DE19708000C2 - Turbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader und ist speziell auf einen Turbolader mit einer Abgasausgangsstruktur zur Steuerung eines Ladedrucks gerichtet.

Ein konventioneller Turbolader ist beispielsweise in der japanischen Patentan­ meldung Veröffentlichungsnummer JP 4 (1992)-103817 A offenbart. Dieser Turbola­ der umfaßt einen Turbinenrotor, ein Turbinengehäuse, in dem der durch das Abgas gedrehte Turbinenrotor angeordnet ist, und welches mit einem Abgasein­ laß und einem Abgasauslaß versehen ist, ein Lagergehäuse, das an dem Turbi­ nengehäuse befestigt ist, eine Welle, die drehbar an dem Lagergehäuse über ein Radiallager abgestützt ist und an der an einem Ende der Turbinenrotor befestigt ist, einen Kompressorrotor, der an dem anderen Ende der Welle befestigt ist und der in einem Kompressorgehäuse angeordnet ist, das an dem Lagergehäuse befe­ stigt ist, eine Bypass-Passage, die an dem Turbinengehäuse angeformt ist, um mit dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß in Verbindung zu stehen, während der Turbinenrotor umgangen wird, und ein Ausgangsventil für das Abgas, das in der Bypass-Passage angeordnet ist und das die Bypass-Passage in Reaktion auf einen Ladedruck öffnet oder schließt (einem Druck einer Einlaßluft, die durch den Kompressorrotor vorverdichtet ist). In diesem Turbolader wird das Aus­ gangsventil für das Abgas durch einen Antriebsmechanismus geöffnet, wenn der Ladedruck einen vorbestimmten Wert übersteigt, und der Abgaseinlaß wird mit dem Abgasauslaß verbunden. Dabei wird ein Teil des Abgases zu dem Abgasaus­ laß entladen, während es den Turbinenrotor umgeht, wobei der Ladedruck bei einem konstanten Wert gehalten wird.

Der Turbinenrotor muß so angeordnet sein, daß ein vorbestimmter kleiner Ab­ stand zwischen benachbarten Teilen und seinem Umfang aufrechterhalten wird, damit er effizient durch das Abgas gedreht wird. Daher sind in dem obener­ wähnten vorbekannten Turbolader das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse als eine zweiteilige Konstruktion ausgebildet, um zu verhindern, daß das Zu­ sammenbauen des Turboladers aufgrund der Form des Turbinenrotors ver­ schlechtert wird. Daher wird eine Kupplung oder eine Platte oder ähnliches be­ nötigt, um eine luftdichte Befestigung zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse zu erhalten. Als ein Ergebnis steigen die Herstellungskosten des Turboladers aufgrund des Anstiegs der Anzahl an Teilen, und es besteht eine Gefahr des Leckens von Abgas an dem Befestigungsbereich zwischen dem Turbi­ nengehäuse und dem Lagergehäuse.

In dem obenerwähnten vorbekannten Turbolader stört ferner die Bypass- Strömung des Abgases, die zu dem Abgasauslaß über die Bypass-Passage entla­ den wird, den Hauptstrom des Abgases, welches von dem Turbinenrotor entla­ den wird, und der Abgasdruck, genauer der Abgasdruck der Auslaßseite des Turbinenrotors, wird erhöht. Als ein Ergebnis wird der Abgasdruck an der Ein­ laßseite des Turbinenrotors erhöht und verringert dabei den Wirkungsgrad des Turboladers.

In der US 31 04 520 wird zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines Turbolad­ ers vorgeschlagen, eine Bypass-Passage auszubilden, die Abgase über ein Ven­ tilelement an dem Turbinenrotor vorbei direkt in das Auslaßrohr für das Abgas leitet. Das Ventilelement ist dabei an der Auslaßseite der Abgas-Bypass-Passage angeordnet.

Die GB 23 12 930 A zeigt einen Turbolader, der eine Bypass-Passage mit einem By­ pass-Ventil aufweist, wobei die Bypass-Passage radial zu einer ringförmigen Pas­ sage fuhrt, die an einem Auslaß-Verbindungsstück des Turbinengehäuses ange­ bracht ist.

Die Druckschrit DE 38 03 010 A1 zeigt eine Turbine eines Abgas-Turboladers mit einem spiralförmingen Bypass-Kanal, in dem die Bypass-Gase entlang der Wand des Turbinenauslasses schraubenlinienförming entlangströmen.

In der US 45 65 505 ist ein Abgas-Turbolader gezeigt, dessen Turbinenrotor über die Abgasöffnung des Turbinengehäuses entfernt werden kann, so daß das Ge­ häuse beim Austausch des Rotors nicht entfernt werden muß.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Turbolader zu schaffen, der die obengenannten Nachteile beseitigt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Tur­ bolader zu schaffen, der ein Lecken des Abgases verhindert und welcher ferner verhindert, daß der Abgasdruck an der Auslaßseite des Turbinenrotors ansteigt.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird ein verbesserter Turbolader entsprechend dem Anspruch 1 geschaffen, welcher einen Turbinenrotor, ein Gehäuse mit einem Turbinengehäusebereich, in dem der Turbinenrotor, der durch das Abgas ge­ dreht wird, angeordnet ist, und welches mit einem Abgaseinlaß und einem Ab­ gasauslaß versehen ist, und einem Lagergehäusebereich, welcher an dem Turbi­ nengehäusebereich in einem Körper geformt ist, eine Welle, die drehbar an dem Lagergehäusebereich über eine Lagerung abgestützt ist, und an deren einem En­ de der Turbinenrotor befestigt ist, einen Kompressorrotor, der an dem anderen Ende der Welle befestigt ist, und der in einem Kompressorgehäuse angeordnet ist, das an dem Lagergehäusebereich befestigt ist, eine Bypass-Passage, die an dem Turbinengehäusebereich angeformt ist, um zwischen dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß eine Verbindung herzustellen, während der Turbinenrotor umgangen wird, ein Ausgangsventil für das Abgas, das in der Bypass-Passage angeordnet ist, und welches die Bypass-Passage in Reaktion auf einen Ladedruck öffnet oder schließt, und ein Düsenelement aufweist, das an dem Turbinenge­ häusebereich befestigt ist, um benachbart zu dem Turbinenrotor angeordnet zu sein, während ein vorbestimmter Abstand an seinem einen Ende aufrechterhal­ ten wird, und um eine Öffnung an der Abgasauslaßseite der Bypass-Passage zu bilden, die entlang der Richtung des Hauptstroms des Abgases gerichtet ist, das von dem Turbinenrotor an seinem anderen Ende entladen wird.

Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die fol­ gende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen offen­ sichtlich werden, wenn sie mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungs­ gemäßen Turboladers;

Fig. 2: eine Seitenansicht des Gehäuses der Fig. 1;

Fig. 3: eine teilweise geschnittene Ansicht einer Modifikation eines ersten Aus­ führungsbeispiels eines Turboladers in Übereinstimmung mit der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 4: eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungs­ gemäßen Turboladers;

Fig. 5: eine Seitenansicht des Gehäuses der Fig. 4, und

Fig. 6: eine perspektivische Ansicht eines Düsenelements der Fig. 5.

Ein Turbolader in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird folgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein Gehäuse 10 vorgesehen, welches aus einem Gußeisen mit einem zylinderförmigen Lagergehäusebereich 10a und ei­ nem Turbinenrotorgehäuse 10b, das an dem Lagergehäusebereich 10a in einem Körper geformt ist, hergestellt ist. Ein Paar von axialen Löchern 10a1 sind an dem Lagergehäusebereich 10a geformt und ein mittlerer Bereich einer Welle 20 ist drehbar in den axialen Löchern 10a1 über Radiallager 21 bzw. 22 abgestützt. Die Radiallager 21 und 22 sind drehbar in die axialen Löcher 10a1 eingepaßt, wobei Schnappringe, welche in den axialen Löchern 10a1 befestigt sind, verhin­ dern, daß die radialen Lager 21 bzw. 22 sich einander jeweils in die gegenüberlie­ gende Richtung bewegen. Ein Bereich mit einem großen Durchmesser ist an der Welle 20 gebildet, so daß er benachbart zu dem Radiallager 21 liegt, wobei der Bereich der Welle 20 mit dem großen Durchmesser verhindert, daß das Radialla­ ger 21 sich in Fig. 1 zur rechten Seite hin bewegt. Auf der nach links gerichteten Seite eines Bereichs der Welle 20, an dem das Radiallager 22 drehbar darauf auf­ gesetzt ist, ist ein Bereich mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet. Eine zy­ linderförmige Buchse 23 mit einem an ihrem Endbereich zur rechten Seite hin vorgesehenen Flanschbereich ist auf dem Bereich der Welle 20 mit einem kleinen Durchmesser aufgesetzt, so daß der Flanschbereich mit der nach links gerichte­ ten Endoberfläche des Radiallagers 22 in Kontakt steht. An dem Bereich der Welle 20 mit dem kleinen Durchmesser ist eine zylinderförmige Buchse 29 mit einem Flanschbereich darauf aufgepaßt, so daß der Flanschbereich mit dem nach links gerichteten Endbereich der Buchse 23 in Kontakt steht. Eine kreisförmige Rille ist an einem äußeren Umfangsbereich eines zylinderförmigen Bereichs der Buchse 29 angeformt und eine Öldichtung ist in der kreisförmigen Rille eingepaßt. Auf der nach links gerichteten Seite der axialen Löcher 10a1 des Lagergehäuse­ bereichs 10a ist eine Öffnung mit einem großen Durchmesser gebildet und eine Plattendichtung 25 mit einer inneren Öffnung, in die die Buchse 29 fluiddicht über die Öldichtung eingepaßt ist, ist in die Öffnung mit dem großen Durchmes­ ser eingepaßt.

Auf dem Bereich der Welle 20 mit dem kleinen Durchmesser, der auf der linken Seite hinsichtlich der Buchse 29 positioniert ist, ist ein Kompressorrotor 19 mit einer Vielzahl von radialen Flügeln darauf befestigt und eine Mutter 27 ist an dem Endbereich des Bereichs der Welle 20 mit dem kleinen Durchmesser befe­ stigt, um den Kompressorrotor 19 an die Buchse 29 zu drücken. Dadurch werden die Buchse 23 und die Buchse 29 zwischen der rechten Seitenoberfläche des Kompressorrotors 19 und einem gestuften Bereich zwischen dem Bereich mit dem kleinen Durchmesser und dem Mittelbereich der Welle 20 eingeklemmt, und werden in eine Lage versetzt, in der sie mit der Welle 20 und dem Kompressorro­ tor 19 in einem Teil gedreht werden können. Ein Axial- oder Gegendrucklager 24, welches in der Öffnung mit dem großen Durchmesser des Lagergehäusebe­ reichs 10a befestigt ist, ist zwischen dem Flanschbereich der Buchse 23 und dem Flanschbereich der Buchse 29, die sich einander gegenüberliegen, eingefügt. Der Lagergehäusebereich 10a ist mit Ölkanälen für die Versorgung von Öl zu den Radiallagern 21 und 22 versehen. Die Gegendruckplatte 24 ist mit einer Öffnung zur Ölversorgung versehen, die mit den Ölkanälen des Lagergehäusebereichs 10a verbunden ist, um zu den Reibungsbereichen zwischen dem Axiallager 24 und den Flanschbereichen der Buchsen 23 und 29 Öl zuzuleiten. Die Plattendichtung 25 ist von einer Bewegung in axialer Richtung durch das Axiallager 24 und einem Schnappring gehindert, welcher in die Öffnung des Lochs mit dem großen Durchmesser des Lagergehäusebereichs 10a eingepaßt ist. Ein Kompressorge­ häuse 18, in welchem der Kompressorrotor 19 angeordnet ist, ist luftdicht an dem Lagergehäusebereich 10a befestigt und hat einen Lufteinlaß und einen Luf­ tauslaß. Der Lufteinlaß ist mit einer Lufteinlaßleitung (nicht gezeigt) und einem Lufteinlaß des Kompressorrotors 19 verbunden, der durch innere Öffnungen und Kanäle gebildet wird, von denen jede zwischen benachbarten Platten gebildet ist. Der Luftauslaß ist mit einer Einlaßverzweigung eines Motors (nicht gezeigt) und einem Auslaß des Kompressorrotors 19 verbunden, der durch äußere Öffnungen der Kanäle gebildet wird, von denen jede zwischen benachbarten Platten gebildet ist. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 26 einen Ölabweiser.

An dem rechten Seitenende der Welle 20 ist ein Turbinenrotor 14 mit einer Viel­ zahl von radialen Schaufeln befestigt, der in dem Turbinengehäusebereich 10b angeordnet ist. Der Turbinengehäusebereich 10b besitzt einen Abgaseinlaß 11 und einen Abgasauslaß 12. Der Abgaseinlaß 11 ist luftdicht mit einer Abgasver­ zweigung des Motors (nicht gezeigt) verbunden und ist mit einem Einlaß des Turbinenrotors 14 verbunden, der durch äußere Öffnungen der Kanäle gebildet wird, von denen jede zwischen benachbarten Schaufeln gebildet ist. Der Abgas­ auslaß 12 ist luftdicht mit einem Auslaßrohr 30 für das Abgas verbunden und ist mit einem Auslaß des Turbinenrotors 14 verbunden, der durch innere Öffnungen der Kanäle gebildet wird, von denen jede zwischen benachbarten Schaufeln ge­ bildet ist. Der Einlaß des Turbinenrotors 14 ist mit dem Abgaseinlaß über eine äußere Passage 13 verbunden, die an dem Turbinengehäusebereich 10b gebildet ist. In dem Abgasauslaß 12 ist ein zylinderförmiges Düsenelement 15 fest darin eingepreßt. An einem Ende des Düsenelements 15 ist eine Form vorgesehen, die mit den äußeren Umfangsbereichen der Schaufeln des Turbinenrotors 14 korre­ spondiert, und welches den äußeren Umfangsbereichen der Schaufeln des Turbi­ nenrotors 14 gegenüberliegt, während ein vorbestimmter kleiner Abstand auf­ rechterhalten wird.

Wie in der Fig. 1 und der Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Bypass-Passage 16 zwischen dem Turbinengehäusebereich 10b und dem Auslaßrohr 30 für das Abgas gebildet, die eine Verbindung zwischen dem Abgaseinlaß 11 und dem Abgasauslaß 12 her­ stellt, während der Turbinenrotor 14 umgangen wird. Ein Ende 16b der Bypass- Passage 16 ist zu der äußeren Passage 13 hin geöffnet. Eine Rille 16a ist an einer gegenüberliegenden Oberfläche des Turbinengehäusebereichs 10b zu dem Aus­ laßrohr 30 für das Abgas gebildet. Die Rille 16a umfaßt einen Spiralrillenbereich, der um die äußere Umfangsoberfläche des Düsenelements 15 gebildet ist, und deren Querschnittsbereich entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors 14 nach und nach abnimmt. Dadurch wird wie oben erwähnt die Bypass-Passage 16 zwi­ schen dem Auslaßrohr 30 und dem Turbinengehäusebereich 10b gebildet, wenn das Auslaßrohr 30 für das Abgas an dem Turbinengehäusebereich 10b befestigt wird, und es wird ferner eine Spiralkammer 16d als ein Teil der Bypass-Passage 16 gebildet.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Auslaßrohr 30 für das Abgas mit einer inneren Bohrung 32 versehen, die einen kegelförmigen Bereich 31 an ihrem einen Seite­ nende hat. Der kegelförmige Bereich 31 vergrößert den Durchmesser der inneren Bohrung 32 nach und nach in Richtung des Turbinengehäusebereichs 10b. Das andere Ende des Düsenelements 15 steht in den kegelförmigen Bereich 31 des Auslaßrohrs 30 für das Abgas hervor, so daß eine kleiner werdende kreisförmige Öffnung 16c gebildet wird, die als eine ausgewählte Düse zwischen dem anderen Ende des Düsenelements 15 und der inneren Oberfläche des kegelförmigen Be­ reichs 31 funktioniert. Die kreisförmige Öffnung 16c steht mit der Spiralkammer 16d als das andere Ende der Bypass-Passage 16 in Verbindung.

Ein Abgasausgangsventil 17 ist in der Bypass-Passage 16 angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Abgasausgangsventil 17 öffnet und schließt das eine Ende 16b der Bypass-Passage 16 mittels einer Steuervorrichtung 41, so daß die Bypass- Strömung des Abgases, welches in die Bypass-Passage 16 strömt, gesteuert wird, wobei damit der Ladedruck gesteuert wird. Wenn das Abgasausgangsventil 17 die Bypass-Passage 16 öffnet, strömt ein Teil des durch den Abgaseinlaß 11 zuge­ führten Abgases in die Bypass-Passage 16. Da der Querschnittsbereich oder das Volumen der Spiralkammer 16d nach und nach abnimmt, wenn der Abstand von dem einen Ende 16b der Bypass-Passage 16 zunimmt, steigt die Geschwindigkeit der Bypass-Strömung des Abgases effektiv mittels der Spiralkammer 16d an. Folglich strömt das Abgas gleichmäßig in das Auslaßrohr 30 für das Abgas ent­ lang der inneren Umfangsoberfläche der inneren Bohrung 32 an dem gesamten Umfang der kreisförmigen Öffnung 16c, so daß es in das Auslaßrohr 30 für das Abgas hineinwirbelt. Die Richtung dieses Wirbels ist dieselbe wie die Drehrich­ tung des Turbinenrohres 14.

Das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:

Wenn der Motor (nicht gezeigt) gestartet wird, fängt der Turbolader an, den Mo­ tor aufzuladen. Das Abgas strömt in den Abgaseinlaß 11 und bringt den Turbi­ nenrotor 14 zum Drehen. Der Kompressorrotor 19 dreht sich dann durch die Welle 20, so daß Luft aufgeladen wird. Das Abgas, welches den Turbinenrotor 14 angetrieben hat, wird zu einer Spiralströmung G1, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und wird von der inneren Öffnung des Düsenelements 15 in das Auslaßrohr 30 für das Abgas so entladen, daß es verwirbelt wird. In diesem Zustand schließt das Abgasauslaßventil 17 die Bypass-Passage 16. Als ein Ergebnis wird die Drehrich­ tung dieser Spiralströmung G1 die gleiche wie die des Turbinenrotors 14.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors und des Turbinenrotors 14 ansteigt, wobei der Ladedruck des Motors einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird das Abgasausgangsventil 17 angetrieben und öffnet die Bypass-Passage 16. Ein Teil des zu dem Abgaseinlaß 11 geleiteten Abgases fließt dann immer von der kreis­ förmigen Öffnung 16c durch die Bypass-Passage 16 in das Auslaßrohr 30, wäh­ rend der Turbinenrotor 14 umgangen wird. Als ein Ergebnis wird der Ladedruck bei einem vorbestimmten Wert gehalten.

Durch die Wirkungen der Spiralkammer 16d und der kreisförmigen Rille 16c wird das Abgas komprimiert, das in die Bypass-Passage 16 entladen wird, und die Geschwindigkeit seiner Strömung steigt an. Anschließend wird das Abgas von der kreisförmigen Öffnung 16c in das Auslaßrohr 30 für das Abgas entladen, so daß es entlang der inneren Umfangsoberfläche der inneren Öffnung des Auslaß­ rohrs 30 für das Abgas verwirbelt wird. Da die Geschwindigkeit des Abgases, wel­ ches von dem Turbinenrotor 14 entladen wird, niedriger ist als die des Abgases, welches von der kreisförmigen Öffnung 16c entladen wird, wird in diesem Zu­ stand das von dem Turbinenrotor 14 entladene Abgas durch einen Ausstoßeffekt aufgrund des Unterschieds der Strömungsgeschwindigkeit angesaugt. Da der Querschnittsbereich des spiralförmigen Rillenbereichs der Rille 16a entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors 14 nach und nach abnimmt, wird das von der kreisförmigen Öffnung 16c entladene Abgas folglich eine Spiralströmung G2, wie in Fig. 1 gezeigt, deren Drehrichtung dieselbe wie die der Spiralströmung G1 des von dem Turbinenrotor 14 entladenen Abgases ist. Folglich stören die Spiral­ strömungen G1 und G2 einander nicht, und das oben erwähnte Ansaugen des von dem Turbinenrotor 14 entladenen Abgases wird noch effektiver vorgenom­ men.

Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wie oben erwähnt, die Strömung des Abgases in dem Auslaßrohr 30 für das Abgas gleichmäßig und der Druck des Abgases in dem Düsenelement 15 (insbesondere auch der in dem Ab­ gasauslaß 12) und der in dem Auslaßrohr 30 für das Abgas nimmt ab. Entspre­ chend nimmt der Druck des Abgases in dem Abgaseinlaß 11 ab, wobei der Wir­ kungsgrad des Turboladers verbessert wird. Da der Lagergehäusebereich 10a und der Turbinengehäusebereich 10b in einer einteiligen Konstruktion als das Ge­ häuse 10 integriert sind, sind ferner die Verbindung zwischen dem Turbinenge­ häuse und dem Lagergehäuse und zusätzlicher Elemente zum Verbinden, wie bei einem konventionellen Turbolader, nicht erforderlich. Dadurch ist es möglich, die Anzahl an Bauteilen des Turboladers zu reduzieren und das Abgas wird am Austreten durch einen Verbindungsbereich gehindert. Da der Turbinengehäuse­ bereich 10b und das Düsenelement 15 in einer zweiteiligen Konstruktion aus­ gebildet sind, wird der Zusammenbau des Turbinenrotors 14 nicht verschlech­ tert, obwohl der Lagergehäusebereich 10a und der Turbinengehäusebereich 10b in einer einteiligen Konstruktion integriert sind. Gemäß der Fig. 1 wird der Turbinenrotor 14 zusammen mit der Welle 20 mit dem Gehäuse 10 von der rech­ ten Seite zusammengesetzt, bevor das Düsenelement 15 an dem Turbinengehäu­ sebereich 10b befestigt wird. Da ferner kein großer Raum für die Wahl des Mate­ rials des Düsenelements 15 besteht, ist es möglich, für das Düsenelement 15 ein Material zu verwenden, das den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie der Turbinenrotor 14 besitzt, der aus Inconel oder einer Keramik oder ähnli­ chem hergestellt ist. Dadurch ist es möglich, genau den vorbestimmten kleinen Abstand zwischen dem Turbinenrotor 14 und dem Düsenelement 15 aufrecht zu erhalten, weshalb daher der Wirkungsgrad des Turboladers verbessert ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. In Fig. 3 wer­ den dieselben Teile verglichen mit Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen. Bei dieser Modifikation ist das Düsenelement 50 in den Abgasauslaß 12 einge­ paßt und ist an dem Turbinengehäusebereich 10b durch ein Stiftelement 40 befe­ stigt, welches fest in eine Öffnung gepreßt ist, die an dem Turbinengehäusebe­ reich 10b gebildet ist, so daß ein Teil der Öffnung zu dem Abgasauslaß 12 geöff­ net ist. Bei dieser Modifikation ist es möglich, dieselben Effekte wie bei dem obi­ gen ersten Ausführungsbeispiel zu erhalten. Da die anderen Strukturen die glei­ chen sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird die Beschreibung wegge­ lassen.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung. In Fig. 4 werden dieselben Teile verglichen mit Fig. 1 mit denselben Be­ zugszeichen bezeichnet. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Rille mit dem Sprialbereich des ersten Ausführungsbeispiels nicht an einer gegenüberlie­ genden endseitigen Oberfläche eines Turbinengehäusebereichs 110b zum Aus­ laßrohr 130 für das Abgas angeformt, das an dem Turbinengehäusebereich 110b befestigt ist. Es ist ferner ein konkaver Bereich 116a an dieser gegenüberliegen­ den endseitigen Oberfläche des Turbinengehäusebereichs 110b gebildet, in dem ein Abgasausgangsventil 117 angeordnet ist, und der einen Teil einer Bypass- Passage 116 bildet. Eine Öffnung 116b der Bypass-Passage ist an einer Seite mit einer äußeren Passage 113 verbunden, die zwischen einem Abgaseinlaß 11 und einem Turbinenrotor 14 eine Verbindung herstellt.

Ein zylinderförmiges Düsenelement 115 ist fest in einen Abgasauslaß 12 des Turbinengehäusebereichs 110b gepreßt und bildet einen Teil eines inneren Um­ fangs des konkaven Bereichs 116a, wie in Fig. 5 gezeigt ist. An einem Ende des Düsenelements 115 ist eine Form korrespondierend zu den äußeren Unfangsbe­ reichen der Schaufeln des Turbinenrotors 14 vorgesehen, welches gegenüberlie­ gend zu den äußeren Umfangsbereichen der Schaufeln des Turbinenrotors 114 liegt, während ein vorbestimmter kleiner Abstand aufrechterhalten wird. Das andere Ende des Düsenelements 115 steht in eine innere Öffnung des Auslaß­ rohrs 130 für das Abgas hinein.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist eine spiralförmige Rille 115a, die sich zu dem Auslaß­ rohr 130 für das Abgas entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors 14 er­ streckt, an einer äußeren Umfangsoberfläche des Düsenelements 115 angeformt und bildet durch die inneren Umfangsoberflächen des Abgasauslasses 12 und des Auslaßrohrs 130 für das Abgas einen Teil der Bypass-Passage 116. Ein Ende der spiralförmigen Rille 115 ist zu dem konkaven Bereich 116a geöffnet und das an­ dere Ende der spiralförmigen Rille 115a ist zu dem Auslaßrohr 130 für das Abgas entlang der inneren Umfangsoberfläche der inneren Bohrung des Auslaßrohres 130 für das Abgas geöffnet. Wenn das Auslaßrohr 130 für das Abgas an dem Turbinengehäusebereich 110b befestigt wird, wird dadurch die Bypass-Passage 116 durch das eine Ende der Öffnung 116b, den konkaven Bereich 116a und die spiralförmige Rille 115a des Düsenelements 115 gebildet, so daß der Strom des in die Bypass-Passage 116 entladenen Abgases durch die spiralförmige Rille 115a gedrosselt wird. Jetzt ist es möglich, eine spiralförmige Rille 115a zu bilden, so daß der Querschnittsbereich entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors 14 nach und nach vermindert wird.

Entsprechend diesem zweiten Ausführungsbeispiel fließt ein Teil des Abgases, welches zu dem Abgaseinlaß 11 geleitet wird, in das Auslaßrohr 130 für das Ab­ gas durch die Bypass-Passage 116, wenn das Abgasausgangsventil 117 geöffnet wird. Durch die Wirkung der spiralförmigen Rille 115a wird das in die Bypass- Passage 116 entladene Abgas komprimiert und die Geschwindigkeit seiner Strö­ mung steigt an. Dann wird das Abgas von dem anderen Ende der spiralförmigen Rille 115a in das Auslaßrohr 130 für das Abgas entladen, so daß es entlang der inneren Umfangsoberfläche der inneren Öffnung des Auslaßrohrs 130 für das Abgas verwirbelt wird. In diesem Zustand wird das von dem Turbinenrotor 14 entladene Abgas durch einen Ausstoßeffekt aufgrund des Unterschieds in der Strömungsgeschwindigkeit angesaugt, da die Geschwindigkeit des von dem Tur­ binenrotor 14 entladenen Abgases niedriger ist als die des von dem anderen Ende der spiralförmigen Rille 115a entladenen Abgases ist. Da die spiralförmige Rille 115a sich ferner in dem Auslaßrohr 130 für das Abgas entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors 14 erstreckt, wird das von dem anderen Ende der spiralför­ migen Rille 115a entladene Abgas zu einem spiralförmigen Strom, dessen Dreh­ richtung dieselbe ist wie die des spiralförmigen Stroms des von dem Turbinenro­ tor 14 entladenen Abgases. Folglich stören sich die beiden spiralförmigen Strö­ mungen einander nicht und das obenerwähnte Ansaugen des von dem Turbinen­ rotor 14 entladenen Abgases wird effizienter ausgeführt. Da die anderen Struk­ turen und der Betrieb derselben dieselben sind wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel wird eine Beschreibung weggelassen.

Bei konventionellen Turboladern wurde der Durchmesser des Turbinenrotors abnehmend gestaltet, um den Wirkungsgrad des Turboladers bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Motors zu verbessern. Bei hohen Drehgeschwindig­ keiten steigt jedoch der Druck des von dem Motor entladenen Abgases an, wes­ halb dann eine Verminderung der Leistung des Turboladers verursacht wird. Folglich bestand eine Grenze für den Wert, bis zu dem der Durchmesser des Turbinenrotors reduziert werden konnte. Daher konnten weitere Verbesserun­ gen in der Leistung des Turboladers mit dieser Designtechnik nicht erwartet werden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird verhindert, daß der Druck des Abgases beim Auslaß des Turbinenrotors ansteigt, da der Bypass-Strom des von der Bypass-Passage entladenen Abgases sich nicht mit der Hauptströmung des von dem Turbinenrotor entladenen Abgases stört. Als ein Ergebnis wird es mög­ lich, den Durchmesser des Turbinenrotors zu reduzieren, um die Leistung des Turboladers bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Motors ohne eine Verrin­ gerung der Leistung des Turboladers zu verbessern, um die Leistung des Turbo­ laders über das gesamte Spektrum an Drehgeschwindigkeiten des Motors zu ver­ bessern.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Lecken des Abgases durch den Befestigungsbereich zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lager­ gehäuse zu verhindern, da das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse als eine einteilige Konstruktion ausgebildet sind und das Turbinengehäuse und das Dü­ senelement als eine zweiteilige Konstruktion gebildet sind, ohne den Zusammen­ bau des Turboladers zu verschlechtern.

Claims (3)

1. Turbolader umfassend:
einen Turbinenrotor (14),
ein Gehäuse (10) mit einem Turbinengehäusebereich (10b, 110b), in dem der durch das Abgas gedrehte Turbinenrotor (14) angeordnet ist, und das mit einem Abgaseinlaß (11) und einem Abgasauslaß (12) versehen ist, und einem Lagergehäusebereich (10a), der mit dem Turbinengehäuse­ bereich(10b, 110b) in einem Körper gebildet ist,
eine Welle (20), die drehbar an dem Lagergehäusebereich (10a) über eine Lagerung (21, 22) abgestützt ist, und an deren einem Ende der Turbinenro­ tor (14) angebracht ist,
einen Kompressorrotor (19), der an dem anderen Ende der Welle (20) ange­ bracht ist und der in einem Kompressorgehäuse (18), das an dem Lagerge­ häusebereich (10a) befestigt ist, angeordnet ist,
eine Bypass-Passage (16, 116), die an dem Turbinengehäusebereich (10b, 110b) gebildet ist, um eine Verbindung zwischen dem Abgaseinlaß (11) und dem Abgasauslaß (12) herzustellen, während der Turbinenrotor (14) um­ gangen wird,
ein Abgasausgangsventil (17, 117), das in der Bypass-Passage (16, 116) angeordnet ist, und welches die Bypass-Passage (16, 116) in Reaktion auf einen Ladedruck öffnet oder schließt, und
ein Düsenelement (15, 50, 115), welches an dem Turbinengehäusebereich (10a) angebracht ist, so daß es benachbart zu dem Turbinenrotor (14) ist, während ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Turbinenrotor (14) und dem Düsenelement (15, 50, 115) an dem einen Ende des Düsenelements (15, 50, 115) aufrechterhalten ist, und eine Öffnung an der Abgasauslaßseite der Bypass-Passage (16, 116) gebildet ist, die entlang der Richtung des Hauptstroms des von dem Turbinenrotors (14) entladenen Abgases orien­ tiert ist.

2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass- Passage (16, 116) einen Spiralkammerbereich besitzt, der um eine äußere Umfangsoberfläche des Düsenelements (15, 50, 115) gebildet ist, dessen Querschnittsbereich entlang der Drehrichtung des Turbinenrotors (14) nach und nach vermindert ist, und dessen Öffnung zu der Abgasauslaßseite kreis­ förmig um die äußere Umfangsoberfläche des Düsenelements (15, 50, 115) gebildet ist.

3. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Bypass-Passage (16, 116) durch eine spiralförmige Rille (115a) gebildet ist, die an der äußeren Umfangsoberfläche des Düsenelements (115) gebildet ist und die in die Drehrichtung des Turbinenrotors (14) verlängert ist, und de­ ren eines Ende an der Auslaßseite für das Abgas derart geöffnet ist, daß sie entlang der Richtung des Hauptstroms des von dem Turbinenrotor (14) ent­ ladenen Abgases ist.