EP2167793B1 - Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2167793B1
EP2167793B1 EP08773444A EP08773444A EP2167793B1 EP 2167793 B1 EP2167793 B1 EP 2167793B1 EP 08773444 A EP08773444 A EP 08773444A EP 08773444 A EP08773444 A EP 08773444A EP 2167793 B1 EP2167793 B1 EP 2167793B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
spacer element
gas turbocharger
turbocharger according
internal combustion
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08773444A
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English (en)
French (fr)
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EP2167793A2 (de
Inventor
Jan Ehrhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Charging Systems International GmbH
Original Assignee
IHI Charging Systems International GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a diffuser emerges in an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine.
  • the distributor has a number of adjustable guide vanes which are positioned in an inflow passage in the exhaust guide section, upstream of a wheel chamber in the exhaust guide section, in which the turbine wheel is rotatably received.
  • the distributor has a bearing ring and a contour sleeve, wherein the bearing ring and the contour sleeve are fixed by means of spacer elements such that a certain, first distance between the bearing ring and the contour sleeve is present. Due to the positioning of the spacer elements in the inflow passage of the exhaust gas flow is opposite to a flow resistance, whereby efficiency losses of the exhaust gas turbocharger are brought about.
  • the published patent EP 1 394 364 A1 also discloses a nozzle for an exhaust gas turbocharger, having an exhaust gas guide portion, which has a spiral channel with a spiral tongue, wherein the nozzle assigned to spacer elements.
  • These spacers are aerodynamically designed such that in the inflow of the Abgasanströmung a contrary to the usual known in the prior art spacer elements reduced flow resistance due to the positioning of the spacer elements is realized. Nevertheless, efficiency losses are still due to the positioning of the spacer elements.
  • the invention is based on the object of bringing about a further reduction of efficiency losses, which occur due to the spacer elements positioned in the inflow channel, with the aid of simple measures.
  • the at least one spacer element has a lateral surface whose second distance from a longitudinal axis of the spacer element over a length of the spacer element and / or over a cross-sectional area of the spacer element is variable, wherein the spacer element is positioned in a region of a second wake of the spiral tongue.
  • the outer surface can thereby be designed such that a flow resistance formed on the basis of the spacer element can be reduced, and to increase the efficiency, the spacer element is positioned such that it is arranged in a region of a second caster.
  • a spiral tongue is formed in the exhaust gas guide section. In the region of the spiral tongue, the second wake of the exhaust gas flow is formed when flowing through the spiral channel.
  • the efficiency losses occurring due to the second caster are not or only slightly affected by the positioning of the spacer element in this area.
  • the increase in efficiency is due to the fact that the efficiency losses occurring through the spacer element are compensated by the positioning in the region of the second wake.
  • the cross-sectional area of the spacer element is drop-shaped, similar to a vane cross-sectional area, so that a particularly small flow resistance coefficient can be realized.
  • an embodiment of the spacer element has proven in which a chord length of the spacer element has at least twice the size of a largest profile thickness of the spacer element.
  • the spacer element is to be positioned such that a first wake initiated by the spacer element can be flowed through a channel formed by a first guide vane and a second guide vane adjacent to the first guide vane, without interaction with a boundary layer of the second vane.
  • a flow section which is formed downstream of a flow-around element, can be referred to as a wake.
  • the wake is a flow section formed on the blade trailing edge. This caster leads here to influence the flow in the channel formed between two vanes.
  • the distance between the bearing ring and the contour sleeve is secured over a circumference of the bearing ring.
  • the in Fig. 1 shown istiereströmbare exhaust gas guide portion 2 of an exhaust gas turbocharger 1 is provided in an exhaust tract of an internal combustion engine, not shown, in which it is a gasoline engine or a diesel engine, provided.
  • the exhaust gas turbocharger 1 further includes a non-illustrated throughflow fresh air guide portion and a bearing portion, not shown, which is arranged in a non-illustrated intake tract of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas turbocharger 1 has a running gear 3, which is a not-shown compressor wheel for sucking and compressing combustion air, a turbine wheel 4 for expansion of exhaust gas and a compressor wheel with the turbine wheel 4 rotatably connecting shaft 5 with a Rotary axis 6 includes.
  • the shaft 5 is rotatably mounted in the bearing portion of the exhaust gas turbocharger 1, which is positioned between the air guide portion and the exhaust gas guide portion 2.
  • an inlet channel 7 is formed in the exhaust gas guide section 2.
  • the inlet channel 7 is used to condition the exhaust gas, which puts the turbine wheel 4 in a rotating motion during operation of the internal combustion engine.
  • the compressor wheel With the help of the shaft 5, the compressor wheel is also set in rotation, so that it sucks in combustion air and compressed.
  • a spiral channel 8 is arranged in the exhaust gas guide section 2, which serves to provide a rotationally symmetrical flow. Furthermore, the spiral channel 8 is formed as a connecting channel between the inlet channel 7 and an inflow channel 9, which is positioned downstream of the spiral channel 8. At the entry into the spiral channel 8, a spiral tongue 20 is configured in the exhaust gas guide section 2. Downstream of the inflow channel 9, a wheel chamber 10 is arranged in the exhaust gas guide section 2, in which the turbine wheel 4 is rotatably received. Downstream of the wheel chamber 10, the exhaust gas guide section 2 has an outlet channel 11 for the escape of the exhaust gas from the exhaust gas guide section 2.
  • a nozzle 12 is shown according to the prior art.
  • the nozzle 12, the turbine wheel 4 is formed annularly comprehensive and has a bearing ring 13 for receiving guide vanes 14, which are provided for flow conditioning.
  • the guide vanes 14 are rotatably mounted on the bearing ring 13.
  • the bearing ring 13 is positioned in the exhaust gas guide section 2 so that the guide vanes 14 are arranged in the inflow channel 9.
  • the bearing ring 13 is positioned opposite a contour sleeve 15, which is designed for flow conditioning and simplified assembly of the nozzle 12.
  • spacer elements 16 are positioned in the inflow channel 9.
  • spacers 16 according to the prior art are cylindrical.
  • Fig. 3 is shown in a plan view of the nozzle 12 of an exhaust gas turbocharger 1.
  • the spacer elements 16 have a longitudinal axis 17, a lateral surface 18, a length L and a cross-sectional area 19 (see FIG. Fig. 5 ).
  • the spacer elements 16 of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention gem.
  • Fig. 4 are designed aerodynamically, such that the lateral surface 18 has a second distance MA from the longitudinal axis 17, which is variable over the cross-sectional area 19.
  • a preferred cross-sectional area 19 of the spacer element 16 is realized, which has a drop-shaped shape similar to a guide blade cross-sectional area.
  • the cross-sectional area 19 is designed to be consistent along the longitudinal axis 17.
  • the lateral surface 18 could additionally or exclusively over the length L have a variable second distance MA, so that
  • the spacer element 16 has a symmetrical or asymmetrical, waisted or a bulbous contour.
  • a total of three spacer elements 16 are arranged at a third distance RD from the axis of rotation 6, which is greater than a fourth distance RL of the guide vanes 14 from the axis of rotation 6.
  • the spacer elements 16 are preferably formed sleeve-shaped. In a further embodiment, at least four spacer elements 16 are provided.
  • a chord length SL of the spacer element 16 in the exemplary embodiment has approximately four times the size of a largest profile thickness PD of the spacer element 16. To achieve an improvement in efficiency, the chord length SL should be at least twice the size of the profile thickness PD.
  • the spacers 16 are placed relative to the vanes 14 in a streamlined positioning.
  • the positioning is selected such that a first wake 21 initiated by the spacer element 16 can flow through a channel 22 formed by two guide vanes 14 arranged next to one another, ideally in the middle thereof.
  • Fig. 4 is positioned in a further embodiment for further increase in efficiency of one of the three spacer elements 16 in the region of a second wake 23, which is formed in the region of the spiral tongue 20.
  • the spacer elements 16 are mounted on the bearing ring 13. In a further embodiment, the spacer elements 16 are additionally mounted on the contour sleeve 15. In a further embodiment, the spacer elements 16 are mounted only on the contour sleeve 15. In addition to the function to bring about a constant distance between the bearing ring 13 and the contour sleeve 15, the spacer element 16 can also be assigned a carrier function, in the sense that the contour sleeve 15 is completely supported and positioned by the spacer element 16 or fixed radially and axially.
  • the spacer elements 16 are rotatably and / or translationally mounted.
  • the bearing ring 13 has for translational movement of the spacer element 16 has a groove-shaped, ideally arcuate opening in which the spacer element 16 is slidably mounted.
  • an adjusting device for adjusting the spacer element 16 is provided, which has a mechanical structure. The adjustment is dependent on operating variables of the internal combustion engine, with the aid of a control and control unit.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 103 25 985 A1 geht ein Leitapparat in einem Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine hervor. Mit Hilfe des Leitapparates ist eine Anströmung des Turbinenrades von aus der Brennkraftmaschine austretender Abgase konditionierbar. Der Leitapparat weist hierzu eine Anzahl verstellbarer Leitschaufeln auf, welche in einem Anströmkanal im Abgasführungsabschnitt, stromauf einer Radkammer im Abgasführungsabschnitt, in welcher das Turbinenrad drehbar aufgenommen ist, positioniert sind. Der Leitapparat weist einen Lagerring und eine Konturhülse auf, wobei der Lagerring und die Konturhülse mit Hilfe von Distanzelementen derart fixiert sind, dass ein bestimmter, erster Abstand zwischen dem Lagerring und der Konturhülse vorliegt. Aufgrund der Positionierung der Distanzelemente im Anströmkanal ist der Abgasanströmung ein Strömungswiderstand entgegengesetzt, wodurch Wirkungsgradverluste des Abgasturboladers herbeigeführt werden.
  • Der Offenlegungsschrift EP 1 394 364 A1 offenbart ebenfalls einen Leitapparat für einen Abgasturbolader, mit einem Abgasführungsabschnitt, welcher einen Spiralkanal mit einer Spiralzunge aufweist, wobei dem Leitapparat Distanzelemente zugeordnet sind. Diese Distanzelemente sind aerodynamisch derart ausgebildet, so dass im Anströmkanal der Abgasanströmung ein im Gegensatz zu den üblichen im Stand der Technik bekannten Distanzelementen verringerter Strömungswiderstand aufgrund der Positionierung der Distanzelemente realisiert ist. Dennoch liegen aufgrund der Positionierung der Distanzelemente weiterhin Wirkungsgradverluste vor.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine weitere Reduzierung von Wirkungsgradverlusten, welche aufgrund der im Anströmkanal positionierten Distanzelemente auftreten, mit Hilfe einfacher Maßnahmen herbeizuführen.
  • Erfindungsgemäß weist das mindestens eine Distanzelement eine Mantelfläche auf, deren zweiter Abstand von einer Längsachse des Distanzelementes über eine Länge des Distanzelementes und/oder über eine Querschnittsfläche des Distanzelementes veränderlich ist, wobei das Distanzelement in einem Bereich eines zweiten Nachlaufs der Spiralzunge positioniert ist. Vorteilhafterweise ist dadurch die Mantelfläche so gestaltbar, dass ein aufgrund des Distanzelementes ausgebildeter Strömungswiderstand reduzierbar ist und zur Steigerung das Wirkungsgrades ist das Distanzelement so positioniert, dass es in einem Bereich eines zweiten Nachlaufs angeordnet ist. Am Eintritt in den Spiralkanal ist im Abgasführungsabschnitt eine Spiralzunge ausgebildet. Im Bereich der Spiralzunge ist bei Durchströmung des Spiralkanals der zweite Nachlauf der Abgasströmung ausgebildet. Die aufgrund des zweiten Nachlaufs auftretenden Wirkungsgradverluste werden nicht oder nur unwesentlich durch die Positionierung des Distanzelementes in diesem Bereich beeinträchtigt. Die Wirkungsgradsteigerung ist dadurch bedingt, dass die durch das Distanzelement auftretenden Wirkungsgradverluste durch die Positionierung im Bereich des zweiten Nachlaufs kompensiert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist die Querschnittsfläche des Distanzelementes tropfenförmig ausgebildet, ähnlich einer Leitschaufelquerschnittsfläche, sodass ein besonders kleiner Strömungswiderstandsbeiwert realisierbar ist.
  • Als insbesondere vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung des Distanzelementes erwiesen, bei der eine Sehnenlänge des Distanzelementes mindestens die zweifache Größe einer größten Profildicke des Distanzelements aufweist.
  • Durch eine hülsenförmige Ausbildung des Distanzelementes sind Material und Gewicht vorteilhafterweise reduzierbar.
  • Mit Hilfe einer drehbaren und/oder translatorisch bewegbaren Lagerung des Distanzelementes ist ein kleinstmöglicher Strömungswiderstand in jedem Betriebspunkt des Abgasturboladers einzustellen. Damit ist in jedem Betriebspunkt des Abgasturboladers ein bestmöglicher Wirkungsgrad erzielbar.
  • Zur weiteren Anhebung des Wirkungsgrades ist das Distanzelement so zu positionieren, dass ein vom Distanzelement initiierter erster Nachlauf durch einen von einer ersten Leitschaufel und einer neben der ersten Leitschaufel angeordneten zweiten Leitschaufel gebildeten Kanal strömbar ist, ohne eine Interaktion mit einer Grenzschicht der zweiten Leitschaufel. Als Nachlauf ist prinzipiell ein Strömungsabschnitt zu bezeichnen, welcher stromab eines umströmten Elementes ausgebildet ist. Bei schaufelförmigen Elementen, deren Schaufelspitzen mit einer Schaufelhinterkante in Richtung der Strömung angeordnet sind, ist der Nachlauf ein an der Schaufelhinterkante ausgebildeter Strömungsabschnitt. Dieser Nachlauf führt hier zur Beeinflussung der Strömung in dem zwischen zwei Leitschaufeln ausgebildeten Kanal. Beim Auftreffen des Nachlaufs auf die Grenzschicht einer Leitschaufel kommt es zu einer Aufdickung oder zu einem Abriss der Grenzschicht, wodurch ein Wirkungsgradverlust herbeigeführt wird. Mit Hilfe der geeigneten Positionierung des Distanzelementes kann dieses Abreißen vermieden werden, so dass eine Wirkungsgradsteigerung herbeiführbar ist.
  • Mit Hilfe von mindestens drei Distanzelementen, welche zwischen dem Lagerring und der Konturhülse angeordnet sind, ist der Abstand zwischen dem Lagerring und der Konturhülse über einen Umfang des Lagerrings gesichert.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    In einem Schnitt ein Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit einem Leitapparat gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    in einer Draufsicht den Leitapparat gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    in einer Draufsicht den Leitapparat eines Abgasturboladers, mit Distanzelementen mit einer bevorzugten Mantelfläche und in einer ersten Positionierung,
    Fig. 4
    in einer Draufsicht den Leitapparat des erfindungsgemäßen Abgasturboladers , wobei die Distanzelemente in einer zweiten, bevorzugten Position angeordnet sind und
    Fig. 5
    in einer perspektivischen Darstellung ein Distanzelement des erfindungsgemäßen Abgasturboladers.
  • Der in Fig. 1 dargestellte durchströmbare Abgasführungsabschnitt 2 eines Abgasturboladers 1 ist in einem Abgastrakt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine, bei der es sich um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt, vorgesehen. Der Abgasturbolader 1 weist weiterhin einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt und einen nicht näher dargestellten Lagerabschnitt auf, welcher in einem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  • Der Abgasturbolader 1 weist ein Laufzeug 3 auf, welches ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 4 zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad mit dem Turbinenrad 4 drehfest verbindende Welle 5 mit einer Drehachse 6 umfasst. Die Welle 5 ist im Lagerabschnitt des Abgasturboladers 1 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt und dem Abgasführungsabschnitt 2 positioniert ist.
  • Zur Einströmung des Abgases in den Abgasführungsabschnitt 2 ist ein Eintrittskanal 7 im Abgasführungsabschnitt 2 ausgebildet. Der Eintrittskanal 7 dient zur Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der Brennkraftmaschine das Turbinenrad 4 in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle 5 das Verdichterrad ebenfalls in Rotation versetzt wird, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.
  • Stromab des Eintrittskanals 7 ist im Abgasführungsabschnitt 2 ein Spiralkanal 8 angeordnet, welcher zur Bereitstellung einer rotationssymmetrischen Strömung dient. Des Weiteren ist der Spiralkanal 8 als Verbindungskanal zwischen dem Eintrittskanal 7 und einem Zuströmkanal 9, welcher stromab des Spiralkanals 8 positioniert ist, ausgebildet. Am Eintritt in den Spiralkanal 8 ist im Abgasführungsabschnitt 2 eine Spiralzunge 20 ausgestaltet. Stromab des Zuströmkanals 9 ist eine Radkammer 10 im Abgasführungsabschnitt 2 angeordnet, in welcher das Turbinenrad 4 drehbar aufgenommen ist. Stromab der Radkammer 10 weist der Abgasführungsabschnitt 2 einen Austrittskanal 11 zum Entweichen des Abgases aus dem Abgasführungsabschnitt 2 auf.
  • Damit sowohl bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine als auch bei hohen Lasten und hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein größtmöglicher Abgasturboladerwirkungsgrad erreichbar ist, ist das Abgas mit Hilfe eines verstellbar ausgebildeten Leitapparates 12 konditionierbar, welcher im Abgasführungsabschnitt 2 angeordnet ist.
  • In Fig. 1 ist ein Leitapparat 12 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Der Leitapparat 12 ist das Turbinenrad 4 ringförmig umfassend ausgebildet und weist einen Lagerring 13 zur Aufnahme von Leitschaufeln 14 auf, welche zur Strömungskonditionierung vorgesehen sind. Die Leitschaufeln 14 sind auf dem Lagerring 13 drehbar gelagert.
  • Der Lagerring 13 ist im Abgasführungsabschnitt 2 so positioniert, dass die Leitschaufeln 14 im Zuströmkanal 9 angeordnet sind. Dem Lagerring 13 gegenüberliegend positioniert ist eine Konturhülse 15, welche zur Strömungskonditionierung und zur vereinfachten Montage des Leitapparates 12 ausgebildet ist.
  • Zur Fixierung eines ersten Abstandes A zwischen der Konturhülse 15 und dem Lagerring 13, welcher zur Vermeidung eines Verkantens der Leitschaufeln 14 bei Änderung ihrer Position notwendig ist, sind Distanzelemente 16 im Zuströmkanal 9 positioniert. Die in Fig. 2 dargestellten Distanzelemente 16 gemäß dem Stand der Technik sind zylindrisch ausgestaltet.
  • In Fig. 3 ist in einer Draufsicht der Leitapparat 12 eines Abgasturboladers 1 dargestellt. Die Distanzelemente 16 weisen eine Längsachse 17, eine Mantelfläche 18, eine Länge L und eine Querschnittsfläche 19 auf (s. Fig. 5). Die Distanzelemente 16 des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 gem. Fig. 4 sind strömungsgünstig gestaltet, derart, dass die Mantelfläche 18 einen zweiten Abstand MA von der Längsachse 17 aufweist, der über die Querschnittsfläche 19 veränderlich ist.
  • Es ist eine bevorzugte Querschnittsfläche 19 des Distanzelementes 16 realisiert, welche eine einer Leitschaufelquerschnittsfläche ähnliche, tropfenförmige Form aufweist. Die Querschnittsfläche 19 ist entlang der Längsachse 17 gleich bleibend ausgebildet. Ebenso könnte die Mantelfläche 18 zusätzlich oder ausschließlich über die Länge L einen veränderlichen zweiten Abstand MA aufweisen, so dass beispielsweise das Distanzelement 16 eine symmetrische oder asymmetrische, taillierte oder eine bauchige Kontur aufweist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 ist neben einer Reduzierung der Wirkungsgradverluste des Abgasturboladers 1 eine gleichmäßige Anströmung der Leitschaufeln 14 gewährleistet. Daraus kann eine gleichmäßige Verteilung von Verstellmomenten der Leitschaufeln 14 resultieren, so dass eine Reduzierung des Verschleißes des Leitapparates 12 herbeiführbar ist.
  • Auf dem Lagerring 13 sind insgesamt drei Distanzelemente 16 in einem dritten Abstand RD von der Drehachse 6 angeordnet, welcher größer ist als ein vierter Abstand RL der Leitschaufeln 14 von der Drehachse 6. Die Distanzelemente 16 sind bevorzugt hülsenförmig ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mindestens vier Distanzelemente 16 vorgesehen.
  • Eine Sehnenlänge SL des Distanzelements 16 weist im Ausführungsbeispiel etwa die vierfache Größe einer größten Profildicke PD des Distanzelements 16 auf. Zur Herbeiführung einer Wirkungsgradverbesserung sollte die Sehnenlänge SL mindestens die doppelte Größe der Profildicke PD aufweisen.
  • Die Distanzelemente 16 sind relativ zu den Leitschaufeln 14 in einer strömungsgünstigen Positionierung aufgestellt. Die Positionierung ist so gewählt, dass ein vom Distanzelement 16 initiierter erster Nachlauf 21 einen von zwei nebeneinander angeordneten Leitschaufeln 14 gebildeten Kanal 22, diesen idealerweise mittig durchströmen kann.
  • Gemäß Fig. 4 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel zur weiteren Wirkungsgradsteigerung eines der insgesamt drei Distanzelemente 16 im Bereich eines zweiten Nachlaufs 23 positioniert, welcher im Bereich der Spiralzunge 20 ausgebildet ist.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 16 auf dem Lagerring 13 gelagert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 16 zusätzlich auf der Konturhülse 15 gelagert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 16 nur auf der Konturhülse 15 gelagert. Neben der Funktion einen konstanten Abstand zwischen dem Lagerring 13 und der Konturhülse 15 herbeizuführen, kann dem Distanzelement 16 auch eine Trägerfunktion zugeordnet werden, in dem Sinne, dass die Konturhülse 15 vollständig von dem Distanzelement 16 getragen und positioniert beziehungsweise radial und axial fixiert wird.
  • In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 16 drehbar und/oder translatorisch bewegbar gelagert. Der Lagerring 13 weist zur translatorischen Bewegung des Distanzelementes 16 eine nutförmige, idealerweise bogenförmig ausgebildete Öffnung auf, in welcher das Distanzelement 16 verschiebbar gelagert ist. Zusätzlich ist eine Verstellvorrichtung zur Verstellung des Distanzelementes 16 vorzusehen, welche einen mechanischen Aufbau aufweist. Die Verstellung erfolgt abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, mit Hilfe einer Regel- und Steuereinheit.

Claims (10)

  1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einem Abgasführungsabschnitt (2), welcher in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und mit einem Turbinenrad (4), welches in einer Radkammer (10) des Abgasführungsabschnitts (2) drehbar aufgenommen ist und von aus der Brennkraftmaschine strömendem Abgas anströmbar ist, wobei die Anströmung des Turbinenrades (4) mit Hilfe eines Leitapparates (12) konditionierbar ist, und der Leitapparat (12) einen Lagerring (13) mit drehbar gelagerten Leitschaufeln (14) und eine Konturhülse (15) aufweist, wobei zur Fixierung eines ersten Abstandes (A) zwischen dem Lagerring (13) und der Konturhülse (15) mindestens ein Distanzelement (16) mit einer Längsachse (17), einer Mantelfläche (18) und einer Querschnittsfläche (19) vorgesehen ist, wobei der Abgasführungsabschnitt (2) einen Spiral kanal (8) mit einer Spiralzunge (20) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mantelfläche (18) einen zweiten Abstand (MA) von der Längsachse (17) aufweist, welcher über die Querschnittsfläche (19) und/oder einer Länge (L) des Distanzelementes (16) veränderlich ist, wobei das Distanzelement (16) in einem Bereich eines zweiten Nachlaufs (23) der Spiralzunge (20) positioniert ist.
  2. Abgasturbolader nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Querschnittsfläche (19) tropfenförmig ausgebildet ist.
  3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Sehnenlänge (SL) des Distanzelements (16) mindestens die zweifache Größe einer größten Profildicke (PD) des Distanzelements (16) aufweist.
  4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) hülsenförmig ausgebildet ist.
  5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) drehbar und/oder translatorisch bewegbar gelagert ist.
  6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) so positioniert ist, dass ein vom Distanzelement (16) initiierter ersten Nachlauf (21) einen von zwei nebeneinander angeordneten Leitschaufeln (14) gebildeten Kanal (22) durchströmen kann.
  7. Abgasturbolader nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) so positioniert ist, dass eine Grenzschicht der Leitschaufel (14) nicht beeinflussbar ist.
  8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    auf dem Lagerring (13) mindestens drei Distanzelemente (16) zur Fixierung des Abstandes (A) zwischen dem Lagerring (13) und der Konturhülse (15) angeordnet sind.
  9. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) auf der Konturhülse (15) bewegbar gelagert ist.
  10. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Distanzelement (16) unbewegbar mit der Konturhülse (15) verbunden ist.
EP08773444A 2007-06-23 2008-06-14 Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine Not-in-force EP2167793B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007029004A DE102007029004A1 (de) 2007-06-23 2007-06-23 Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
PCT/EP2008/004807 WO2009000436A2 (de) 2007-06-23 2008-06-14 Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2167793A2 EP2167793A2 (de) 2010-03-31
EP2167793B1 true EP2167793B1 (de) 2012-04-18

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