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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Turboladersystem.
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Stand der Technik
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Es wurde bereits ein zweistufiges Turboladersystem vorgeschlagen (mehrstufiges Turboladersystem), welches zwei (mehrere) Turbolader aufweist. Diese Art eines zweistufigen Turboladersystems, bei dem zwei Turbolader mit unterschiedlicher Kapazität vorgesehen sind, erzeugt effizient Druckluft, indem der Zustand des Abgases verändert wird, welches den zwei Turboladern in Übereinstimmung mit der Flussmenge eines Abgases zugeführt wird, welches von einer internen Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Im Einzelnen weist zum Beispiel das zweistufige Turboladersystem einen Niederdruckstufen-Turbolader, welchem Abgas zugeführt wird, welches von der Brennkraftmaschine (erster Turbolader) ausgestoßen wird, einen Hochdruckstufen-Turbolader, der weiter stromaufwärts als der Niederdruckstufen-Turbolader (zweiter Turbolader) angeordnet ist, und eine Abgasumleitventilvorrichtung, die das Öffnen und Schließen eines Umleitflusskanales durchführt, der das Abgas, das von der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird dem Niederdruckstufen-Turbolader zuführt, indem das Turbinenlaufrad des Hochdruckstufen-Turbolader umgangen wird.
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Als ein Beispiel einer Abgasumleitventilvorrichtung ist es möglich die Abgasumleitventilvorrichtung zu verwenden, welche z. B. in dem Patentdokument 2 offenbart ist.
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Wenn bei der Abgasumleitventilvorrichtung der Umleitflusskanal von der Abgasumleitventilvorrichtung geschlossen wird, wird das Abgas dem Hochdruckstufen-Turbolader zugeführt, und wenn der Umleitflusskanal von der Abgasumleitventilvorrichtung geöffnet wird, wird das Abgas dem Niederdruckstufen-Turbolader zugeführt
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Dokumente zum Stand der Technik
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Patentdokumente
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- [Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2009-92026
- [Patentdokument 2] veröffentlichte japanische Übersetzung Nr. 2002-508473 der internationalen PCT-Veröffentlichung
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
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Die Abgasumleitventilvorrichtung weist einen Ventilkörper auf, bei dem der Umleitflusskanal geschlossen ist, wenn dieser gegen das Öffnungsende des Umleitflusskanals anstößt, und bei dem der Umleitflusskanal geöffnet ist, wenn dieser von Öffnungsende des Umleitflusskanals entfernt wird. Die Wand des Umleitflusskanals wird von einem Bereich des Gehäuses des Turboladers gebildet.
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Das bedeutet, dass das Schließen und das Öffnen des Umleitflusskanals dadurch vorgesehen sind, ob die untere Oberfläche des Ventilkörpers an einem Bereich des Gehäuses des Turboladers anliegt oder von dem Bereich des Gehäuses des Turboladers getrennt ist.
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Da bei dieser Art eines zweistufigen Turboladersystems das Abgas innerhalb des Gehäuses fließt, wird langfristig ein Bereich des Gehäuses oxidiert, welcher aus Gußeisen gebildet ist. Da andererseits eine große Menge des Abgases in dem Umleitflusskanal fließt, welcher von einem Bereich des Gehäuses gebildet wird, tritt ein großer Temperaturunterschied des Umleitflusskanals zwischen dem Fall, wenn das Abgass fließt, und dem Fall auf, wenn das Abgass nicht fließt.
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Wenn hier die Oberfläche des Öffnungsende des Umleitflusskanals oxidiert ist, tritt ein großer Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Bereich, welcher oxidiert ist, und dem Bereich, welcher nicht oxidiert ist auf, so dass über eine lange Zeitdauer ein Bereich der Oberfläche des Öffnungsendes (Dichungsoberfläche) des Umleitflusskanals abblättern könnte. Da weiterhin die Bodenoberfläche des Ventilkörpers wiederholt gegen die Dichtungsoberfläche des Umleitflusskanals anschlägt, wird dadurch manchmal das Abblättern der Dichtungsoberfläche gefördert.
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Wenn aufgrund dieser Art der thermischen und der mechanischen Belastung ein Bereich der Dichtungsoberfläche abblättert, verschlechtert sich das Dichtungsvormögen, wenn der Ventilkörper den Umleitflusskanal schließt, so dass ungeachtet, ob der Umleitflusskanal geschlossen ist, einige der Abgase aus dem Umleitflusskanal entweichen, was zu einem Abfall des Leistungsvermögens des zweistufigen Turboladersystem führt.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Umstände und hat die Aufgabe, ein Abblättern der Dichtungsoberfläche in dem Umleitflusskanal bei einem mehrstufigen Turboladersystem zu verhindern und ein Entweichen der Abgase aus dem Umleitflusskanal zu verhindern, wenn dieser geschlossen ist.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Das mehrstufige Turboladersystem nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist einem ersten Turbolader, dem ein Abgas zugeführt wird, das von einer internen Brennkraftmaschine ausgegeben wird, einen zweiten Turbolader, der stromaufwärts in dem Fluss des Abgases des ersten Turboladers angeordnet ist, und eine Abgasumleitventilvorrichtung auf, welche ein Öffnen und ein Schließen eines Umleitflusskanales durchführt, welcher das Abgas zuführt, das von dem internen Brennkraftmaschine an den ersten Turbolader ausgegeben wird, indem das Turbinenlaufrad des zweiten Turboladers umgangen wird, wobei eine Dichtungsfläche der Öffnung des Umleitflusskanales, an dem die unter Oberfläche des Ventilkörpers der Abgasumleitventilvorrichtung anliegt, eine höhere Oxidationsbeständigkeit als das Gehäuse des zweiten Turboladers aufweist.
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Bei einem mehrstufigen Turboladersystem nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Dichtungsoberfläche von einem Ringelement gebildet, welches mit einem austenitischen rostfreien Stahl bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach dem ersten Gesichtspunkt gebildet ist.
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Bei einem mehrstufigen Turboladersystem nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Ringelement befestigt, indem es in das Gehäuse des zweiten Turboladers pressgepasst wird, und es einen Haltemechanismus aufweist, welcher die Bewegung in die Richtung begrenzt, welche entgegengesetzt zu der Richtung der Presspassung des Ringelementes hinsichtlich des Gehäuses des zweiten Turboladers bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach dem zweiten Gesichtspunkt ist.
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Bei einem mehrstufigen Turboladersystem nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Dichtungsoberfläche eine ringförmige Gestalt auf, welche einen äußeren Durchmesser kleiner als den äußeren Durchmesser der unteren Oberfläche des Ventilkörpers bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach dem zweiten oder dem dritten Gesichtspunkt aufweist.
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Bei einem mehrstufigen Turboladersystem nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Haltemechanismus ein vorstehender Bereich, welcher ein Bereich des Ringelementes ist, welcher in das Gehäuse des zweiten Turboladers pressgepasst ist und welcher teilweise durch eine elastische Kompression durch das Gehäuse des zweiten Turboladers bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach dem dritten Gesichtspunkt freigegeben ist
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Bei einem mehrstufigen Turboladersystem nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Haltemechanismus ein vorstehender Bereich, welcher ein Bereich des Gehäuses des zweiten Turboladers ist, in welchen das Ringelement pressgepasst ist und welcher teilweise durch eine elastische Expansion von dem Ringelement bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach dem dritten Gesichtspunkt freigegeben ist.
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Wirkungen der Erfindung
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Nach der vorliegenden Erfindung weist die Dichtungsoberfläche der Öffnung des Umleitflusskanals eine höhere Oxidationsbeständigkeit als das Gehäuse des zweiten Turboladers auf. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Oxidation eines Bereiches oder der Gesamtheit der Dichtungsoberfläche des Umleitflusskanals zu unterdrücken.
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Ohne das Entstehen eines großen Unterschiedes bei den thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist es demzufolge möglich, das Abblättern bei der Dichtungsoberfläche zu verhindern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung, welche die Umrisskonfiguration einer Brennkraftmaschine mit einem mehrstufigen Turboladersystem bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2A ist eine vergrößerte Darstellung, welche eine Abgasumleitventilvorrichtung zeigt, welche bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung vorgesehen ist.
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2B ist eine vergrößerte Darstellung, welche eine Abgasumleitventilvorrichtung zeigt, welche bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung vorgesehen ist.
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3 ist eine perspektive Darstellung eines Ringelementes, welches bei dem mehrstufigen Turboladersystem nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung vorgesehen ist.
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4A ist eine Querschnittsdarstellung, welche eine Abwandlung des mehrstufigen Turboladersystems bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung zeigt und welche das Ringelement aufweist.
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4B ist eine Querschnittsdarstellung, welche eine Abwandlung des mehrstufigen Turboladersystems bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung zeigt und welche das Ringelement aufweist.
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4C ist eine Querschnittsdarstellung, welche eine Abwandlung des mehrstufigen Turboladersystems bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung zeigt und welche das Ringelement aufweist.
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4D ist eine Querschnittsdarstellung, welche eine Abwandlung des mehrstufigen Turboladersystems bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenen Erfindung zeigt und welche das Ringelement aufweist.
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Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Turboladersystems unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen, welche nachfolgend angeführt werden, der Maßstab der einzelnen Teile in geeigneter Weise geändert werden soll, um jedes Teil in eine erkennbare Größe zu bringen. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung als ein Beispiel eines mehrstufigen Turboladersystems ein zweistufiges Turboladersystem beschreiben, bei dem zwei Turbolader vorgesehen sind.
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Die 1 ist eine schematische Darstellung, welche die Umrisskonfiguration einer Brennkraftmaschine 100 zeigt, welche ein zweistufiges Turboladersystem 1 der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Brennkraftmaschine 100 ist eine, welche auf einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist und welche ein zweistufiges Turboladersystem 1, einen Motor 101 (interner Verbrennungsmotor), einen Ladeluftkühler 102, ein AGR (Abgasrückführung) Ventil 103, einen AGR-Kühler 104 und eine Motorsteuereinheit (ECU) 105 aufweist.
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Das zweistufige Turboladersystem 1 gewinnt die Energie, welche sich in dem Abgas befindelt, welches von dem Motor 101 ausgestoßen wird, als Drehkraft zurück und erzeugt Druckluft, welche dem Motor 101 mit dieser Drehkraft zugeführt wird.
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Das zweistufige Turboladersystem 1 weist die Kennzeichen der vorliegenden Erfindung auf und wird im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Der Motor 101 dient als ein Antriebsaggregat eines Fahrzeuges, auf dem es angebracht ist, und er erzeugt die Leistung, indem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus Druckluft, welche von dem zweistufigen Turboladersystem zugeführt wird, und Kraftstoff verbrannt wird, und führt das Abgas, welches durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt wird, dem zweistufigen Turboladersystem 1 zu.
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Der Ladeluftkühler 102 kühlt die Druckluft, welche von dem zweistufigen Turboladersystem 1 dem Motor 101 zugeführt wird, und er ist zwischen dem zweistufigen Turboladersystem 1 und der Ansaugöffnung des Motors 101 angeordnet.
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Das AGR-Ventil 103 führt ein Öffnen und Schließen eines Rückflusskanals durch, welcher einen Teil des Abgases, welches von dem Motor 101 ausgestoßen wird, an die Lufteinsaugseite des Motors 101 rückführt, wobei dessen Öffnungsgrad von der Motorsteuereinheit 105 angepasst wird.
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Der AGR-Kühler 104 kühlt das Abgas, welches an die Lufteinsaugseite des Motors 101 über den Rückflusskanal zurückgeführt werden soll, und er ist stromaufwärts zum AGR-Ventil 103 angeordnet.
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Die Motorsteuereinheit 105 steuert die gesamte Brennkraftmaschine 100.
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Die Motorsteuereinheit 105 in der Brennkraftmaschine 100 steuert das vorhergehend erwähnte AGR-Ventil 103 und eine Abgasumleitventilvorrichtung 5, welche nachfolgend beschrieben wird, in Übereinstimmung mit der Drehfrequenz des Motors 101 (das heißt der Flussmenge des Abgases).
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Wenn bei der Brennkraftmaschine 100, welche diese Ausgestaltung aufweist, das Abgas ausgestoßen wird, welches durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Motor 101 erzeugt wird, wird ein Teil des Abgases zu der Lufteinsaugseite des Motors 101 über den AGR-Kühler 104 zurückgeführt, während das Meiste des Abgases dem zweistufigen Turboladersystem 1 zugeführt wird. Druckluft wird in dem zweistufigen Turboladersystem 1 erzeugt und diese Druckluft wird dem Motor 101 zugeführt, nachdem sie von dem Ladeluftkühler 102 gekühlt worden ist.
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Als Nächstes wird das zweistufige Turboladersystem 1 beschrieben.
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Wie in der 1 dargestellt ist, weist das zweistufige Turboladersystem 1 einen Niederdruckstufen-Turbolader 2 (erster Turbolader), einen Hochdruckstufen-Turbolader 3 (zweiter Turbolader), ein Absperrventil 4, eine Abgasumleitventilvorrichtung 5 und ein Abfallabsperrventil 6 auf.
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Der Niederdruckstufen-Turbolader 2 ist in der Flussrichtung des Abgases mehr stromabwärts als der Hochdruckstufen-Turbolader 3 angeordnet und er ist ausgestaltet größer als der Hochdruckstufen-Turbolader 3 zu sein. Der Niederdruckstufen-Turbolader 2 weist einen Niederdruckstufen-Verdichter 2a und eine Niederdruckstufen-Turbine 2b auf.
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Der Niederdruckstufen-Verdichter 2a weist ein nicht dargestelltes Verdichterlaufrad und ein nicht dargestelltes Verdichtergehäuse auf, welches das Verdichterlaufrad umgibt und in welchem ein Luftflusskanal gebildet ist. Auch weist die Niederdruckstufen-Turbine 2b ein Turbinenlaufrad 2d und ein Turbinengehäuse 2c auf, welches das Turbinenlaufrad 2d umgibt und in welchem ein Abgasflusskanal (siehe 2A) gebildet wird. Das Verdichterlaufrad und das Turbinenlaufrad 2d sind über eine Welle gekoppelt und die Druckluft wird von dem Verdichterlaufrad erzeugt, welches drehbar von dem Turbinenlaufrad 2d angetrieben wird, welches drehbar von dem Abgas angetrieben wird.
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Der Hochdruckstufen-Turbolader 3 ist in der Flussrichtung des Abgases mehr stromaufwärts als der Niederdruckstufen-Verdichter 2 angeordnet.
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Der Hochdruckstufen-Turbolader 3 weist einen Hochdruckstufen-Verdichter 3a und eine Hochdruckstufen-Turbine 3b auf.
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Der Hochdruckstufen-Verdichter 3a weist ein nicht dargestelltes Verdichterlaufrad und ein nicht dargestelltes Verdichtergehäuse auf, welches das Verdichterlaufrad umgibt und in welchem ein Luftflusskanal gebildet ist.
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Auch weist die Hochdruckstufen-Turbine 3b ein nicht dargestelltes Turbinenlaufrad und ein Turbinengehäuse 3c auf, welches das Turbinenlaufrad umgibt und in welchem ein Abgasflusskanal (Gehäsuse des Hochdruckstufen-Turboladers 3 (zweiter Turbolader)) gebildet wird (siehe 2A).
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Das Verdichterlaufrad und das Turbinenlaufrad sind über eine Welle gekoppelt und die Druckluft wird von dem Verdichterlaufrad erzeugt, welches drehbar von dem Turbinenlaufrad angetrieben wird, welches drehbar von dem Abgas angetrieben wird.
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Wie in der 2A gezeigt ist, ist es zu beachten, dass das Turbinengehäuse 2c der Niederdruckstufen-Turbine 2b und das Turbinengehäuse 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b verbunden sind, indem deren Flansche stumpf verbunden werden.
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Innerhalb des Turbinengehäuses 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b sind ein Abgasflusskanal 3d, welcher Abgas ausstößt, welches das Turbinenlaufrad der Hochdruckstufen-Turbine 3b durchlaufen hat, und ein Umleitflusskanal 3e vorgesehen, um das Abgas der Niederdruckstufen-Turbine 2b zuzuführen, ohne das Turbinenlaufrad einzubeziehen.
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Ein Zufuhrflusskanal 2e, um Abgas dem Turbinenlaufrad 2d der Niederdruckstufen-Turbine 2b zuzuführen, ist in dem Inneren des Turbinengehäuses 2c der Niederdruckstufen-Turbine 2b angeordnet.
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Indem das Turbinengehäuse 2c der Niederdruckstufen-Turbine 2b und das Turbinengehäuse 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b verbunden werden, werden der Abgasflusskanal 3d, der Umleitflusskanal 3e und der Zufuhrflusskanal 2e verbunden.
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Es wird wieder Bezug auf die 1 genommen. Ein Absperrventil 4 ist in dem Umleitflusskanal vorgesehen, welcher die Druckluft, die von dem Niederdruckstufen-Verdichter 2a des Niederdruckstufen-Turbolader 2 an die Lufteinsaugseite des Motors 101 ausgegeben wird, ohne den Hochdruckstufen-Verdichter 3a einzubeziehen, wenn der Hochdruckstufen-Verdichter 3a des Hochdruckstufen-Turboladers 3 nicht betrieben wird. Wie in der 1 gezeigt ist, ist das Absperrventil 4 gebildet, um den Fluss der Druckluft von dem Niederdruckstufen-Verdichter 2a an den Motor 101 zu ermöglichen und den Rückfluss der Druckluft von dem Motor 101 an den Niederdruckstufen-Verdichter 2a zu verhindern.
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Die Abgasumleitventilvorrichtung 5 führt das Öffnen und das Schließen des Umleitflusskanals 3e durch, um das Abgas, welches von dem Motor 101 ausgestoßen worden ist, dem Niederdruckstufen-Turbolader 2 zuzuführen, wobei das Turbinenlaufrad des Hochdruckstufen-Turboladers 3 umgangen wird.
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Die Abgasumleitventilvorrichtung 5 weist eine Ventilanordnung 51, eine Montageplatte 52 und einen Aktuator 53 auf, wie in den 2A und 2B gezeigt ist.
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Die 2B ist eine vergrößerte Darstellung, welche die Ventilanordnung 51 und die Montageplatte 52 umfasst.
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Wie in dieser Zeichnung dargestellt ist, hat die Ventilanordnung 51 einen Aufbau, bei dem ein Ventilkörper 51a, welcher die Öffnung des Umleitflusskanals 3e öffnet und schließt, und eine Scheibe 51b, welche den Ventilkörper 51a an der Montageplatte 52 befestigt, über einen Wellenbereich 51c gekoppelt sind.
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Wie in der 2A gezeigt ist, ist die Ventilanordnung 51 bei dem Grenzbereich des Turbinengehäuses 2c der Niederdruckstufen-Turbine 2b und des Turbinengehäuses 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b drehbar ausgestaltet, um die Öffnung des Umleitflusskanals 3e zu öffnen und zu schließen.
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Eine untere Oberfläche 51d (die Oberfläche auf der Seite, welche die Öffnung des Umleitflusskanals 3e während des Schließens kontaktiert) des Ventilkörpers 51a ist ausgestaltet, eine flache Oberfläche zu sein, während eine obere Oberfläche 51e davon ausgestaltet ist, eine Kegelfläche zu sein, welche von der Mitte zu der Kante abfällt.
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Auch ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Durchgangsöffnung in der Mitte der Scheibe 51b vorgesehen, und wenn der Wellenbereich 51c durch die Durchgangsöffnung der Scheibe 51b von dem oberen Bereich des Ventilkörpers 51a geführt wird, ist das entfernte Ende des Wellenbereiches 51c angeordnet, um von der Scheibe 51b hervorzustehen.
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Da zum Beispiel das entfernte Ende des Wellenbereichs 51c und die Scheibe 51b verbindungsgeschweißt sind, sind der Wellenbereich 51c und die Scheibe 51b befestigt.
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Die Montageplatte 52 hat eine Durchgangsöffnung, durch welche der Wellenbereich 51c eingeführt wird, und der Wellenbereich 51c ist in diese Durchgangsöffnung eingeführt, wodurch er zwischen dem Ventilkörper 51a und der Scheibe 51b eingelegt ist.
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Wie in der Doppelstrichlinie in der 2a gezeigt ist, wird die Montageplatte 52 von der Antriebskraft von dem Aktuator 53 gedreht, welche über eine nicht dargestellte Verbindungsplattenanordnung übertragen wird. Die Ventilanordnung 51 wird auch über die Drehung dieser Montageplatte 52 gedreht.
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Wie in den 2A, 2B und 3 dargestellt ist, ist bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Ringelement 10 in dem Turbinengehäuse 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b angeordnet.
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Während das Turbinengehäuse 3c der Hochdruckstufen-Turbine 3b aus Gusseisen gebildet ist, ist das Ringelement 10 aus einem austenitischen rostfreien Stahl gebildet, wodurch es eine höhere Oxidationsbeständigkeit als das Turbinengehäuse 3c aufweist.
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Das Ringelement 10 ist befestigt, indem es in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst wird, um den Endbereich des Umleitflusskanals 3e zu bilden.
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Ein Bereich der Oberfläche dieses Ringelementes 10 auf dem Ventilkörper 51a dient auch als eine Dichtungsoberfläche 10a, gegen welche die untere Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a anschlägt. Bei der Oberfläche des Ringelementes 10 auf der Seite des Ventilkörpers 51a steht der innere Umfangsseitenbereich weiter als der äußere Umfangsseitenbereich zu der Seite des Ventilkörpers 51a vor. Der innere Umfangsseitenbereich dient als der Bereich, welcher gegen die untere Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a als die Dichtungsoberfläche 10a anschlägt.
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Die äußere Randgestalt des Ringelement 10 hat ungefähr die gleiche kreisförmige Gestalt wie die äußere Randgestalt des Ventilkörpers 51a. Da die Dichtungsoberfläche 10a als der innere Umfangsseitenbereich der Oberfläche des Ringelements 10 auf der Seite des Ventilkörpers 51a dient, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der äußere Durchmesser der Dichtungsoberfläche 10a kleiner als der äußere Durchmesser der unteren Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a.
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Es wird wieder Bezug auf die 1 genommen. Das Abfallabsperrventil 6 dient als eine Umleitung für einen Teil des Abgases, das von dem Hochdruckstufen-Turbolader 3 ausgestoßen wird, oder des Abgases, das über den Umleitflusskanal 3e ausgestoßen wird, ohne durch das Turbinenlaufrad 2d des Niederdruckstufen-Turboladers 2 zu gehen, und dessen Öffnungsgrad oder der Turboladerdruck des Niederdruckstufen-Verdichters 2a wird von der Motorsteuereinheit 105 angepasst.
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Bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das diesen Aufbau aufweist, wird das Ringelement 10, welches aus einem austenitischen rostfreien Stahl gebildet ist, in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst und der Endbereich des Umleitflusskanals 3e wird aus diesem Ringelement 10 gebildet. Da das Ringelement 10 bei dem vorliegendem Ausführungsbeispiel die Dichtungsfläche 10a aufweist, hat die Dichtungsoberfläche 10a eine höhere Oxidationsbeständigkeit als das Turbinengehäuse 3c.
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Dementsprechend ist es bei dem zweistufigen Turboladesystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, die Oxidation eines Bereiches oder der Gesamtheit der Dichtungsoberfläche 10a der Öffnung des Umleitflusskanals 3e zu hemmen.
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Demzufolge ergibt sich nicht eine großer Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei der Dichtungsoberfläche 10a und es ist so möglich, dass Abblättern bei der Dichtungsoberfläche 10a zu verhindern.
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Bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem Ringelement 10, das aus einem austenitischen rostfreien Stahl besteht, erhöht sich auch die Oxidationsbeständigkeit der Dichtungsoberfläche 10a. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Abblättern bei der Dichtungsoberfläche 10a mit einem einfachen Aufbau zu verhindern.
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Bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist auch der äußere Durchmesser der Dichtungsoberfläche 10a kleiner als der äußere Durchmesser der unteren Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a.
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Im Vergleich mit dem Fall, bei dem der äußere Durchmesser der Dichtungsoberfläche 10a gleich oder größer als der äußere Durchmesser der unteren Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a ist, ist es deshalb möglich, den Kontaktbereich der unteren Oberfläche 51d des Ventilkörpers 51a und der Dichtungsoberfläche 10a zu verringern und den Oberflächendruck bei der Dichtungsoberfläche 10a während des Schließens des Umleitflusskanals 3e zu erhöhen.
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Nach dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es dementsprechend möglich, das Dichtungsvermögen während des Schließens des Umleitflusskanals 3e weiter zu erhöhen. Darüber hinaus ist es über das Anpassen der Größe der Dichtungsoberfläche möglich, den Dichtungsoberflächendruck anzupassen.
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Es ist zu beachten, dass bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie es in der 4A gezeigt ist, ein vorstehender Bereich 11, welcher zu dem Turbinengehäuse 3c vorsteht, auf dem Ringelement 10 vorgesehen sein kann.
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Indem diese Art des vorstehenden Bereichs 11 bereitgestellt wird, wird die Bewegung des Ringelementes 10 in die Richtung entgegen der Richtung, wenn das Ringelement 10 hinsichtlich des Turbinengehäuses 3 pressgespasst wird, eingeschränkt und es ist möglich zu verhindern, dass das Ringelement 10 herauskommt.
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Das heißt, dass bei dem Aufbau, welcher in der 4A gezeigt ist, der vorstehende Bereich 11, welcher auf dem Ringelement 10 vorgesehen ist, als ein Haltemechanismus der vorliegenden Erfindung dient.
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Der vorstehende Bereich 11 soll im Detail beschrieben werden. Wie vorstehend erwähnt, ist das Ringelement 10 in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst.
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Wenn das Ringelement 10 in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst wird, zieht sich aus diesem Grunde das Ringelement 10 elastisch zu der inneren Seite in die radiale Richtung des Ringelements 10 aufgrund des Turbinengehäuses 3c zusammen. Andererseits dehnt sich das Turbinengehäuse 3c zu der äußeren Seite in der radialen Richtung des Turbinengehäuses 3c aufgrund des Ringelementes 10 aus.
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Wenn eine Aussparung 11A an dem entfernten Ende der inneren Umfangsfläche des Turbinengehäuses 3c in der Presspassungsrichtung des Ringelementes 10 (siehe den Pfeil in der 4B) gebildet wird, wie in der 4B gezeigt ist, liegt an der Stelle der Aussparung 11A kein Turbinengehäuse 3c vor, welches wirkt, um das Ringelement 10 zu der inneren Seite in der radialen Richtung des Ringelementes 10 zusammenzuziehen. An der Stelle der Aussparung 11A wird demzufolge das Ringelement 10 teilweise von der elastischen Kontraktion freigegeben. Dementsprechend wird der Bereich des Ringelementes 10 an der Stelle, welche teilweise von der elastischen Kontraktion freigegeben ist, der vorstehende Bereich 11.
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Bei dem zweistufigen Turboladersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie es in der 4C dargestellt ist, kann ein vorstehender Bereich 12, welcher zu dem Ringelement 10 vorsteht, an dem Turbinengehäuse 3c vorgesehen sein.
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Indem diese Art des vorstehenden Bereiches 12 vorgesehen ist, wird die Bewegung des Ringelementes 10 in die Richtung entgegen der Richtung beschränkt, wenn das Ringelement 10 hinsichtlich des Turbinengehäuses 3c angepresst wird, und es ist so möglich zu verhindern, dass das Ringelement 10 herauskommt.
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Das heißt, dass bei dem Aufbau, welcher in der 4C gezeigt ist, der vorstehende Bereich 12, welcher bei dem Turbinengehäuse 3c vorgesehen ist, als ein Haltemechanismus der vorliegenden Erfindung dient.
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Der vorstehende Bereich 12 soll im Detail beschrieben werden. Auch in diesem Fall zieht sich das Ringelement 10, welches in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst wurde, elastisch zu der inneren Seite in der radialen Richtung des Ringelementes 10 aufgrund des Turbinengehäuses 3c zusammen. Andererseits dehnt sich das Turbinengehäuse 3c zu der äußeren Seite in der radialen Richtung des Turbinengehäuses 3c aufgrund des Ringelements 10 aus.
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Wenn eine Aussparung in der äußeren Umfangsfläche des Ringelementes 10 in der Nähe des hinteren Endes in Presspassungsrichtung (siehe den Pfeil in der 4D) gebildet wird, wie in der 4D dargestellt ist, liegt an der Stelle der Aussparung 11B kein Ringelement 10 vor, welches in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst wird, und welches wirkt, um das Turbinengehäuse 3c zu der äußeren Seite in der radialen Richtung des Turbinengehäuses 3c elastisch auszudehnen. An der Stelle der Aussparung 11B wird demzufolge das Turbinengehäuse 3c teilweise von der elastischen Ausdehnung freigegeben und wird der vorstehende Bereich 12.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Die verschiedene Formen und Kombinationen von jedem Bauteil, das in dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, beziehen sich nur auf ein einzelnes Beispiel und sie können auf vielfältige Weise basierend auf den Anforderungen innerhalb des Umfanges abgeändert werden, der nicht vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel wurde der Aufbau des Erhöhens der Oxidationsbeständigkeit der Dichtungsoberfläche 10 beschrieben, indem das Ringelement 10, welches aus einem austenitischen rostfreien Stahl gebildet ist, in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst und befestigt wird.
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Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und es ist zum Beispiel auch möglich, einen Aufbau zu verwenden, welcher bewirkt, dass ein Bereich der Oberfläche des Turbinengehäuses 3c als die Dichtungsoberfläche dient, ohne das Ringelement 10 zu verwenden, und welcher die Oxidationsbeständigkeit der Dichtungsoberfläche erhöht, indem Oberflächenbehandlungen zur Oxidationsvermeidung durchgeführt werden, wie zum Beispiel eine Fluorbeschichtung.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der Aufbau so beschrieben, dass das Ringelement 10 in das Turbinengehäuse 3c pressgepasst wird.
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Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und es ist möglich, einen Aufbau zu verwenden, welcher das Ringelement 10 befestigt, indem es in eine Form gegossen wird, wenn das Turbinengehäuse 3c gebildet wird.
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In dem Ausfürungsbeispiel ist ein Aufbau mit zwei Turboladern beschrieben worden.
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Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und es ist darüber hinaus möglich einen Aufbau zu verwenden, welcher eine noch größere Anzahl an Turboladern aufweist.
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Bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel, wurde das Beispiel gegeben, dass der vorstehenden Bereich 11 an dem entfernten Ende der äußeren Umfangsoberfläche des Ringelementes 10 in der Presspassungsrichtung vorgesehen ist und dass der vorstehende Bereich 12 an dem hinteren Ende der inneren Umfangsoberfläche des Turbinengehäuses 3c hinsichtlich zu der Presspassungsrichtung des Ringelementes 10 vorgesehen ist, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das heißt, dass der Aussparungsbereich 11A an der inneren Umfangsoberfläche des Turbinengehäuses 3c vorgesehen sein kann, so dass der vorstehende Bereich 11 an einer beliebigen Stelle der äußeren Umfangsoberfläche des Ringelementes 10 vorgesehen ist. Ähnlich kann die Aussparung 11B an der äußeren Umfangsoberfläche des Ringelementes 10 so vorgesehen sein, dass der vorstehende Bereich 12 an einer beliebigen Stelle der inneren Umfangsoberfläche des Turbinengehäuses 3c vorgesehen ist. Auch kann eine Anzahl an Aussparungen 11A in der Höhenrichtung auf der inner Umfangsoberfläche des Turbinengehäuses 3c vorgesehen sein, so dass eine Anzahl an vorstehenden Bereichen 11 in der Höhenrichtung auf der äußeren Umfangsoberfläche des Ringelements 10 gebildet ist. Ähnlich kann eine Anzahl der Aussparungen 11B in der Höhenrichtung auf der äußeren Umfangsoberfläche des Ringelementes 10 vorgesehen sein, so dass eine Anzahl der vorstehenden Bereiche 12 in der Höhenrichtung auf der inneren Umfangsoberfläche des Turbinengehäuses 3c vorgesehen sind.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Da bei dem mehrstufigen Turboladersystem die Dichtungsfläche der Öffnung des Umleitflusskanals eine höhere Oxidationsbeständigkeit als das Gehäuse des zweiten Turboladers aufweist, ist es möglich die Oxidation eines Bereich oder der Gesamtheit der Dichtungsfläche der Öffnung des Umleitflusskanals zu hemmen.
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Demzufolge ist es bei der Dichtungsfläche möglich, ohne einen großen Unterschied bei den Wärmeausdehnungskoeffizienten ein Abblättern bei der Dichtungsfläche zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweistufiges Turboladersystem (Mehrstufiges Turboladersystem)
- 2
- Niederdruckstufen-Turbolader (erster Turbolader)
- 2c
- Turbinengehäuse
- 2d
- Turbinenlaufrad
- 3
- Hochdruckstufen-Turbolader (zweiter Turbolader)
- 3c
- Turbinengehäuse
- 3e
- Umleitflusskanal
- 5
- Abgasumleitventilvorrichtung
- 10
- Ringelement
- 10a
- Dichtungsoberfläche
- 11
- vorstehender Bereich (Haltemechanismus)
- 12
- vorstehender Bereich (Haltemechanismus)
- 51
- Ventilanordnung
- 51a
- Ventilkörper
- 51b
- Scheibe
- 51c
- Wellenabschnitt
- 51d
- untere Oberfläche
- 51e
- obere Oberfläche
- 52
- Montageplatte
- 101
- Motor (interne Brennkraftmaschine)
