DE2901041C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen mit einem zweiflutigen Spiralgehäuse an der Abgasturbine gemäß den weiteren Merkmalen im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein Abgasturbolader der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-OS 26 33 587 bekannt. Zur Begrenzung des Ladedruckes ist zwischen Spiralgehäuse und Turbinenlaufrad ein in den Auslaßkanal des Turbinengehäuses ausmündender Bypasskanal vorgesehen, der von einem im Auslaßkanal konzentrisch ange­ ordneten Abblaseschieber als Steuerventil in Abhängigkeit vom Ladedruck zu- oder aufgesteuert wird. Da der Abblase­ schieber den axialen Schaufelbereich überlappt, ist eine feinfühlige Steuerung der Abblasemenge zwischen Teil- und Vollast nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Lage des Bypasskanals zur Entnahme eines von Abgaspulsationen weitgehend unbeeinflußten Abgasstromes, z. B. zur Abgasrückführung, ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gat­ tungsgemäßen Abgasturbolader derart weiterzuentwickeln, daß mit nur geringfügigen baulichen Maßnahmen eine gemein­ same Entnahmestelle für die zur Regelung des Abgasturbola­ ders und der für eine Abgasrückführung abgezweigten Abgas­ menge geschaffen wird, wobei weder die Druckpulsationen des Abgases noch der Verlauf der Abgasströmung im Spiral­ gehäuse einen Einfluß auf die Entnahmestelle haben sollen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch den Ringkanal ergibt sich auf baulich einfache Weise ein im Ladergehäuse integrierter Abgassammelraum, von dem aus Abgas mit einfachen Mitteln zur Abgasrückführung und auch zur Laderregelung abgeführt werden kann. Dabei wird ferner durch die Verbindung des Ringkanals mit dem Spiral­ gehäuse über einen Ringspalt erreicht, daß einerseits die Abgasströmung im Spiralgehäuse unbeeinflußt bleibt und andererseits die Druckpulsationen des in den Ringkanal abgezweigten Abgasstrom derart gedämpft werden, daß im Ringkanal selbst eine weitgehend unter gleichmäßigem Druck stehende Abgasmenge aufgestaut werden kann. Dies hat schließlich den Vorteil, daß mit relativ einfachen Steuer­ ventilen eine feinfühlige Regelung der aus dem Ringkanal zu Zwecken der Abgasrückführung oder Ladedruckregelung entnommenen Abgasmenge möglich ist.

Aus der DE-OS 27 06 696 ist zwar ein Abgasturbolader mit geregeltem Gas-Durchsatz und einer Abgasrückführung vorbekannt, eine Anregung, die Gase dazu in vorteilhafter Weise direkt aus dem Gehäuse des Abgasturboladers zu ent­ nehmen, ist in dieser Schrift jedoch keinesfalls gegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschrei­ bung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. Es zeigt

Fig. 1 die Umrisse eines Abgasturboladers, der im Be­ reich der Abgasturbine in Achsrichtung aufge­ schnitten ist,

Fig. 2 in schematischer Darstellung Verdichter und Turbine eines Abgasturboladers mit den zugehö­ rigen erfindungsgemäßen Leitungen.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Abgasturbolader ist das Turbinenlaufrad 1 der Abgasturbine 2 mit dem nicht dargestellten Laufrad des Verdichters 3 durch eine gemein­ same Achse 4 verbunden. Die Abgasturbine 2 weist ein zwei­ flutiges Spiralgehäuse 5 auf mit einem ersten Einlaufka­ nal 6 und einem zweiten Einlaufkanal 7. Die Einlaufkanä­ le 6 und 7 vereinigen sich kurz vor Erreichen der Periphe­ rie 8, d. h. des Radumfangs, des Turbinenlaufrades 1. In dem Bereich, in dem die Laufradrückenfläche 9 und die Peripherie 8 des Turbinen­ laufrades 1 eine umlaufende kreisrunde Kante 11 bilden, ist ein Ringspalt 12 angeordnet, durch den ein Teil des Abgases aus dem Spiralgehäuse 5 in einen bei der Laufrad­ rückenfläche 9 angeordneten Ringkanal 13 einströmt, aus dem heraus eine Abgasrückführleitung 14 zur Ladeluftleitung 15 führt, die vom Verdichter 3 über einen Luftansaug­ kanal 16 angesaugte und verdichtete Luft zur Ansaugleitung des Motors leitet. In der Abgasrückführleitung 14 sitzt ein Abgasrückführungsventil 17, das bei den Motorbetriebspunk­ ten geöffnet ist, bei denen aus verbrennungsspezifischen Gründen eine externe Abgasrückführung zulässig ist. Dies ist vornehmlich bei niedrigen und mittleren Lasten der Fall.

Der Ringspalt und der Ringkanal könnten u. U. auch im Spi­ ralgehäuse 5 der Turbine 2 an der Stelle angeordnet werden, an der das Turbinenlaufrad 1 von der Peripherie 8 in den Bereich 25 kleinerer Außendurchmesser übergeht.

Aus dem Ringkanal 13 zweigt weiterhin ein Bypasskanal 18 ab, der die Abgasturbine 2 umgeht und in eine Turbinenabgas­ leitung 19 einmündet. In der Bypassleitung 18 sitzt ein Tur­ binenbypassventil 21, das z. B. vom Lade- oder Abgasdruck ge­ steuert wird. Das Turbinenbypassventil ist im wesentlichen bei mittleren und hohen Lasten geöffnet.

In der Turbinenabgasleitung 19 ist nach der Mündung der By­ passleitung 18 eine Drucksteuerklappe 22 eingebaut, die von der Lastaufnahme des Motors gesteuert wird. Durch diese Drucksteuerklappe 22 läßt sich zusätzlich die Abgasrückführ­ rate beeinflussen. Diese Klappe 22 ermöglicht es, bei nied­ rigen Lasten des Motors einen höheren Abgasgegendruck und damit höhere Rückführraten einzustellen.

Die Steuerung der Ventile kann elektrisch, elektronisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch durchgeführt werden.

Claims (1)

1. Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen mit einem zweiflu­ tigen Spiralgehäuse an der Abgasturbine, deren Einlaufka­ näle unmittelbar am Radumfang des Turbinenlaufrades zusam­ mengeführt sind und mit einem im Beeich des Radumfanges angeordneten Bypasskanal zum Abblasen von Abgasen in eine Turbinenabgasleitung, der von einem Steuerventil gesteuert wird, das bei geringer Last geschlossen und ab Teillast in Öffnungsrichtung verstellt wird, dadurch gekennzeichnet,
   daß im Bereich zwischen Laufradrückenfläche (9) und Radum­ fang (8) ein Ringspalt angeordnet ist, der mit einem dicht an der Laufradrückenfläche (9) gelegenen Ringkanal (13) verbunden ist, von dem eine Abgasrückführleitung (14) zu einer Ladeluftleitung (15) abgeführt ist,
   daß in der Abgasrückführleitung (14) ein Abgasrückführven­ til (17) angeordnet ist, das bei niedriger Last geöffnet und bei zunehmender Last in Schließstellung verstellt wird und
   daß der Bypasskanal (18) ebenfalls vom Ringkanal (13) abge­ zweigt ist.