EP1329616A2 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinen- und Verdichtergehäuse (2, 6), in denen ein Turbinen- und Verdichterrad angeordnet sind, die über eine Welle miteinander verbunden sind, wobei das Turbinengehäuse (2) einen spiralförmig verlaufenden Einlasskanal (22) für die Abgase aufweist. Es wird vorgeschlagen, daß im Einlasskanal (22) Mittel (28) zur Strömungsumlenkung vorgesehen sind. Damit kann die thermische Belastung sowie der Wirkungsgrad eines Abgasturboladers mit spiralförmig verlaufendem Einlasskanal für die Abgase verbessert werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht aus von einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 37 24 385 C2 ist eine Radialturbine für einen Abgasturbolader bekannt, deren Einlasskanal für die Abgase spiralförmig ausgebildet ist. Durch die gekrümmte Einlassgeometrie kann gegenüber einem geraden und tangential zum Turbinengehäuse ausgerichteten Einlasskanal eine kompakte, den restriktiven Package- Anforderungen moderner PKW gerecht werdende Gesamtgeometrie des Abgasturboladers erreicht werden. Die gekrümmte Einlasskanalgeometrie birgt jedoch Nachteile hinsichtlich der Strömungsverteilung des in die Turbine eintretenden Abgases; darüber hinaus führt die Geometrie zu einer verstärkten Wandanströmung im sogenannten Zungenbereich, das heißt im Übergangsbereich des Einlasskanals in den Turbinenraum, die zu einer zusätzlichen thermischen bzw. mechanischen Belastung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, trotz eines gekrümmten Einlasskanals für das Turbinengehäuse die gleichen thermodynamischen Eigenschaften eines Abgasturboladers zu erreichen, der mit einem geraden und tangential zum Turbinengehäuse ausgerichteten Einlasskanal versehen ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Durch im Einlasskanal des Turbinengehäuses vorgesehenen Mittel zur Abgas-Strömungsumlenkung wird die Gasströmung im Eintrittsbereich der Turbine des Abgasturboladers positiv beeinflußt, indem insbesondere das einströmende Abgas zur Kanalmitte hingelenkt wird. Damit können die Strömungsverluste minimiert, die Anströmung der Turbinenradschaufeln verbessert und der thermodynamische Wirkungsgrad der Turbine bzw. des Abgasturboladers insgesamt erhöht werden. Darüber hinaus wird durch die Strömungsumlenkung erreicht, daß die im Zungenbereich des Turbinengehäuses vorgesehenen Wandabschnitte thermisch geringer belastet sind.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers enthalten.
Die Strömungsumlenkung wird auf einfache Art und Weise durch einen an der Kanalinnenwand des Einlasskanals vorgesehenen schanzenartigen Vorsprung erreicht.
Dieser schanzenartige Vorsprung ist in vorteilhafter Weise in der Innenwand des Einlasskanals integriert und kann somit in einem gemeinsamen Fertigungsschritt zusammen mit dem Turbinengehäuse hergestellt werden.
Für eine optimale Strömungsumlenkung ist vorgesehen, den Vorsprung unmittelbar vor dem Halsquerschnitt des Einlasskanals anzuordnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1
einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine,
Fig. 2
einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Der Abgasturbolader besteht im wesentlichen aus einem Turbinengehäuse 2, einem Lagergehäuse 4 und einem Verdichtergehäuse 6. Im Lagergehäuse 4 findet das Laufzeug (nicht dargestellt) für das im Turbinengehäuse 2 angeordnete Turbinenrad 8 sowie für das im Verdichtergehäuse 6 angeordnete Verdichterrad (nicht dargestellt) Aufnahme. Mit Hilfe eines am Gehäuse des Abgasturboladers vorgesehenen Flansches 10 kann der Abgasturbolader an einem Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine befestigt werden. Am Abgasturbolader ist weiterhin ein mit Befestigungsbolzen 12 versehener Abgasflansch 14 erkennbar, an dem im eingebauten Zustand die weiterführende Abgasanlage befestigt ist. Am Verdichtergehäuse 6 ist weiterhin ein Luftaustrittsstutzen 16 erkennbar, über den die verdichtete Ansaugluft der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Mit Hilfe einer sogenannten Waste-Gate-Steuerdose 18 kann der Ladedruck des Abgasturboladers geregelt werden.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist der zum Turbinenraum 20 führende Einlasskanal 22 spiralförmig ausgebildet. Beim Übergang des Einlasskanals 22 in den Turbinenraum 20 bildet sich zwischen der Kanalinnenwand 24 und der Kanalaußenwand 26 ein sogenannter Halsquerschnitt QH aus. Vor Erreichen des Halsquerschnitts QH ist in der Kanalinnenwand 24 ein in den Einlasskanal 22 hineinragender schanzenartiger Vorsprung 28 ausgebildet. Dieser den Kanalquerschnitt verjüngende Vorsprung 28 ist einstückig aus der Kanalinnenwand 24 herausgebildet. Durch diesen spoilerartigen Vorsprung 28 wird der in den Einlasskanal 22 einströmende Abgasstrom zur Kanalmitte ab- bzw. umgelenkt. Damit wird erreicht, daß die Abgasströmung trotz des spiralförmig ausgebildeten Einlasskanales 22 im Halsquerschnitt QH nicht an der Kanalinnenwand 24 anliegt. Damit können Strömungsverluste minimiert, die Anströmung der Turbinenradschaufeln verbessert und der thermodynamische Wirkungsgrad des Abgasturboladers insgesamt erhöht werden. Der Scheitelbereich von Kanalinnenwand 24 und Turbinenraum 20, im folgenden als Zunge 30 bezeichnet, ist somit auch thermisch geringer belastet.

Claims (4)

  1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinen- und Verdichtergehäuse, in denen ein Turbinen- und Verdichterrad angeordnet sind, die über eine Welle miteinander verbunden sind, wobei das Turbinengehäuse einen spiralförmig verlaufenden Einlasskanal (22) für die Abgase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlasskanal (22) Mittel (28) zur Strömungsumlenkung vorgesehen sind.
  2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand (24) des Einlasskanales (22) ein schanzenartiger Vorsprung (28) vorgesehen ist.
  3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (28) in der Innenwand (24) des Einlasskanals (22) integriert ist.
  4. Abgasturbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (28) unmittelbar vor dem Halsquerschnitt (QH) des Einlasskanals (22) vorgesehen ist.
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