DE19645388B4

DE19645388B4 - Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19645388B4
Application number: DE19645388A
Authority: DE
Inventors: Marco Schade; Erwin Dipl.-Ing. Schmidt; Siegfried Dipl.-Ing. Sumser
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: US5910000A; GB2318834B; GB2318834A; FR2755470B1; GB9722652D0; FR2755470A1; DE19645388A1

Abstract

Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinengehäuse, mit einem von einer Verstelleinrichtung axial verschiebbaren Axialschieber in Hülsenform, der an einem Ende mit einem Leitgitter mit Leitschaufeln versehen und in einem Ringspalt zwischen dem Turbinengehäuse und einer hülsenförmigen Innenführung geführt ist, wobei das Leitgitter aus dem Ringspalt in einen ringförmigen Durchflussspalt zwischen dem Turbinengehäuse und einem Laufrad der Turbine ausschiebbar und aus dem Durchflussspalt in den Ringspalt einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitter (9) vollständig in den Ringspalt (3) einschiebbar und auf seiner dem Durchflussspalt (8) zugewandten Stirnseite mit einem Ring (10) versehen ist, der den Ringspalt (3) zum Durchflussspalt (8) hin abdeckt, wenn das Leitgitter (9) vollständig in den Ringspalt (10) eingeschoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art.

In der DE 42 32 400 C1 ist eine eingangs erwähnte Abgasturboladerturbine einer Brennkraftmaschine mit einem verstellbaren Strömungsleitapparat beschrieben. Dabei ist eine ringförmige Verstellhülse vorgesehen, durch deren axiale Verschiebung der Einströmquerschnitt zwischen einem Leitkanal und einem Laufrad abriegelbar ist. Dadurch entsteht ein Drosselquerschnitt eines Bremsspaltes für eine Motorbremse.

Bei dieser Abgasturboladerturbine entstehen jedoch aufgrund ihres Aufbaus innerhalb des Gehäuses Verwirbelungen, was zu einem schlechten Wirkungsgrad der gesamten Abgasturboladerturbine führt. Weiterhin kann die dort beschriebene Anordnung Spaltverluste durch ein Entweichen von Abgasen nicht verhindern, was eine weitere Effektivitätsminderung zur Folge hat.

Aus der US 54 52 986 A1 ist eine Abgasturbine mit einem Turbinengehäuse bekannt. Diese weist einen mit einer Verstelleinrichtung axial verschiebbaren Axialschieber auf, der mit einem Leitgitter mit Leitschaufeln versehen und der in einem Ringspalt zwischen dem Turbinengehäuse und einer Innenführung geführt ist. Darüber hinaus ist zwischen einem Laufrad und dem Turbinengehäuse ein ringförmiger Durchflussspalt angeordnet. Das Leitgitter wird durch einen Ring, welcher fest mit dem Turbinengehäuse verbunden ist, auf seiner dem Durchflussspalt zugewandten Seite teilweise abgedeckt.

Nachteilig ist jedoch dabei, dass im eingeschobenen Zustand des Leitgitters zwischen dem Ring und dem Leitgittersegment des Leitgitters an der Öffnung des Ringes zwischen dieser und dem Leitgittersegment ein Ringspalt ausgebildet ist. Deshalb kann im eingeschobenen Zustand des Leitgitters keine ausreichende Dichtwirkung erzielt werden. Aus diesem Grund kann es im Bereich des Ringspaltes zu Ablösungen der Abgasströmung kommen, was zu unerwünschten Verwirbelungen im Turbinengehäuse führen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Strömungsverhältnisse innerhalb des Gehäuses verbessert und die Spaltverluste verringert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Ring, der im eingeschobenen Zustand des Axialschiebers den Ringspalt zwischen dem Turbinengehäuse und der Innenführung abdeckt, werden die Spaltverluste und Turbulenzen in diesem Bereich in erheblichem Maße verringert. Dies trägt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers und somit der gesamten Brennkraftmaschine bei, was letztendlich zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs führt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

1 einen Schnitt durch eine Abgasturboladerturbine mit einem Axialschieber im eingeschobenen Zustand sowie mit einem erfindungsgemäßen Ring in einer ersten Ausführungsform;

2 eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ringes in seiner ersten Ausführungsform im Schnitt;

3 eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ringes in einer zweiten Ausführungsform im Schnitt; und

4 eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ringes in einer dritten Ausführungsform im Schnitt.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Turbinengehäuse 1 eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers, welcher Bestandteil einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist.

Innerhalb des Turbinengehäuses 1 ist ein hülsenförmiger Axialschieber 2 in einem Ringspalt 3 angeordnet, welcher durch das Turbinengehäuse 1 und eine Innenführung 4 gebildet ist. Der Axialschieber 2 kann durch eine Verstelleinrichtung bzw. einen Gleitzapfen 5, welcher in einer Bohrung 6 des Axialschiebers 2 angeordnet und in einer Kulisse 7 des Turbinengehäuses 1 geführt ist, in dem Ringspalt 3 axial verschoben werden.

Zwischen dem Turbinengehäuse 1 und dem Laufrad befindet sich ein ringförmiger Durchflussspalt 8. Die Menge des einströmenden Abgases durch den Durchflussspalt 8 zum Laufrad kann durch Verschieben des Axialschiebers 2 mit Hilfe des Gleitzapfens 5 beeinflusst werden. Der Axialschieber 2 ist zu diesem Zweck in bekannter Weise mit einem Leitgitter 9, welches Leitschaufeln 9a aufweist, versehen.

1 zeigt den Axialschieber 2 in seinem eingeschobenen Zustand, in welchem Abgas ungehindert durch den Durchflussspalt 8 strömen kann.

Durch die heißen Abgase, die durch den Durchflussspalt 8 strömen, steigt die Temperatur des Leitgitters 9 sehr stark an, was zu Verformungen und einer damit verbundenen Undichtheit des Leitgitters 9 führen kann. Um ein unkontrolliertes Entweichen des Abgasstroms durch den Ringspalt 3 aufgrund einer solchen Undichtheit zu verhindern, ist das Leitgitter 9 auf seiner dem Durchflussspalt 8 zugewandten Seite mit einem Ring 10 versehen. Der Ring 10 deckt den Ringspalt 3 im eingeschobenen Zustand des Axialschiebers 2, wie in 1 dargestellt, vollständig ab. Dadurch werden die Spaltverluste des Abgasturboladers erheblich verringert.

2, 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Ringes 10, wobei eine Abrundung 11 an der äußeren Seite des Ringes 10 die Strömungsverhältnisse innerhalb des Turbinengehäuses 1 verbessert. Die Strömungsverhältnisse werden dadurch weiter optimiert, dass die Abrundung 11 eine stoßfreie Fortsetzung der Wandung des Turbinengehäuses 1 ist.

Gemäß 4 liegt der Ring 10 mit einem Kegelsitz an der Stirnseite der Innenführung 4 an, was eine erhöhte Abdichtung zwischen dem Ring 10 und der Innenführung 4 zur Folge hat.

Eine gute Abdichtung zwischen dem Ring 10 und der Innenführung 4 wird durch die Ausführung gemäß 3 erreicht, wobei der Ring 10 an einem stirnseitigen Bund der Innenführung 4 anliegt.

Die verschiedenen Ausführungsformen des Ringes 10 verbessern die Strömungsverhältnisse innerhalb des Turbinengehäuses 1 und verringern die Spaltverluste des Abgasturboladers erheblich.

Claims

Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinengehäuse, mit einem von einer Verstelleinrichtung axial verschiebbaren Axialschieber in Hülsenform, der an einem Ende mit einem Leitgitter mit Leitschaufeln versehen und in einem Ringspalt zwischen dem Turbinengehäuse und einer hülsenförmigen Innenführung geführt ist, wobei das Leitgitter aus dem Ringspalt in einen ringförmigen Durchflussspalt zwischen dem Turbinengehäuse und einem Laufrad der Turbine ausschiebbar und aus dem Durchflussspalt in den Ringspalt einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitter (9) vollständig in den Ringspalt (3) einschiebbar und auf seiner dem Durchflussspalt (8) zugewandten Stirnseite mit einem Ring (10) versehen ist, der den Ringspalt (3) zum Durchflussspalt (8) hin abdeckt, wenn das Leitgitter (9) vollständig in den Ringspalt (10) eingeschoben ist.
Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) mit Kegelsitz an der Stirnseite der Innenführung (4) anliegt.
Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) an einem stirnseitigen Bund der Innenführung (4) anliegt.
Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) an seinem äußeren Umfang mit einer Abrundung (11) versehen ist.
Abgasturboladerturbine für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundung (11) eine stoßfreie Fortsetzung der angrenzenden Wandung des Turbinengehäuses (1) ist.