgerichtet und im Allgemeinen bündig ist, oder er kann etwas innerhalb des äußeren Umfangsrings 106 positioniert werden, sodass eine kleine Spalte zwischen dem jeweiligen ersten 400A oder dem zweiten 400B der Abstandshalter 400 und der jeweiligen ersten oder zweiten Zunge 61, 63 bestehen kann. Darüber hinaus ist der jeweils am weitesten innen liegende Abschnitt des ersten 400A oder des zweiten 400B im Allgemeinen in einem ausreichenden Abstand nach außen in Umfangsrichtung zu einer der angrenzenden Leitschaufeln 130A, 140B beabstandet, damit sich die Leitschaufel 130A, 140B ungehindert zwischen der offenen und der geschlossenen Position drehen kann.
-
Zusätzlich zu der Unterstützung bei der Anpassung der Abgasströmung, die aus dem jeweiligen ersten oder zweiten Spiralgehäuse 54, 56 eintritt, bevor sie von den Turbinenschaufeln 42 aufgenommen wird, wie vorstehend erwähnt, dienen der erste 400A und der zweite 400B der Abstandshalter 400 dazu, den Austritt von Spirale zu Spirale zu reduzieren, der zwischen einer der Leitschaufeln 130A, 140A und einer der jeweiligen Zungen 61, 63 während des Betriebs des Einlasssystems 30 in jeder der Zwischenpositionen und der offenen Position auftritt, verglichen mit Einlasssystemen, die keine solchen Abstandshalter 400A, 400B beinhalten. Da jedoch der erste 400A und der zweite 400B der Abstandshalter 400 in der geschlossenen Position die jeweiligen Leitschaufeln 130A oder 140A nicht berühren, kann in jeder Leitschaufelposition ein kleiner Abschnitt des Austritts des Abgases zwischen der Leitschaufel 130A und dem ersten Abstandshalter 400A und zwischen der Leitschaufel 140A und dem zweiten Abstandshalter 400B auftreten. Dieser Abgasaustritt verringert die aerodynamischen Kräfte und mechanischen Belastungen, die in der geschlossenen Position auf die jeweiligen Leitschaufeln 130A, 140A angewendet werden, auf die gleiche Weise wie vorstehend in 4 beschrieben, was wiederum die mechanische Belastung und den Verschleiß der Komponenten verringert, die von den auf die Leitschaufeln 130A, 140A angewendeten Kräfte betroffen sind.
-
In einer weiteren Ausführungsform, wie in 9 veranschaulicht, können die angrenzenden Leitschaufeln 130A und/oder 140A fixierte Leitschaufeln sein, die mit den Bezugsnummern 130A', 140A' bezeichnet werden, im Gegensatz zu den drehenden Leitschaufeln 130A, 140A wie in der Grundkonfiguration von 3. In dieser Ausführungsform bleiben die Übrigen des ersten Satzes von Leitschaufeln 130 und des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140 als drehbare Leitschaufel 130, 140 erhalten. Diese fixierten Leitschaufeln 130A', 140A' sind an den ringförmigen Ring 101A geschweißt oder anderweitig befestigt und drehen sich daher nicht in Verbindung mit der Drehung der Übrigen des ersten Satzes von Leitschaufeln 130 und des zweiten Satzes von Leitschaufeln 140 zwischen der offenen und der geschlossenen Position. Wenn der erste Satz von Leitschaufeln 130 und der zweite Satz von Leitschaufeln 140 in die geschlossene Position gedreht werden, besteht also immer noch eine Spalte zwischen den jeweiligen fixierten Leitschaufeln 130A', 140A' und den jeweiligen Zungen 61, 63. Dies ermöglicht einen kleinen Abschnitt eines Austritts des Abgases zwischen der fixierten Leitschaufel 130A und der ersten Zunge 61 und zwischen der Leitschaufel 140A und der zweiten Zunge 63 in jeder Leitschaufelposition. Ferner tritt ein kleiner Abschnitt des Austritts des Abgases ebenso zwischen der fixierten Leitschaufel 130A' oder 140A' und den jeweiligen angrenzenden der Leitschaufeln des ersten und zweiten Satzes von Leitschaufeln 130, 140 auf. Diese Austrittspfade verringern alle einzeln die mechanische Belastung und den Verschleiß der Komponenten, die durch die auf die fixierten Leitschaufeln 130A', 140A' und die anderen Leitschaufeln 130, 140 während der Nutzung angewendeten Kräfte beeinträchtigt werden.
-
In noch weiteren Ausführungsformen kann jede Kombination der Merkmale der Ausführungsformen von 4-9 in Kombination miteinander verwendet werden, wodurch die Merkmale kombiniert werden, um verschiedene alternative Austrittspfade zu schaffen, die alle einzeln oder in Kombination die mechanische Belastung und den Verschleiß der Komponenten verringern, die durch die auf die Leitschaufeln 130, 140 (beweglich oder fixiert) während der Nutzung angewendeten Kräfte im Vergleich zu den in der Grundkonfiguration von 3 bereitgestellten Kräften beeinflusst werden.
-
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben, und es ist zu verstehen, dass die Terminologie, die verwendet wurde, eher beschreibender als einschränkender Natur sein soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Licht der vorstehenden Lehren möglich und die Offenbarung kann auf eine andere Weise als die spezifisch beschriebene praktiziert werden.
