DE10207456C1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Abgasturbolader für eine BrennkraftmaschineInfo
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- F01D17/10—Final actuators
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinen- und Verdichtergehäuse (2, 6), in denen ein Turbinen- und Verdichterrad angeordnet sind, die über eine Welle miteinander verbunden sind, wobei das Turbinengehäuse (2) einen spiralförmig verlaufenden Einlasskanal (22) für die Abgase aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass im Einlasskanal (22) Mittel (28) zur Strömungsumlenkung vorgesehen sind. DOLLAR A Damit kann die thermische Belastung sowie der Wirkungsgrad eines Abgasturboladers mit spiralförmig verlaufendem Einlasskanal für die Abgase verbessert werden.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 37 24 385 C2 ist eine Radialturbine für einen Abgasturbolader bekannt,
deren Einlasskanal für die Abgase vom Flansch an bis zum Spiralgehäuse spiralförmig
ausgebildet ist. Durch die gekrümmte Einlassgeometrie kann gegenüber einem geraden
und tangential zum Turbinengehäuse ausgerichteten Einlasskanal eine kompakte, den
restriktiven Package-Anforderungen moderner PKW gerecht werdende Gesamtgeometrie
des Abgasturboladers erreicht werden. Die gekrümmte Einlasskanalgeometrie birgt
jedoch Nachteile hinsichtlich der Strömungsverteilung des in die Turbine eintretenden
Abgases; darüber hinaus führt die Geometrie zu einer verstärkten Wandanströmung im
sogenannten Zungenbereich, das heißt im Übergangsbereich des Einlasskanals in den
Turbinenraum, die zu einer zusätzlichen thermischen bzw. mechanischen Belastung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, trotz eines gekrümmten Einlasskanals für das
Turbinengehäuse die gleichen thermodynamischen Eigenschaften eines Abgasturboladers
zu erreichen, der mit einem geraden und tangential zum Turbinengehäuse
ausgerichteten Einlasskanal versehen ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Durch im Einlasskanal des Turbinengehäuses vorgesehenen Mittel zur
Abgas-Strömungsumlenkung wird die Gasströmung im Eintrittsbereich der Turbine des
Abgasturboladers positiv beeinflußt, indem insbesondere das einströmende Abgas zur
Kanalmitte hingelenkt wird. Damit können die Strömungsverluste minimiert, die
Anströmung der Turbinenradschaufeln verbessert und der thermodynamische
Wirkungsgrad der Turbine bzw. des Abgasturboladers insgesamt erhöht werden. Darüber
hinaus wird durch die Strömungsumlenkung erreicht, daß die im Zungenbereich des
Turbinengehäuses vorgesehenen Wandabschnitte thermisch geringer belastet sind.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
des erfindungsgemäßen Abgasturboladers enthalten.
Die Strömungsumlenkung wird auf einfache Art und Weise durch einen an der
Kanalinnenwand des Einlasskanals vorgesehenen schanzenartigen Vorsprung erreicht.
Dieser schanzenartige Vorsprung ist in vorteilhafter Weise in der Innenwand des
Einlasskanals integriert und kann somit in einem gemeinsamen Fertigungsschritt
zusammen mit dem Turbinengehäuse hergestellt werden.
Für eine optimale Strömungsumlenkung ist vorgesehen, den Vorsprung unmittelbar vor
dem Halsquerschnitt des Einlasskanals anzuordnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Der Abgasturbolader besteht im wesentlichen aus einem Turbinengehäuse 2, einem
Lagergehäuse 4 und einem Verdichtergehäuse 6. Im Lagergehäuse 4 findet das
Laufzeug (nicht dargestellt) für das im Turbinengehäuse 2 angeordnete Turbinenrad 8
sowie für das im Verdichtergehäuse 6 angeordnete Verdichterrad (nicht dargestellt)
Aufnahme. Mit Hilfe eines am Gehäuse des Abgasturboladers vorgesehenen Flansches
10 kann der Abgasturbolader an einem Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine
befestigt werden. Am Abgasturbolader ist weiterhin ein mit Befestigungsbolzen 12
versehener Abgasflansch 14 erkennbar, an dem im eingebauten Zustand die
weiterführende Abgasanlage befestigt ist. Am Verdichtergehäuse 6 ist weiterhin ein
Luftaustrittsstutzen 16 erkennbar, über den die verdichtete Ansaugluft der
Brennkraftmaschine zugeführt wird. Mit Hilfe einer sogenannten Waste-Gate-Steuerdose
18 kann der Ladedruck des Abgasturboladers geregelt werden.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist der zum Turbinenraum 20 führende Einlasskanal 22
spiralförmig ausgebildet. Beim Übergang des Einlasskanals 22 in den Turbinenraum 20
bildet sich zwischen der Kanalinnenwand 24 und der Kanalaußenwand 26 ein
sogenannter Halsquerschnitt QH aus. Vor Erreichen des Halsquerschnitts QH ist in der
Kanalinnenwand 24 ein in den Einlasskanal 22 hineinragender schanzenartiger Vorsprung
28 ausgebildet. Dieser den Kanalquerschnitt verjüngende Vorsprung 28 ist einstückig aus
der Kanalinnenwand 24 herausgebildet. Durch diesen spoilerartigen Vorsprung 28 wird
der in den Einlasskanal 22 einströmende Abgasstrom zur Kanalmitte ab- bzw. umgelenkt.
Damit wird erreicht, daß die Abgasströmung trotz des spiralförmig ausgebildeten
Einlasskanales 22 im Halsquerschnitt QH nicht an der Kanalinnenwand 24 anliegt. Damit
können Strömungsverluste minimiert, die Anströmung der Turbinenradschaufeln
verbessert und der thermodynamische Wirkungsgrad des Abgasturboladers insgesamt
erhöht werden. Der Scheitelbereich von Kanalinnenwand 24 und Turbinenraum 20, im
folgenden als Zunge 30 bezeichnet, ist somit auch thermisch geringer belastet.
Claims (3)
1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinen- und
Verdichtergehäuse, in denen ein Turbinen- und Verdichterrad angeordnet sind, die
über eine Welle miteinander verbunden sind, wobei das Turbinengehäuse einen
spiralförmig verlaufenden Einlasskanal (22) für die Abgase aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass im Einlasskanal (22) zur Strömungsumlenkung an der
Innenwand (24) des Einlasskanals (22) ein schanzenartiger Vorsprung (28)
vorgesehen ist, um den Kanalquerschnitt des spiralförmigen Einlasskanals (22) zu
verjüngen und anschließend bis zu einer den Einlasskanal (22) abschließenden Zunge
(30) zu erweitern, wobei der schanzenartige Vorsprung (28) als Wandverstärkung des
Turbinengehäuses ausgebildet ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (28)
in der Innenwand (24) des Einlasskanals (22) integriert ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
schanzenartige Vorsprung (28) unmittelbar vor dem Halsquerschnitt (QH) des
spiralförmigen Einlasskanals (22) vorgesehen ist.
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