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TECHNISCHER BEREICH
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Die Offenbarung bezieht sich auf einen mehrstufigen Turbolader, der eine Vielzahl in Reihe angeordnete Turbolader umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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Ein mehrstufiger Turbolader ist eine Turboladevorrichtung, die eine Vielzahl Turbolader umfasst. Es ist bekannt, dass der mehrstufige Turbolader einen breiteren Betriebsbereich gewährleistet als eine Turboladevorrichtung, die einen einzigen Turbolader umfasst. Einer von verschiedenen Arten von mehrstufigen Turboladern, der zwei Turbolader umfasst, die in einer Strömungsrichtung von Abgas in Reihe miteinander angeordnet sind, wird beispielsweise als ein mehrstufiger Reihen-Turbolader oder ein sequentieller Reihen-Biturbolader bezeichnet. Bei einem mehrstufigen Reihen-Turbolader ist ein hochdruckseitiger (eine erste Stufe) Turbolader in einem niedrigen Drehzahlbereich eines Motors in Betrieb und ist ein niederdruckseitiger (eine nächste Stufe) Turbolader in einem hohen Drehzahlbereich des Motors in Betrieb. Der derartige Betrieb verbreitert den Betriebsbereich.
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Die
JP 2011 85 043 A1 offenbart den vorstehend beschriebenen mehrstufigen Reihen-Turbolader. Der mehrstufige Turbolader der
JP 2011 85 043 A1 hat einen Umgehungstrakt, der in einer Verdichterverkleidung (einem Verdichtergehäuse) jedes Turboladers gebildet ist. Luft, die in den mehrstufigen Turbolader gesaugt wird, strömt durch den Umgehungstrakt und umgeht ein Verdichterrad. Eine Einführung dieses Aufbaus hebt die Notwendigkeit auf, einen Umgehungstrakt getrennt von der Verdichterverkleidung bereitzustellen, und unterdrückt auch Komplikationen einer Rohranordnung um einen Motor.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Soweit Komplikationen einer Rohranordnung um einen Motor in der
JP 2011 85 043 A1 betroffen sind, war eine Erhöhung der Anzahl von Komponenten in einem Motorraum ein andauerndes Problem, das eine Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs und eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz verhindert und eine Bearbeitbarkeit zum Zeitpunkt von Montage und Reparatur verringert. Dieses Problem tritt auch bei mehrstufigen Turboladern auf.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf diese Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen mehrstufigen Reihen-Turbolader vorzusehen, der verkleinert werden kann, während eine Ausweitung eines Betriebsbereichs gewährleistet wird.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Ein erster Aspekt der Offenbarung ist ein mehrstufiger Turbolader, der umfasst: ein Turbinengehäuse, das ein erstes Untergehäuse, das eine erste Turbinenradkammer hat, und ein zweites Untergehäuse umfasst, das eine zweite Turbinenradkammer hat, die in Reihe mit der ersten Turbinenradkammer angeordnet ist; ein erstes Verdichtergehäuse, das mit dem Turbinengehäuse über ein erstes Lagergehäuse gekoppelt ist; und ein zweites Verdichtergehäuse, das mit dem Turbinengehäuse über ein zweites Lagergehäuse gekoppelt ist, wobei das erste Untergehäuse und das zweite Untergehäuse einstückig miteinander gebildet sind.
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Es ist möglich, dass das Turbinengehäuse einen ersten Ansaugtrakt und einen ersten Ausströmtrakt, die mit der ersten Turbinenradkammer und einem zweiten Ansaugtrakt in Verbindung stehen, und einen zweiten Ausströmtrakt hat, der mit der zweiten Turbinenradkammer in Verbindung steht. Es ist möglich, dass der erste Ansaugtrakt, der zweite Ansaugtrakt und der zweite Ausströmtrakt zu einer im Wesentlichen gleichen Richtung offen sind.
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Es ist möglich, dass das erste Untergehäuse und das zweite Untergehäuse über den zweiten Ansaugtrakt miteinander verbunden und voneinander getrennt sind.
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Es ist möglich, dass der zweite Ansaugtrakt bezüglich einer Ebene geneigt ist, in der sich ein Schneckentrakt der zweiten Turbinenradkammer erstreckt.
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Es ist möglich, dass das erste Verdichtergehäuse und das zweite Verdichtergehäuse unabhängig voneinander gebildet sind.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der Offenbarung ist es möglich, einen mehrstufigen Reihen-Turbolader vorzusehen, der verkleinert werden kann, während eine Ausweitung eines Betriebsbereichs gewährleistet wird.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein schematisches Gestaltungsschaubild eines Turboladesystems, das einen mehrstufigen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst.
- [2] 2 ist eine Draufsicht (eine Ansicht von oben), die ein Gehäuse des mehrstufigen Turboladers gemäß der Ausführungsform darstellt.
- [3] 3 ist eine Vorderansicht, die ein Turbinengehäuse gemäß der Ausführungsform darstellt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein mehrstufiger Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gemeinsame Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und überflüssige Erklärungen dieser werden vermieden. 1 ist ein schematisches Gestaltungsschaubild eines Turboladesystems, das einen mehrstufigen Turbolader gemäß der Ausführungsform umfasst.
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Ein Turboladesystem 10 der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise auf ein Motorsystem 100 angewendet, das in 1 dargestellt ist. Daher wird zuerst das Motorsystem 100 beschrieben. Das Motorsystem 100 umfasst das Turboladesystem 10, einen Motor 101, einen Zwischenkühler 102, einen Reinigungsfilter 103 und eine ECU (Motorsteuereinheit) 104. Das Motorsystem 100 ist beispielsweise an einem Fahrzeug angebracht.
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Der Motor 101 ist eine Leistungsquelle eines Fahrzeugs, an dem das Motorsystem 100 angebracht ist. Der Motor 101 ist ein Verbrennungsmotor und erzeugt Leistung durch Verbrennung einer Mischung aus durch das Turboladesystem 10 verdichteter Luft und Kraftstoff. Ferner verbrennt der Motor 101 die Mischung und liefert durch Verbrennung erzeugtes Abgas an das Turboladesystem 10.
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Der Zwischenkühler 102 kühlt verdichtete Luft, die von dem Turboladesystem 10 an den Motor 101 geliefert wird. Ein Einlass des Zwischenkühlers 102 ist mit einem ersten Verdichter 21 (später beschrieben) und einem zweiten Verdichter 41 (später beschrieben) des Turboladesystems 10 verbunden, das später beschrieben wird, und ein Auslass des Zwischenkühlers 102 ist mit dem Motor 101 über einen Ansaugkrümmer 105 des Motors 101 verbunden.
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Der Reinigungsfilter 103 reinigt Abgas, das von dem Turboladesystem 10 ausgestoßen wird. Der Reinigungsfilter 103 ist beispielsweise durch einen Filter, der Feststoffteilchen sammelt, und einen Katalysator gestaltet, der Oxidation oder Reduktion von schädlichen Komponenten fördert.
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Die ECU 104 steuert das gesamte Motorsystem 100. Beispielsweise steuert die ECU 104 das Öffnen und Schließen eines Ansaugumschaltventils 60 (später beschrieben), eines Ausströmumschaltventils 61 (später beschrieben) und eines Wastegate-Ventils 62 (später beschrieben) in dem Turboladesystem 10 und den Öffnungsgrad von jedem dieser Ventile gemäß einer Ausgangsleistung des Motors 101 (beispielsweise eine Motordrehzahl oder eine Strömungsrate von Abgas, die aufgrund der Motordrehzahl erwartet wird).
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Als nächstes wird das Turboladesystem 10 beschrieben.
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Das Turboladesystem 10 verdichtet Luft durch Verwendung von Abgas von dem Motor 101 und liefert verdichtete Luft an den Motor 101. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Turboladesystem 10 einen ersten Turbolader (einen primären Turbolader, einen Hochdruckstufen-Turbolader) 20, einen zweiten Turbolader (einen sekundären Turbolader, einen Niederdruckstufen-Turbolader) 40, das Ansaugumschaltventil 60, das Ausströmumschaltventil 61 und das Wastegate-Ventil 62. Der erste Turbolader 20 und der zweite Turbolader 40 sind in einer Strömungsrichtung von Abgas in Reihe miteinander angeordnet. Das heißt, das Turboladesystem 10 der vorliegenden Ausführungsform übernimmt einen mehrstufigen Reihen-Turbolader.
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Der erste Turbolader 20 ist in der Strömungsrichtung von Abgas an einer stromaufwärtigen Seite des zweiten Turboladers 40 angeordnet. Der erste Turbolader 20 umfasst einen ersten Verdichter (einen Hochdruckstufen-Verdichter) 21 und eine erste Turbine (eine Hochdruckstufen-Turbine) 22. Der erste Turbolader 20 kann eine variable Düseneinheit (nicht dargestellt) umfassen, die die Einspritzrate von Abgas in Richtung der ersten Turbine 22 anpasst.
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Der erste Verdichter 21 umfasst ein erstes Verdichterrad 23 und ein erstes Verdichtergehäuse 24, in dem das erste Verdichterrad 23 untergebracht ist, um drehbar zu sein. Die erste Turbine 22 umfasst ein erstes Turbinenrad 25 und ein erstes Turbinengehäuse (ein erstes Untergehäuse) 26, in dem das erste Turbinenrad 25 untergebracht ist, um drehbar zu sein. Eine erste Welle 27 koppelt das erste Verdichterrad 23 und das erste Turbinenrad 25 miteinander und ist drehbar durch ein Lager (nicht dargestellt) gestützt. Das Lager (nicht dargestellt) ist an einem ersten Lagergehäuse 28 angebracht. Wenn das erste Turbinenrad 25 durch eine Strömung von Abgas gedreht wird, wird das erste Verdichterrad 23 auch gedreht. Verdichtete Luft wird durch diese Drehung des ersten Verdichterrads 23 erzeugt.
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Der zweite Turbolader 40 ist in der Strömungsrichtung von Abgas an einer stromabwärtigen Seite des ersten Turboladers 20 angeordnet und hat eine größere Kapazität als der erste Turbolader 20. Der zweite Turbolader 40 umfasst einen zweiten Verdichter (einen Niederdruckstufen-Verdichter) 41 und eine zweite Turbine (eine Niederdruckstufen-Turbine) 42. Der zweite Turbolader 40 kann eine variable Düseneinheit (nicht dargestellt) umfassen, die die Einspritzrate von Abgas anpasst, das in Richtung der zweiten Turbine 42 strömt.
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Der zweite Verdichter 41 umfasst ein zweites Verdichterrad 43 und ein zweites Verdichtergehäuse 44, in dem das zweite Verdichterrad 43 untergebracht ist, um drehbar zu sein. Die zweite Turbine 42 umfasst ein zweites Turbinenrad 45 und ein zweites Turbinengehäuse (ein zweites Untergehäuse) 46, in dem das zweite Turbinenrad 45 untergebracht ist, um drehbar zu sein. Eine zweite Welle 47 koppelt das zweite Verdichterrad 43 und das zweite Turbinenrad 45 miteinander und ist drehbar durch ein Lager (nicht dargestellt) gestützt. Das Lager (nicht dargestellt) ist an einem zweiten Lagergehäuse 48 angebracht. Wenn das zweite Turbinenrad 45 durch eine Strömung von Abgas gedreht wird, wird das zweite Verdichterrad 43 auch gedreht. Verdichtete Luft wird durch diese Drehung des zweiten Verdichterrads 43 erzeugt.
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Das erste Turbinengehäuse 26 der ersten Turbine 22 und das zweite Turbinengehäuse 46 der zweiten Turbine 42 sind einstückig als ein einziges Turbinengehäuse TH gebildet (siehe 2). Das heißt, das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 sind ohne irgendein Verbindungsbauteil, wie beispielsweise einen Flansch, miteinander verbunden.
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Das Ansaugumschaltventil 60 ist in einem Umgehungstrakt 63 vorgesehen, der den ersten Verdichter 21 umgeht und die Ansaugseite und die Ausstoßseite des ersten Verdichters 21 miteinander in Verbindung stehen lässt, und öffnet und schließt den Umgehungstrakt 63. Das Ansaugumschaltventil 60 ist geschlossen, während der erste Verdichter 21 angetrieben wird. In diesem Fall strömt verdichtete Luft, die von dem zweiten Verdichter 41 ausgestoßen wird, in den ersten Verdichter 21, um verdichtet zu werden, und wird über den Ansaugkrümmer 105 zu der Ansaugseite des Motors 101 geliefert.
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Hingegen ist das Ansaugumschaltventil 60 geöffnet, während der erste Verdichter 21 nicht angetrieben ist. In diesem Fall umgeht die verdichtete Luft, die von dem zweiten Verdichter 41 ausgestoßen wird, den ersten Verdichter 21, um über den Ansaugkrümmer 105 zu der Ansaugseite des Motors 101 geliefert zu werden. Das heißt, das Ansaugumschaltventil 60 ermöglicht der verdichteten Luft, von dem zweiten Verdichter 41 durch den Umgehungstrakt 63 zu dem Motor 101 zu strömen. Das Ansaugumschaltventil 60 ist dazu gestaltet, einen Rückfluss der verdichteten Luft von dem Motor 101 zu dem zweiten Verdichter 41 zu verhindern. Das heißt, das Ansaugumschaltventil 60 dient auch als ein sogenanntes Rückschlagventil.
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Das Ausströmumschaltventil 61 ist in einem Umgehungstrakt 64 vorgesehen, der die erste Turbine 22 umgeht und die Ansaugseite und die Ausstoßseite der ersten Turbine 22 miteinander in Verbindung stehen lässt, und öffnet und schließt den Umgehungstrakt 64. Während das Ausströmumschaltventil 61 geschlossen ist, tritt von dem Motor 101 ausgestoßenes Abgas durch das erste Turbinenrad 25 des ersten Turboladers 20 und wird dann von dem ersten Turbolader 20 ausgestoßen. Als Ergebnis wird das erste Turbinenrad 25 gedreht. Der erste Verdichter 21 verdichtet Luft durch diese Drehung.
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Hingegen tritt, während das Ausströmumschaltventil 61 geöffnet ist, das von dem Motor 101 ausgestoßene Abgas durch den Umgehungstrakt 64, wird von dem ersten Turbolader 20 ausgestoßen und wird anschließend an den zweiten Turbolader 40 geliefert. Anders ausgedrückt umgeht das Abgas das erste Turbinenrad 25, wird von dem ersten Turbolader 20 ausgestoßen und wird an den zweiten Turbolader 40 geliefert. Das heißt, das Ausströmumschaltventil 61 beendet eine Verdichtung von Luft, die durch den ersten Verdichter 21 durchgeführt wird, durch Öffnen des Umgehungstrakts 64.
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Das Wastegate-Ventil 62 ist in einem Umgehungstrakt 65 vorgesehen, der die zweite Turbine 42 umgeht und die Ansaugseite und die Ausstoßseite der zweiten Turbine 42 miteinander in Verbindung stehen lässt, und öffnet und schließt den Umgehungstrakt 65. Während das Wastegate-Ventil 62 geöffnet ist, tritt ein Abschnitt des vorstehenden Abgases durch den Umgehungstrakt 65, wird von dem zweiten Turbolader 40 ausgestoßen und strömt anschließend in den Reinigungsfilter 103. Anders ausgedrückt umgeht ein Abschnitt des vorstehenden Abgases das zweite Turbinenrad 45, wird von dem zweiten Turbolader 40 ausgestoßen und strömt anschließend in den Reinigungsfilter 103. Der Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 62 wird durch die ECU 104 oder einen Turboladedruck des zweiten Verdichters 41 angepasst.
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Hingegen tritt, während das Wastegate-Ventil 62 geschlossen ist, von dem ersten Turbolader 20 oder durch den Umgehungstrakt 64 ausgestoßenes Abgas durch das zweite Turbinenrad 45 des zweiten Turboladers 40 und wird dann von dem zweiten Turbolader 40 ausgestoßen. Als Ergebnis wird das zweite Turbinenrad 45 gedreht. Der zweite Verdichter 41 verdichtet Luft durch diese Drehung.
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Der Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 62 wird gemäß einem von dem Motor 101 benötigten Turboladedruck oder dergleichen geändert. Das heißt, der Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 62 wird von vollständig geöffnet zu vollständig geschlossen geändert. Daher ist es möglich, die Abgasmenge, die in das zweite Turbinenrad 45 strömt (das heißt, die Drehzahl des zweiten Turbinenrads 45 und des zweiten Verdichterrads 43), anzupassen.
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Als nächstes wird ein Gehäuse des mehrstufigen Turboladers gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2 ist eine Draufsicht (eine Ansicht von oben), die ein Gehäuse des mehrstufigen Turboladers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 3 ist eine Vorderansicht, die ein Turbinengehäuse gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, ist ein Gehäuse des ersten Turboladers 20 durch das erste Turbinengehäuse 26, das erste Verdichtergehäuse 24 und das erste Lagergehäuse 28 gestaltet. Das erste Lagergehäuse 28 ist an einem Ende mit dem ersten Turbinengehäuse 26 verbunden und ist an dem anderen Ende auch mit dem ersten Verdichtergehäuse 24 verbunden. Anders ausgedrückt ist das erste Verdichtergehäuse 24 über das erste Lagergehäuse 28 mit dem ersten Turbinengehäuse 26 gekoppelt.
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Auf gleiche Weise ist ein Gehäuse des zweiten Turboladers 40 durch das zweite Turbinengehäuse 46, das zweite Verdichtergehäuse 44 und das zweite Lagergehäuse 48 gestaltet. Das zweite Lagergehäuse 48 ist an einem Ende mit dem zweiten Turbinengehäuse 46 verbunden und ist an dem anderen Ende auch mit dem zweiten Verdichtergehäuse 44 verbunden. Anders ausgedrückt ist das zweite Verdichtergehäuse 44 über das zweite Lagergehäuse 48 mit dem zweiten Turbinengehäuse 46 gekoppelt.
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Jedes der Gehäuse des ersten Turboladers 20 und des zweiten Turboladers 40 ist beispielsweise durch Gießen gebildet.
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Wie vorstehend beschrieben, sind das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 einstückig als ein einziges Turbinengehäuse TH gebildet. Das heißt, das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 sind ohne irgendein Verbindungsbauteil, wie beispielsweise einen Flansch, miteinander verbunden und gestalten das Turbinengehäuse TH als ein einziger Aufbau.
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Wie in 3 dargestellt, hat das erste Turbinengehäuse 26 eine erste Turbinenradkammer 29. Die erste Turbinenradkammer 29 hat eine achsensymmetrische Form, die der Form des ersten Turbinenrads 25 entspricht und das erste Turbinenrad 25 ist in dieser untergebracht. Die erste Turbinenradkammer 29 hat eine Einführöffnung 30 für das erste Turbinenrad 25. Die Einführöffnung 30 ist zu einem Flansch (einer Rippe) 31 hin offen, der in Richtung des ersten Lagergehäuses 28 zeigt.
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Das erste Turbinengehäuse 26 hat einen ersten Schneckentrakt 32, einen ersten Ansaugtrakt 33 und einen ersten Ausströmtrakt 34. Der erste Schneckentrakt 32 ist an einem Außenumfang der ersten Turbinenradkammer 29 vorgesehen und steht in Verbindung mit der ersten Turbinenradkammer 29. Der erste Schneckentrakt 32 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des ersten Turbinenrads 25 spiralförmig um eine Symmetrieachse der ersten Turbinenradkammer 29 (anders ausgedrückt, eine Drehmittelpunktsachse des ersten Turbinenrads) als ein Bezug. Die Querschnittsfläche des ersten Schneckentrakts 32 verringert sich allmählich von dem Anfang der Windung entlang einer Strömungsrichtung von Abgas.
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Der erste Ansaugtrakt 33 ist mit einem Ende am Anfang der Windung des ersten Schneckentrakts 32 (das heißt, einem Abschnitt, der die maximale Querschnittsfläche hat) verbunden. Ferner ist der erste Ansaugtrakt 33 zu einem Flansch (einer Rippe) 35 des ersten Turbinengehäuses 26 hin offen und ist mit einem Ausströmkrümmer 106 des Motors 101 verbunden. Der Flansch 35 befindet sich entgegengesetzt zu dem Flansch 31, wobei die erste Turbinenradkammer 29 zwischen diesen angeordnet ist.
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Der erste Ausströmtrakt 34 (ein Ende des ersten Ausströmtrakts 34) steht in Verbindung mit der ersten Turbinenradkammer 29, um in Richtung einer Hinterkante (einer Abströmkante) des ersten Turbinenrads 25 offen zu sein. Der erste Ausströmtrakt 34 (das andere Ende des ersten Ausströmtrakts 34) steht auch in Verbindung mit einem zweiten Ansaugtrakt 53 des zweiten Turboladers 40 in dem Turbinengehäuse 26.
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Das zweite Turbinengehäuse 46 hat eine zweite Turbinenradkammer 49. Die zweite Turbinenradkammer 49 hat eine achsensymmetrische Form, die der Form des zweiten Turbinenrads 45 entspricht und das zweite Turbinenrad 45 ist in dieser untergebracht. Die zweite Turbinenradkammer 49 hat eine Einführöffnung 50 für das zweite Turbinenrad 45. Die Einführöffnung 50 ist zu einem Flansch (einer Rippe) 51 hin offen, der in Richtung des zweiten Lagergehäuses 48 zeigt.
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Wie vorstehend beschrieben, übernimmt das Turboladesystem 10 der vorliegenden Ausführungsform einen mehrstufigen Reihen-Turbolader. Daher sind die erste Turbinenradkammer 29 des ersten Turbinengehäuses 26 und die zweite Turbinenradkammer 49 des zweiten Turbinengehäuses 46 in der Strömungsrichtung von Abgas in Reihe miteinander in dem Turbinengehäuse TH angeordnet.
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Das zweite Turbinengehäuse 46 hat einen zweiten Schneckentrakt 52, den zweiten Ansaugtrakt 53 und einen zweiten Ausströmtrakt 54. Der zweite Schneckentrakt 52 ist an einem Außenumfang der zweiten Turbinenradkammer 49 vorgesehen und steht in Verbindung mit der zweiten Turbinenradkammer 49. Der zweite Schneckentrakt 52 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des zweiten Turbinenrads 45 spiralförmig um eine Symmetrieachse der zweiten Turbinenradkammer 49 (anders ausgedrückt, eine Drehmittelpunktsachse des zweiten Turbinenrads) als ein Bezug. Die Querschnittsfläche des zweiten Schneckentrakts 52 verringert sich allmählich von dem Anfang der Windung entlang einer Strömungsrichtung von Abgas.
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Der zweite Ansaugtrakt 53 ist mit einem Ende am Anfang der Windung des zweiten Schneckentrakts 52 (das heißt, einem Abschnitt, der die maximale Querschnittsfläche hat) verbunden. Der zweite Ansaugtrakt 53 erstreckt sich von dem zweiten Schneckentrakt 52 zu dem Flansch 35 des ersten Turbinengehäuses 26 und ist an dem Flansch 35 offen. Das heißt, der erste Ansaugtrakt 33 und der zweite Ansaugtrakt 53 sind an demselben Flansch 35 offen. Der zweite Ansaugtrakt 53 ist mit dem Ausströmkrümmer 106 des Motors 101 über das Ausströmumschaltventil 61 verbunden.
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Der zweite Ansaugtrakt 53 ist gebildet, um rohrförmig zu sein, und die Querschnittsfläche (Öffnungsfläche) von diesem erhöht sich allmählich von dem zweiten Schneckentrakt 52 zu dem Flansch 35. Der zweite Ansaugtrakt 53 ist in seinem Aufbau zwischen dem zweiten Schneckentrakt 52 und dem Flansch 35 nicht geteilt. Das heißt, der zweite Ansaugtrakt 53 hat keinen Verbindungsaufbau (beispielsweise einen Flansch) zum Verbinden des ersten Turbinengehäuses 26 und des zweiten Turbinengehäuses 46 miteinander.
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Der zweite Ausströmtrakt 54 (ein Ende des zweiten Ausströmtrakts 54) steht in Verbindung mit der zweiten Turbinenradkammer 49, um in Richtung einer Hinterkante (einer Abströmkante) des zweiten Turbinenrads 45 offen zu sein. Ferner ist der zweite Ausströmtrakt 54 (das andere Ende des zweiten Ausströmtrakts 54) zu einem Flansch (einer Rippe) 55 des zweiten Turbinengehäuses 46 hin offen. Der Flansch 55 befindet sich entgegengesetzt zu dem Flansch 51, wobei die zweite Turbinenradkammer 49 zwischen diesen angeordnet ist.
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Das Wastegate-Ventil 62 ist in dem zweiten Turbinengehäuse 46 vorgesehen. Der Umgehungstrakt 65 ist in einer Innenwand 53a des zweiten Ansaugtrakts 53 gebildet und steht in Verbindung mit dem zweiten Ausströmtrakt 54. Das Wastegate-Ventil 62 öffnet und schließt ein Ende des zweiten Ausströmtrakts 54, das nahe bei dem zweiten Ansaugtrakt 53 liegt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Turbinengehäuse (das erste Untergehäuse) 26 und das zweite Turbinengehäuse (das zweite Untergehäuse) 46 einstückig als ein einziges Turbinengehäuse TH gebildet. Das heißt, ein Verbindungsaufbau (beispielsweise ein Flansch) zum Verbinden der Gehäuse miteinander wird nicht benötigt. Daher kann ein mehrstufiger Turbolader verkleinert werden, während eine Ausweitung eines Betriebsbereichs gewährleistet wird.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, koppelt ein Rohr, das den zweiten Ansaugtrakt 53 gestaltet, das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 miteinander. Anders ausgedrückt ist ein Eingangsabschnitt des zweiten Ansaugtrakts 53 des zweiten Turboladers 40 mit dem ersten Turbinengehäuse 26 des ersten Turboladers 20 integriert. Auf diese Weise können das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 über den zweiten Ansaugtrakt 53 miteinander verbunden und voneinander getrennt sein. Anders ausgedrückt können das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 ausschließlich des zweiten Ansaugtrakts 53 mit einer Lücke zwischen diesen vorgesehen sein. In diesem Fall dient der zweite Ansaugtrakt 53 als ein elastischer Körper und unterdrückt bestmöglich (isoliert) eine wechselseitige Wirkung zwischen einer thermischen Verformung des ersten Turbinengehäuses 26 und einer thermischen Verformung des zweiten Turbinengehäuses 46 in Verbindung mit einer Strömung von Abgas (beispielweise Spannungsvermischung). Ferner wird ein Wärmefluss zwischen dem ersten Turbinengehäuse 26 und dem zweiten Turbinengehäuse 46 unterdrückt und daher wird auch ein Wärmeverlust aufgrund eines solchen Wärmeflusses unterdrückt.
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Zusätzlich kann die Dicke des Rohrs, das den zweiten Ansaugtrakt 53 gestaltet, kleinstmöglich festgelegt werden, solange dieses eine Kopplung zwischen dem ersten Turbinengehäuse 26 und dem zweiten Turbinengehäuse 46 aufrechterhält und auch ein Verhindern von Leckage von Abgas aufrechterhält. Die Wärmekapazität des Rohrs verringert sich, wenn die Dicke des Rohrs kleiner ist. Daher ist es möglich, Wärmeverlust von Abgas, das zumindest in den zweiten Ansaugtrakt 53 strömt, zu unterdrücken.
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Der Flansch 35 und der Flansch 55 können sich parallel zueinander befinden, wie in 2 und 3 dargestellt. Das heißt, der erste Ansaugtrakt 33, der zweite Ansaugtrakt 53 und der zweite Ausströmtrakt 54 können zu derselben Richtung offen sein. Der hier beschriebene vorstehende Ausdruck „derselben“ bedeutet „vorwiegend derselben“, anders ausgedrückt „im Wesentlichen derselben“ und es ist nicht notwendig, dass sie streng zu derselben Richtung offen sind. In diesem Fall ist der Anteil relevanter Bauteile der jeweiligen Trakte, die in die Richtung, zu der die jeweiligen Trakte offen sind, angeordnet sind, erhöht und somit ist die Bearbeitbarkeit verbessert.
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Wie in 2 dargestellt, kann der zweite Ansaugtrakt 53 bezüglich einer Ebene R geneigt sein, in der sich der zweite Schneckentrakt 52 erstreckt. Die Ebene R ist beispielsweise eine zu der Symmetrieachse der zweiten Turbinenradkammer 49 senkrechte Ebene. Da es möglich ist, eine scharfe Umlenkung der Strömungsrichtung von Abgas zu vermeiden, das über den zweiten Ansaugtrakt 53 zu dem zweiten Schneckentrakt 52 strömt, kann eine Reduzierung der Turbineneffizienz unterdrückt werden.
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Wie in 2 dargestellt, können das erste Verdichtergehäuse 24 und das zweite Verdichtergehäuse 44 unabhängig voneinander gebildet sein. In diesem Fall ist es erstrebenswert, dass ein Rohr, das das erste Verdichtergehäuse 24 und das zweite Verdichtergehäuse 44 miteinander verbindet, einen Aufbau hat, der Flexibilität vorsieht. Wie vorstehend beschrieben, werden das erste Turbinengehäuse 26 und das zweite Turbinengehäuse 46 in Verbindung mit einer Strömung von Abgas thermisch verformt. Durch Bilden des ersten Verdichtergehäuses 24 und des zweiten Verdichtergehäuses 44 unabhängig voneinander, ist es möglich, eine Erzeugung von neuer Spannung zu unterdrücken, die durch eine Verformung jedes der Turbinengehäuse verursacht wird, die sich zwischen den Turbinengehäusen im Grad unterscheidet.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und ist in den Beschreibungen des Umfangs der Ansprüche definiert; und die vorliegende Offenbarung umfasst alle Arten von Änderungen mit gleichwertigen Bedeutungen und innerhalb des Umfangs der Beschreibungen in dem Umfang der Ansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 201185043 A1 [0003, 0004]
