WO2006117072A1

WO2006117072A1 - Turbine mit einem turbinenrad für einen abgasturbolader einer brennkraftmaschine und abgasturbolader für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2006117072A1
Application number: PCT/EP2006/003559
Authority: WO
Inventors: Helmut Finger; Peter Fledersbacher; Gernot Hertweck; Torsten Hirth; Paul Löffler; Markus Müller; Martin Schlegl; Siegfried Sumser
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2006-11-09
Also published as: DE102005019937B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine mit einem Turbinenrad für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, das eine mit Turbinenradschaufeln und mit Hilfsschaufeln bestückte Nabe aufweist, wobei die Hilfsschaufeln in von jeweils zwei Turbinenradschaufeln begrenzten Abströmkanälen auf der Nabe angeordnet sind. Erfindungsgemäss wird zur Dimensionierung der Hilfsschaufeln (20) ein Durchsatzparameter der Turbinenradschaufeln (6) zu einem Durchsatzparameter der Hilfsschaufeln (20) in ein Verhältnis gesetzt, das grösser als 15 ist. Die Erfindung ist überwiegend für Abgasturbolader im Kraftfahrzeugbau vorgesehen.

Description

DaimlerChrysler AG

Turbine mit einem Turbinenrad für einen Abgasturbolader einer

Brennkraftmaschine und Abgasturbolader für eine

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Turbine mit einem Turbinenrad für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine und einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 15.

Aus der gattungsgemäßen Patentschrift DE 39 08 285 Cl geht eine Turbine mit einem Turbinenrad eines Abgasturboladers hervor, die auf einer Nabe des Turbinenrades zusätzlich zu Turbinenradschaufein Hilfsschaufein in von jeweils zwei Turbinenradschaufeln gebildeten Abströmkanälen aufweist. Ein Turbinengehäuse der Turbine ist zweiflutig gestaltet, sodass eine radiale und/oder halbaxiale oder axiale Gaszuführung in Form eines radialen und/oder halbaxialen oder axialen Einströmkanals auf das Turbinenrad erfolgt. Die in einem eintrittseitigen axialen Bereich des Turbinenrades angeordneten Hilfsschaufein vermeiden insbesondere eine Strömungsablösung bei der halbaxialen Gaszuführung, wodurch eine Wirkungsgradverbesserung der Turbine erzielt werden kann. Auch bei der radialen GasZuführung bewirken die Hilfsschaufein insbesondere im instationären Betrieb des Abgasturboladers eine Reduzierung der aerodynamischen Belastungen der Turbinenradschaufeln. Eine Strömung mit geringen Abgasmassen durch eine Turbine hat bei einer für große Abgasmassen ausgelegten Turbine einen niedrigen Wirkungsgrad zur Folge. Ausgehend von einer bestimmten Schaufelblattgeschwindigkeit ist der Wirkungsgrad abhängig von einem Druck, der sich an einem Turbinenradeintritt einstellt und einem Druck, der sich an einem Turbinenradaustritt einstellt. Je höher der Druck am Turbinenradeintritt im Verhältnis zum Druck am Turbinenradaustritt bei optimaler

Schaufelblattgeschwindigkeit ist, desto größer ist der Wirkungsgrad der Turbine. Das gilt bis zu einem bestimmten Druckverhältnis, ab dem die Turbine ihre so genannte Stopfgrenze erreicht. In einem ungünstigen Fall ist der Druck am Turbinenradeintritt genau so groß wie der Druck am Turbinenradaustritt, sodass von der die Turbine durchströmenden Abgasmasse keine Arbeit an der Turbine verrichtet wird. Der Druck am Turbinenradeintritt ist abhängig von einem engsten Querschnitt eines von den Turbinenradschaufel gebildeten Gitters und kann über die Form der Turbinenradschaufein beeinflusst werden. Da die Hilfsschaufeln ebenfalls auf den engsten Querschnitt des von den Turbinenradschaufein gebildeten Gitters Einfluss nehmen, haben die Form und die Größe der Hilfsschaufeln auf den Druck am Turbinenradeintritt Auswirkungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit einer radial und/oder axial und/oder halbaxial angeströmten Turbine eines Abgasturboladers zu erhöhen. Insbesondere sollen Drehzahlschwankungen des Abgasturboladers im Betrieb mit der Brennkraftmaschine nahezu ausgeschlossen werden. Insbesondere soll dies bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten, in denen ein geringer Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine auftritt der Fall sein. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, hierfür einen entsprechenden Abgasturbolader für die Brennkraftmaschine anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 15. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Erfindungsgemäß stehen zur Dimensionierung der Hilfsschaufeln ein Durchsatzparameter der Turbinenradschaufeln und ein Durchsatzparameter der Hilfsschaufeln in einem Verhältnis, dessen Wert größer als 15 ist. Die Durchsatzparameter charakterisieren einen Durchsatz von Abgasmasse durch die Turbine anhand der thermodynamisehen Parameter Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine, Totaltemperatur vor der Turbine und Totaldruck vor der Turbine. Diese thermodynamisehen Parameter werden auf einen bestimmten Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine bezogen, wobei die Brennkraftmaschine mit der Turbine in thermodynamischer Koppelung über einen die Turbine umfassenden Abgasturbolader steht. Der Durchsatzparameter Θ_NP der Turbinenradschaufeln ist ermittelbar aus einer thermodynamisehen Funktion:

wobei m_{τ NP} den Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine in einem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine, T_3ιtotιNP die Totaltemperatur der Abgasmasse vor der Turbine in dem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine und P3_/tot,wp den Totaldruck der Abgasmasse vor der Turbine in dem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine bezeichnet. Der Durchsatzparameter ©_UA der Hilfsschaufeln ist ermittelbar aus der Funktion:

wobei rh_τυA den Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine in einem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine, Tj?,tot,uA die Totaltemperatur der Abgasmasse vor der Turbine in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine und P3,tot.uA den Totaldruck der Abgasmasse vor der Turbine in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine bezeichnet.

Mit der erfindungsgemäßen Dimensionierung der Hilfsschaufeln lässt sich schon bei geringen Abgasmassen ein Druck an einer Schaufeleintrittskante der Hilfsschaufeln im Verhältnis zur Schaufelblattgeschwindigkeit erzielen, der eine Wirkungsgradsteigerung der Turbine zur Folge hat. Des Weiteren können durch die Wirkungsgradsteigerung der Turbine DrehzahlSchwankungen des Abgasturboladers reduziert werden.

In einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 erfolgt die Anordnung der Hilfsschaufeln so, dass ein Eintrittsdurchmesser der Hilfsschaufeln zu einem Eintrittsdurchmesser der Turbinenradschaufeln in einem Verhältnis zueinander steht, das größer als 0,6 ist und die Hilfsschaufeln zusätzlich zu einer radialen Schaufeleintrittskante bei einem Verhältnis des Eintrittsdurchmessers der Hilfsschaufeln zu einem Eintrittsdurchmesser der Turbinenradschaufeln, welches kleiner als 1 ist, eine axiale Schaufeleintrittskante aufweisen. Durch diese Positionierung der

Eintrittsdurchmesser kann eine Reduzierung einer so genannten Schnelllaufzahl u/co erzielt werden, wobei mit u eine Umfangsgeschwindigkeit des Schaufelblatts und mit C₀ eine absolute isentrope Geschwindigkeit der Strömung bezeichnet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 3 erfolgt die Anordnung der Hilfsschaufeln so, dass der Eintrittsdurchmesser der Hilfsschaufeln zu dem Eintrittsdurchmesser der Turbinenradschaufein in einem Verhältnis steht, das kleiner als 0,6 ist. Durch diese Positionierung der Eintrittsdurchmesser kann eine sehr große Reduzierung der Schnelllaufzahl u/co erzielt werden. Die Hilfsschaufeln weisen nur die axiale Schaufeleintrittskante auf, .wobei die axiale Schaufeleintrittskante einen Eintritt in einen Ringkanal kennzeichnet, welcher eine Höhe entsprechend einer Schaufelhöhe der Hilfsschaufeln und eine nahezu einer Länge der Hilfsschaufeln entsprechende Länge besitzt .

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind zusätzlich zu den Hilfsschaufeln zusätzliche Schaufeln auf der Nabe angeordnet. Ihre Anordnung auf der Nabe erfolgt so, dass ein Eintrittsdurchmesser der zusätzlichen Schaufeln zu einem Eintrittsdurchmesser der Turbinenradschaufeln in einem Verhältnis steht, dessen Wert 1 ist. Diese Ausgestaltung ergibt zusätzlich zu der Wirkungsgradsteigerung der Turbine bei geringen Abgasmassen infolge der Anordnung der Hilfsschaufeln eine Wirkungsgradsteigerung der Turbine bei mittleren und großen Abgasmassen.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 5 erstreckt sich die Nabe an einem Radrücken des Turbinenrades radial von einer Drehachse des Turbinenrades bis zu einem größten Durchmesser des Turbinenrades. In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 6 erstreckt sich die Nabe am Radrücken des Turbinenrades radial von der Drehachse des Turbinenrades bis zu einem Durchmesser, der kleiner ist als der größte Durchmesser des Turbinenrades.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 7 erstreckt sich die Nabe ausgehend vom Radrücken des Turbinenrades axial über eine bestimmte Länge gleich bleibend mit dem größten Durchmesser, wobei die Länge kleiner ist als eine gesamte Länge der Turbinenradschaufeln, die sich ausgehend axial vom Radrücken des Turbinenrades zu einer Turbinenradaustrittskante hin erstreckt.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 8 erstreckt sich die Nabe ausgehend vom Radrücken des Turbinenrades axial über eine bestimmte Länge gleich bleibend mit dem Durchmesser, der kleiner ist als der größte Durchmesser des Turbinenrades, wobei die bestimmte Länge kleiner ist als die gesamte axiale Länge der Turbinenradschaufeln.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist zur Bildung einer gerichteten Strömung innerhalb des von zwei Turbinenradschaufeln gebildeten ersten Abströmkanals ein zweiter Abströmkanal vorgesehen.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist der zweite Abströmkanal von der Nabe, von jeweils zwei Turbinenradschaufeln und von einer parallel zu einer Nabenkontur der Nabe verlaufenden Abströmkanaldecke begrenzt, wobei ein Abstand der Abströmkanaldecke von der Nabe einer radialen Schaufelhöhe der Hilfsschaufein entspricht.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 11 ist zum Halten der Abströmkanaldecke mindestens eine Stützrippe vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Abströmkanaldecke und der Nabe herstellt.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 12 sind die Turbinenradschaufein mit einem axialen Abstand zum Radrücken der Turbine vorgesehen, der einer axialen Erstreckung der Hilfsschaufein entspricht. Dadurch lässt sich eine, im Gegensatz zur Krümmung der Turbinenradschaufein stärkere Krümmung der Hilfsschaufein realisieren. Diese stärkere Krümmung bewirkt einen Druckanstieg an der

Schaufeleintrittskante der Hilfsschaufel, durch deren starke Verengung des Gitters am Austritt der Hilfsschaufein.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 13 sind die Hilfsschaufein am Radrücken des Turbinenrades vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung kann die Abgasmasse am Turbinenrad vorbei geleitet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 14 ist ein stufenförmiger Absatz an einem größten Durchmesser der Hilfsschaufein vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader nach Anspruch 15 weist eine Turbine mit einem in ihrem Turbinengehäuse axial verschiebbar gelagerten Axialschieber auf, der eine ein Leitgitter aufnehmbare Stirnöffnung hat. In einem zweiten Einströmkanal sind Leitschaufeln zur Strömungsrichtung bei Strömung der Abgasmasse durch den zweiten Einströmkanal vorgesehen.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 16 kann der Axialschieber die Leitgitterschaufeln vollständig in seiner Stirnöffnung aufnehmen, sodass der radiale, erste Einströmkanal vollständig geschlossen ist und Abgas nur in den zweiten Einströmkanal strömt.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 17 ist der zweite Einströmkanal mit einem Bypass verbunden.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 18 mündet der zweite Einströmkanal in einen Sammelraum im Turbinengehäuse, der mit dem Bypass verbunden ist.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 19 ist der Bypass im Turbinengehäuse vorgesehen.

In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 20 umgeht der Bypass das Turbinenrad und mündet in einen

Turbinenaustrittskanal, sodass Abgas am Turbinenrad vorbei geleitet werden kann.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, deren Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Turbine, wobei die Turbine mit einem radialen, ein Leitgitter und einen Axialschieber aufweisenden Einströmkanal ausgeführt ist und ein Turbinenrad der Turbine zusätzlich zu den Turbinenradschaufein Hilfsschaufeln aufweist, Fig. 2a eine perspektivische Darstellung des Turbinenrades der Turbine entsprechend Fig. 2,

Fig. 2b eine perspektivische Darstellung einer Variante des Turbinenrades der Turbine entsprechend Fig. 2, wobei die Hilfsschaufein im Gegensatz zu den Hilfsschaufein in Fig. 2a eine starke axiale Krümmung aufweisen,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine, wobei die Turbine mit einem radialen, ein Leitgitter und einen Axialschieber aufweisenden Einströmkanal und einem halbaxialen zweiten Einströmkanal ausgeführt ist und das Turbinenrad der Turbine zusätzlich zu den Turbinenradschaufein Hilfsschaufein mit einer radialen und einer axialen Schaufeleintrittskante aufweist,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine, wobei die Turbine mit einem radialen, ein Leitgitter und einen Axialschieber aufweisenden Einströmkanal und einem halbaxialen zweiten Einströmkanal ausgeführt ist und das Turbinenrad der Turbine Hilfsschaufein mit nur einer axialen Schaufeleintrittskante aufweist,

Fig. 4a eine perspektivische Darstellung des Turbinenrades der Turbine entsprechend Fig. 4,

Fig. 4b einen Schnitt durch die perspektivische Darstellung des Turbinenrades der Turbine entsprechend Fig. 4a, Fig. 5 einen Schnitt durch ein viertes erfindungsgemäßes

Ausführungsbeispiel der Turbine entsprechend Fig. 4, wobei das Turbinenrad zu einem ersten Abströmkanal einen zweiten Abströmkanal zwischen jeweils zwei Turbinenradschaufeln aufweist,

Fig.6 einen Schnitt durch ein fünftes erfindungsgemäßes

Ausführungsbeispiel der Turbine entsprechend Fig. 4, wobei zusätzlich zu den Hilfsschaufein zusätzliche Schaufeln auf der Nabe angeordnet sind,

Fig. 6a perspektivische Darstellung des Turbinenrades der Turbine entsprechend Fig. 6 und

Fig. 7 einen Schnitt durch ein sechstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine, wobei die Turbine mit einem radialen, ein Leitgitter und einen Axialschieber aufweisenden Einströmkanal und einem als Sekundärflut ausgeführten zweiten Einströmkanal ausgeführt ist und das Turbinenrad der Turbine die HiIfsschaufein an einem Radrücken der Turbine aufweist.

In den Figuren 1 bis 7 sind alle gleichen oder gleich wirkenden Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 50 dargestellt, ein Otto- oder ein Dieselmotor, die mit einem Abgasturbolader 51 verbunden ist. Der Abgasturbolader 51 umfasst einen in einem Ansaugtrakt 54 der Brennkraftmaschine 50 angeordneten Verdichter 52 und eine in einem Abgasstrang 55 der Brennkraftmaschine 50 angeordnete Turbine 1. Ein Turbinenrad 3 der Turbine 1 und ein Verdichterrad 59 des Verdichters 52 sind über eine Welle 53 drehfest miteinander verbunden. In der aufgeladenen Betriebsweise der Brennkraftmaschine 50 treiben aus der Brennkraftmaschine 50 ausgestoßene Abgase das Turbinenrad 3 an, dessen Drehbewegung über die Welle 53 auf das Verdichterrad 59 übertragen wird, wodurch Umgebungsluft angesaugt und auf einen erhöhten Ladedruck komprimiert wird. Zur Verbesserung eines Wirkungsgrades des Abgasturboladers 51 ist die Turbine 1 mit einer variablen Turbinengeometrie 2 ausgestattet.

Die vom Verdichter 52 komprimierte Verbrennungsluft wird in einem stromab des Verdichters 52 im Ansaugtrakt 54 angeordneten Ladeluftkühler 56 gekühlt und anschließend unter Ladedruck nicht näher dargestellten Zylindern der Brennkraftmaschine 50 zugeführt. Der unter Zufuhr der Verbrennungsluft verbrannte Kraftstoff wird als das Abgas aus den nicht näher dargestellten Zylindern ausgeschoben und strömt über den Abgasstrang 55 in die Turbine 1. Die Abgase treiben das Turbinenrad 3 an und verlassen in einem entspannten Zustand die Turbine 1.

Der Brennkraftmaschine 50 ist eine Abgasrückführeinrichtung 57 zugeordnet, die eine Rückführleitung 60 zwischen dem Abgasstrang 55 stromauf der Turbine 1 und dem Ansaugtrakt 54 stromab des Ladeluftkühlers 56 umfasst. In der Rückführleitung 60 ist ein einstellbares Ventil 61 zur Mengenregulierung des zurückgeführten Abgases sowie ein Abgaskühler 62 angeordnet.

Sämtliche einstellbaren Aggregate, die der Brennkraftmaschine 50 zugeordnet sind, werden in Abhängigkeit von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 50 über eine Regel- und Steuereinheit 58 eingestellt, so zum Beispiel die variable Turbinengeometrie 2 und auch das Ventil 61 der Abgasrückführeinrichtung 57. In der Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1 ist mit einem radialen, ein Leitgitter 11 und einen Axialschieber 18 aufweisenden Einströmkanal 15 ausgeführt. Das Turbinenrad 3 der Turbine 1 weist zusätzlich zu den Turbinenradschaufein 6 Hilfsschaufeln 20 auf. Die Turbine 1 umfasst ein Turbinengehäuse 4 und das in dem Turbinengehäuse 4 drehbar gelagerte Turbinenrad 3 mit einer Drehachse 21.

Das Turbinengehäuse 4 weist einen Spiralkanal 7 auf, aus dem Abgas der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 50 über den in Fig. 2 dargestellten radialen Einströmkanal 15 auf das Turbinenrad 3 strömt. Das Turbinenrad 3 weist eine mit den Turbinenradschaufeln 6 bestückte Nabe 5 auf. Die Turbinenradschaufeln 6 sind über den Umfang der Nabe 5 regelmäßig verteilt.

Die Turbinenradschaufeln 6 erstrecken sich zwischen einer an den radialen Einströmkanal 15 grenzenden Turbinenradeintrittskante 33 und einer axialen Turbinenradaustrittskante 34. Die Turbinenradaustrittskante 34 schließt mit einer Ebene senkrecht zur Drehachse 21 des Turbinenrades 3 einen Winkel γ ein, um den die Turbinenradaustrittskante 34 geneigt ist. Das Turbinenrad 3 weist der Turbinenradaustrittskante 34 gegenüberliegend seinen Radrücken 12 auf. Die Turbinenradschaufeln 6 erstrecken sich in Richtung der Drehachse 21 über eine axiale Länge L vom Radrücken 12 des Turbinenrades 3 bis zur Turbinenaustrittskante 34.

Das Leitgitter 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebaut und weist einen Träger 27 und an dem Träger 27 befestigte Leitgitterschaufeln 28 auf. Im Turbinengehäuse 4 ist auf einer dem Radrücken 12 zugewandten Seite der Träger 27 des Leitgitters 11 untergebracht. Die Leitgitterschaufeln 28 ragen in den radialen Einströmkanal 15 hinein. Der Axialschieber 18 weist an seiner, den Leitgitterschaufeln 28 zugewandten Stirnseite eine ausgesparte Stirnöffnung 26 auf, in die die Leitgitterschaufeln 28 des Leitgitters 11 aufnehmbar sind. Durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 18 kann der radiale Einströmkanal 15 vollständig oder teilweise geöffnet werden .

Das Turbinenrad 3 weist einen größten Durchmesser DT_max auf, der der Turbinenradeintrittskante 33 in etwa entspricht. Dieser größte Durchmesser DT_max entspricht in diesem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Turbine 1 einem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein 6 des Turbinenrades 3.

Die Nabe 5 weist regelmäßig zwischen den Turbinenradschaufein 6 angeordnete Hilfsschaufein 20 auf. Die Hilfsschaufein 20 erstrecken sich zwischen einer radialen Schaufeleintrittskante 38 und einer axialen

Schaufelaustrittskante 39. Die radiale Schaufeleintrittskante 38 der Hilfsschaufeln 20 stimmt mit der radialen Turbinenradeintrittskante 33 überein.

Die radiale Schaufeleintrittskante 38 der Hilfsschaufeln 20 ist am größten Durchmesser DT_max des Turbinenrades 3 ausgebildet, sodass ein Eintrittsdurchmesser DEW der Hilfsschaufeln 20 dem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein 6 entspricht. Das Verhältnis DEW/DE ist 1. Bei einem geringen Durchsatz von Abgas mit dem Massenstrom m durch die Turbine 1, wie zum Beispiel bei niedrigen Lastpunkten der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 50, kann ein Druck an der in Fig. 2 dargestellten Turbinenradeintrittskante 33 nahezu einem Druck an der Turbinenradaustrittskante 34 entsprechen. Dadurch ist ein zur Arbeitsverrichtung am Turbinenrad 3 notweniges Enthalpiegefälle des Abgases zwischen den beiden Turbinenradkanten 33 und 34 nahezu gleich Null. Das Turbinenrad 3 wäre dadurch am Ventilieren und der Turbinenwirkungsgrad wäre entsprechend niedrig beziehungsweise sogar negativ, wenn die Turbine 1 als Gebläse arbeiten würde.

Die Hilfsschaufein 20 sind erfindungsgemäß daher so dimensioniert, dass ein Durchsatzparameter Θ_NP der Turbinenradschaufeln 6 und ein Durchsatzparameter Θ_UA der Hilfsschaufein 20 miteinander in einem Verhältnis Θ_NP/Θ_UA stehen, das größer 15 ist. Der Durchsatzparameter Θ_NP der Turbinenradschaufeln 6 ist ermittelbar aus der Funktion:

wobei m_TNP einen Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine 1 in einem Nennleistungspunkt der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 50, Tj_/tot/WP eine Totaltemperatur der Abgasmasse vor der Turbine 1 in dem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine 50 und P3,_tot,wp einen Totaldruck vor der Turbine 1 in dem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine 50 bezeichnet. Der Durchsatzparameter Θ_UA der Hilfsschaufein 20 ist ermittelbar aus der Funktion:

wobei rh_{τ υA} einen Durchsatz der Abgasmasse durch die Turbine 1 in einem niedrigen Last - und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine 50, T_3ftottUA eine Totaltemperatur der Abgasmasse vor der Turbine 1 in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine 50 und P3,_tot,υ_A einen Totaldruck vor der Turbine 1 in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine 50 bezeichnet.

Die Durchsatzparameter Θ_Np und Θ_ÖA kennzeichnen so genannte kritische Durchsatzparameter, bei denen sich an der in Fig. 2 dargestellten Turbinenradaustrittskante 34 der Turbinenradschaufein 6 beziehungsweise an der Schaufelaustrittskante 39 der Hilfsschaufein 20 Schallgeschwindigkeit einstellt.

Die Hilfsschaufein 20 bewirken eine Erhöhung des Druckes an der radialen Schaufeleintrittskante 38. Damit ist der Druck an der radialen Schaufeleintrittskante 38 größer als der Druck an der Schaufelaustrittskante 39. Dadurch ist das zur Arbeitsverrichtung am Turbinenrad 3 notwenige Enthalpiegefälle des Abgases zwischen den beiden Schaufelkanten 38 und 39 nicht mehr Null. Das Turbinenrad 3 kann seine Drehzahl entsprechend dem Abgasmassenstrom im niedrigen Teillastbereich beibehalten, die großen DrehzahlSchwankungen sind reduziert und der Turbinenwirkungsgrad steigt.

Die Fig. 2a zeigt zur verbesserten Anschaulichkeit eine perspektivische Darstellung des Turbinenrades 3 der Turbine 1 entsprechend Fig. 2. Die Hilfsschaufein 20 weisen eine axiale Krümmung R_z auf, die einer axialen Krümmung R der Turbinenradschaufein 6 entspricht . Die Fig. 2b zeigt eine perspektivische Darstellung des Turbinenrades 3 der Turbine 1 entsprechend Fig. 2, wobei die Hilfsschaufeln 20 eine im Unterschied zur Krümmung R der Turbinenradschaufein 6 stärkere axiale Krümmung R_z aufweisen. Diese stärkere Krümmung bewirkt einen weiteren Druckaufbau an der radialen Schaufeleintrittskante 38. Bedingt durch die stärkere Krümmung der Hilfsschaufeln 20 weisen die Turbinenradschaufein 6 einen Abstand AS von dem Radrücken 12 des Turbinenrades 3 auf, der einer axialen Erstreckung EZ der Hilfsschaufeln 20 entspricht. Die axiale Erstreckung EZ der Hilfsschaufeln 20 sollte kleiner als 10% der axialen Erstreckung L der Turbinenradschaufeln 6 sein oder maximal 10% der axialen Erstreckung L der Turbinenradschaufeln 6 entsprechen.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1 ist mit dem radialen, das Leitgitter 11 und den Axialschieber 18 aufweisenden Einströmkanal 15 und mit einem halbaxialen zweiten Einströmkanal 16 ausgeführt. Das Leitgitter 11 ist dreiteilig aufgebaut und weist einen Haltesteg 14, einen den Haltesteg 14 tragenden Träger 27a und die an dem Träger 27a befestigten Leitgitterschaufeln 28 auf. Im halbaxialen zweiten Einströmkanal 16 ist der Träger 27a des Leitgitters 11 mit dem Haltesteg 14 vorgesehen, wobei der Haltesteg 14 in Form von Leitschaufein 13 ausgeführt ist. Zum Halten des Leitgitters 11 ist der Haltesteg 14 mit einer den zweiten Einströmkanal 16 begrenzenden Gehäusewandung 8 fest verbunden .

Das Turbinenrad 3 der Turbine 1 weist zusätzlich zu den Turbinenradschaufeln 6 die Hilfsschaufeln 20 auf. Die Hilfsschaufeln 20 besitzen neben der radialen Schaufeleintrittskante 38 eine axiale Schaufeleintrittskante 42 in einem Bereich des halbaxialen Einströmkanals 16.

Der Eintrittsdurchmesser DEW der Hilfsschaufeln 20 bezogen auf die axiale Schaufeleintrittskante 42 ist gegenüber dem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein 6 reduziert. Das Verhältnis DEW/DE beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0,9. Die Reduzierung des Eintrittsdurchmessers DEW der Hilfsschaufeln 20 auf einen Wert der kleiner ist als der Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein 6 führt zu einer Reduzierung einer Schnelllaufzahl u/co.

Die Schnelllaufzahl u/co stellt eine charakteristische Kenngröße der Strömung in der Turbine 1 dar. Sie setzt sich zusammen aus einer Umfangsgeschwindigkeit u eines Schaufelblattes der Turbinenradschaufein 6 und einer theoretischen isentropen Austrittsgeschwindigkeit C₀ der Strömung der Turbine 1. Eine Reduzierung der Schnelllaufzahl u/co unter den Wert 1 bedeutet eine Reduzierung der Umfangsgeschwindigkeit u, wodurch ein Ventilationsbetrieb der Turbine 1 bei geschlossenem radialem Einströmkanal 15 vermeidbar ist. Im Ventilationsbetrieb der Turbine 1 wird Energie konsumiert.

Die Nabe 5 erstreckt sich am Radrücken 12 des Turbinerades 3 radial von der Drehachse 21 bis zu einem Durchmesser DT des Turbinenrades 3, der kleiner ist als der größte Durchmesser DT_max des Turbinenrades 3. Des Weiteren erstreckt sich die Nabe 5 axial über eine Länge LN, die der axialen Erstreckung EZ der Hilfsschaufeln 20 entspricht, wobei die axiale Länge LN kleiner ist als die axiale Länge L der Turbinenradschaufein 6. In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1 ist mit dem radialen, das Leitgitter 11 und den Axialschieber 18 aufweisenden Einströmkanal 15 und dem halbaxialen zweiten Einströmkanal 16 ausgeführt. Im halbaxialen zweiten Einströmkanal 16 ist der Träger 27a des Leitgitters 11 mit den Leitgitterschaufeln 28 am Haltesteg 14 ausgebildet. Die Leitschaufeln 13 sind am Ende des halbaxialen zweiten Einströmkanals 16 angeordnet, nahe der axialen Schaufeleintrittskante 42 der Hilfsschaufein 20.

Der tropfenförmig ausgebildete Träger 27a umgibt teilweise radial und axial das Turbinenrad 3. Das Leitgitter 11 ist dreiteilig aufgebaut und weist den Haltesteg 14, den den Haltesteg 14 tragenden Träger 27a und die an dem Träger 27a befestigten Leitgitterschaufeln 28 auf. Der Träger 27a stellt eine ringförmige Trennwand zwischen dem radialen ersten Einströmkanal 15 und dem halbaxialen zweiten Einströmkanal 16 dar. Zum Halten des Leitgitters 11 ist der Haltesteg 14 mit einer den zweiten Einströmkanal 16 begrenzenden Gehäusewandung 8 fest verbunden.

Das Verhältnis des Eintrittsdurchmessers DEW der Hilfsschaufein 20 zum Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein 6 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0,5. Aufgrund der großen Absenkung des Eintrittsdurchmessers DEW der Hilfsschaufeln 20 wird bei geschlossenem radialen Einströmkanals 15 aufgrund der starken Absenkung der Schnelllaufzahl u/co ein Ventilationsbetrieb der Turbine 1 vermieden.

Die Anordnung der Hilfsschaufeln 20 erfolgt im Turbinenrad 3 so, dass ein ringförmiger Durchbruch im Turbinenrad 3 in Form eines Ringkanals 37 in einem am Radrücken 12 vorgesehenen Abschnitt der Nabe 5 vorliegt. Die axiale

Schaufeleintrittskante 42 kennzeichnet dabei einen Eintritt 36 in den Ringkanal 37 und die axiale Schaufelaustrittskante 39 den Austritt aus dem Ringkanal 37.

Der Ringkanal 37 weist eine radiale Höhe H_RX auf, die einer Schaufelhöhe H_Sz der Hilfsschaufein 20 entspricht. Eine axiale Länge L_RK des Ringkanals 37 entspricht ca. einer axialen Länge Lsz der Hilfsschaufein 20. Die Hilfsschaufeln 20 besitzen ausschließlich eine halbaxiale Schaufeleintrittskante 42.

Die Nabe 5 erstreckt sich an dem Radrücken 12 des Turbinenrades 3 radial von der Drehachse 21 des Turbinenrades 3 bis zur Turbinenradeintrittskante 33, die den größten Durchmesser DT_max des Turbinenrades 3 kennzeichnet. In axialer Richtung erstreckt sich die Nabe 5 mit einer axialen Länge LN radial gleich bleibend mit dem größten Durchmesser DT_max ausgehend vom Radrücken 12 des Turbinenrades 3 um danach auf einen Durchmesser DN der Nabe 5 an der

Turbinenradaustrittskante 34 abzufallen. Die axiale Länge LN der Nabe 5 ist kleiner als die axiale Länge L der Turbinenradschaufein 6.

Die teilweise radial gleich bleibende Erstreckung der Nabe 5 über die axiale Länge LN ergibt eine Zunahme einer Masse des Turbinenrades 3 und damit ein vergrößertes

Massenträgheitsmoment des Turbinenrades 3. Die Erhöhung des Massenträgheitsmomentes führt zu einer weiteren Reduzierung der DrehzahlSchwankungen der Turbine 1 bei geringen Abgasmassen.

In Fig. 4a ist zur Verbesserung der Anschaulichkeit eine perspektivische Ansicht des Turbinenrades 3 der Turbine 1 entsprechend Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4b ist zur weiteren Verbesserung der Anschaulichkeit ein Schnitt durch die perspektivische Darstellung des Turbinenrades 3 der Turbine 1 entsprechend Fig. 4a dargestellt.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 entsprechend Fig. 4. Das Turbinenrad 4 weist innerhalb eines von zwei Turbinenradschaufeln 6 gebildeten ersten Abströmkanals 30 einen zweiten Abströmkanal 31 auf. Der zweite Abströmkanal 31 wird begrenzt von der Nabe 5, von jeweils zwei Turbinenradschaufeln 6 und einer parallel zu einer Nabenkontur 45 der Nabe 5 in einem Abstand S verlaufenden Abströmkanaldecke 40. Zum Halten der Abströmkanaldecke 40 ist mindestens eine Stützrippe 41 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Abströmkanaldecke 40 und der Nabe 5 herstellt.

Der parallel zur Nabenkontur 45 verlaufende Abstand S der Abströmkanaldecke 40 entspricht der Schaufelhöhe H_sz der Hilfsschaufein 20. Durch die Abgrenzung des zweiten Abströmkanals 31 gegen den von den Turbinenradschaufeln 6 gebildeten ersten Abströmkanal 30 wird eine Störung der Strömung innerhalb des zweiten Abströmkanals 31 verhindert, d.h. es wird eine gerichtete Strömung gebildet. Dies führt zu einer Wirkungsgradverbesserung der Turbine 1.

In Fig. 6 ist ein Schnitt durch ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 dargestellt, bei welchem der Aufbau der Turbine 1 dem Aufbau der in Fig. 3 dargestellten Turbine 1 entspricht. Der Aufbau des in Fig. 4 dargestellten Turbinenrades 3 entspricht weitestgehend dem Aufbau des in Fig. 3 dargestellten Turbinenrades 3. In diesem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den Hilfsschaufein 20 zusätzliche Schaufeln 22 auf der Nabe 5 angeordnet. Die zusätzlichen Schaufeln 22 weisen einen dem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufeln 6 entsprechenden Eintrittsdurchmesser DEZ auf . Durch die Anordnung der Hilfsschaufein 20 in einem unteren, durchmesserkleineren Bereich der Nabe 5 und durch die Anordnung der zusätzlichen Schaufeln 22 im oberen, durchmessergrößeren Bereich der Nabe 5 kann neben der starken Absenkung der Schnelllaufzahl u/co bei einem Durchsatz geringer Abgasmassen durch die Turbine 1 eine weitere Wirkungsgradverbesserung bei einem Durchsatz höherer Abgasmassen erreicht werden.

Die Fig. 6a zeigt zur weiteren Verdeutlichung eine perspektivische Darstellung des Turbinenrades 3 der Turbine 1 entsprechend Fig. 6.

Eine weitere Maßnahme um auf das Verhalten der Turbine 1 bei geringen Abgasmassen einzuwirken, ist eine nicht dargestellte Ausführung des Leitgitters 11 und des Axialschiebers 18, so, dass kurze Zwischenschaufeln zwischen den Leitgitterschaufeln 28 am Träger 27 regelmäßig verteilt zusätzlich vorgesehen sind. Eine Länge dieser Zwischenschaufeln entspricht mindestens einer axialen Länge der Hilfsschaufein 20 oder der zusätzlichen Schaufeln 22. Durch die Anordnung der Zwischenschaufeln im Leitgitter 11 kann eine weitere Strömungsbeeinflussung der Abgasmassen erfolgen, wodurch schließlich eine weitere Wirkungsgradverbesserung möglich ist. Die Zwischenschaufeln können auch im radialen Einströmkanal 15 als ein zweites Gitter dem Leitgitter 11 stromab angeordnet sein. In Fig. 7 ist ein Schnitt durch ein sechstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1 ist mit dem radialen, das Leitgitter 11 und den Axialschieber 18 aufweisenden ersten Einströmkanal 15 und einem als Sekundärflut ausgebildeten zweiten Einströmkanal 16 ausgeführt. Die Hilfsschaufein 20 sind entgegen der bisherigen Ausführung auf der Nabe 5 am Radrücken 12 des Turbinenrades 3 ausgebildet beziehungsweise stehen vom Radrücken 12 radial ab. Im zweiten Einströmkanal 16 ist der Haltesteg 14 des Trägers 27 des Leitgitters 11 untergebracht. Stromab des Haltestegs 14 weist der zweite Einströmkanal 16 die Leitschaufeln 13 zur

Strömungsbeeinflussung auf. Stromab der Leitschaufeln 13 sind die Hilfsschaufeln 20 im zweiten Einströmkanal 16 vorgesehen.

Der zweite Einströmkanal 16 mündet stromab der Hilfsschaufeln 20 in einen Sammelraum 25 und ist über den Sammelraum 25 mit einem im Turbinengehäuse 4 vorgesehenen Bypass 23 verbunden. Der Bypass 23 verbindet den Sammelraum 25 mit einem Turbinenaustrittskanal 9 und stellt eine Umlenkung der Abgasmasse am Turbinenrad 3 vorbei dar. An einem größten Durchmesser DZ_max der Hilfsschaufeln 20 ist ein stufenförmiger Absatz 24 zur reibungsfreien Aufnahme des Trägers 27 vorgesehen.

Claims

DaimlerChrysler AG

Patentansprüche

Turbine mit einem Turbinenrad für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, das eine mit

Turbinenradschaufein und mit Hilfsschaufeln bestückte

Nabe aufweist, wobei die Hilfsschaufeln in von jeweils zwei Turbinenradschaufein begrenzten Abströmkanälen auf der Nabe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dimensionierung der Hilfsschaufeln (20) ein

Durchsatzparameter Θ_NP der Turbinenradschaufein (6) mit einem Durchsatzparameter Θ_UA der Hilfsschaufein (20) in einem Verhältnis Θ_NP/Θ_UA steht, mit

wobei der Durchsatzparameter Θ_NP der Turbinenradschaufein (6) ermittelbar ist aus der Funktion:

wobei m_{τ NP} einen Abgasmassenstrom durch die Turbine (1) in einem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine

(50) ,

T3, tot,NP eine Totaltemperatur des Abgasmassenstromes vor der Turbine ( 1 ) in dem Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine (50) und

^3, to_t,NP einen Totaldruck vor der Turbine (1) in dem

Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine (50) bezeichnet, und der Durchsatzparameter Θ_UA der

Hilfsschaufein (20) ermittelbar ist aus der Funktion:

wobei rh_TUA einen Abgasmassenstrom durch die Turbine (1) in einem niedrigen Last - und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine (50) , ^3, tot,UA eine Totaltemperatur des Abgasmassenstromes vor der Turbine (1) in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine (50) und

P3,tot,uΑ einen Totaldruck vor der Turbine (1) in dem niedrigen Last- und/oder niedrigen Drehzahlpunkt der Brennkraftmaschine (50) bezeichnet .

2. Turbine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Hilfsschaufeln (20) auf der Nabe (5) so erfolgt, dass ein Eintrittsdurchmesser DEW der Hilfsschaufeln (20) zu einem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufein (6) in einem Verhältnis DEW/DE mit

steht, und die Hilfsschaufeln (20) zusätzlich zu einer radialen Schaufeleintrittskante (38) bei dem Verhältnis

eine axiale Schaufeleintrittskante (42) aufweisen.

3. Turbine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Hilfsschaufein (20) auf der Nabe (5) so erfolgt, dass ein Eintrittsdurchmesser DEW der Hilfsschaufeln (20) zu einem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufeln (6) in einem Verhältnis DEW/DE mit

DEW _n , <0,6

DE steht, und die Hilfsschaufeln (20) nur eine axiale Schaufeleintrittskante (42) aufweisen, wobei die axiale Schaufeleintrittskante (42) einen Eintritt (36) zu einem Ringkanal (37) kennzeichnet, welcher eine Höhe H_RK entsprechend einer Schaufelhöhe H_sz der Hilfsschaufeln (20) aufweist und eine nahezu einer Länge L_Sz der Hilfsschaufeln (20) entsprechende Länge L_RK aufweist.

4. Turbine nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Hilfsschaufeln (20) zusätzliche Schaufeln (22) auf der Nabe (5) angeordnet sind, deren Anordnung auf der Nabe (5) so erfolgt, dass ein Eintrittsdurchmesser DEZ der zusätzlichen Schaufeln (22) zu einem Eintrittsdurchmesser DE der Turbinenradschaufeln (6) in einem Verhältnis DEZ/DE steht, mit DEZ = 1.

DE

Turbine nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabe (5) ausgehend von einem Radrücken (12) des

Turbinenrades (3) radial von einer Drehachse (21) des

Turbinenrades (3) bis zu einem größten Durchmesser DT_max des Turbinenrades (3) erstreckt.

6. Turbine nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabe (5) an einem Radrücken (12) des Turbinenrades (3) radial von einer Drehachse (21) des Turbinenrades (3) bis zu einem Durchmesser DT erstreckt, der kleiner ist als ein größter Durchmesser DT_ma_x des Turbinenrades ( 3 ) .

7. Turbine nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabe (5) ausgehend vom Radrücken (12) des Turbinenrades (3) über eine bestimmte axiale Länge LN gleich bleibend mit dem größten Durchmesser DT_max des Turbinenrades (3) erstreckt, wobei die axiale Länge LN kleiner ist als eine Länge L der Turbinenradschaufein (6) , und sich die axiale Länge L der Turbinenradschaufein (6) vom Radrücken (12) des Turbinenrades (3) ausgehend zu einer Turbinenradaustrittskante (34) hin erstreckt.

8. Turbine nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabe (5) ausgehend vom Radrücken (12) des Turbinenrades (3) über eine bestimmte axiale Länge LN mit dem Durchmesser DT, der kleiner ist als der größte Durchmesser DT_max des Turbinenrades (3), axial erstreckt, wobei die axiale Länge LN kleiner ist als eine axiale Länge L der Turbinenradschaufein (6), und sich die axiale Länge L vom Radrücken (12) des Turbinenrades (3) ausgehend zu einer Turbinenradaustrittskante (34) hin erstreckt .

9. Turbine nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer gerichteten Strömung innerhalb des von zwei Turbinenradschaufeln (6) gebildeten ersten Abströmkanals (30) ein zweiter Abströmkanal (31) vorgesehen ist.

10. Turbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abströmkanal (31) von der Nabe (5), von jeweils zwei Turbinenradschaufeln (6) und von einer parallel zu einer Nabenkontur (45) der Nabe (5) verlaufenden Abströmkanaldecke (40) begrenzt ist, wobei ein Abstand S der Abströmkanaldecke (40) von der Nabe (5) einer radialen Schaufelhöhe H_Sz der Hilfsschaufein (20) entspricht .

11. Turbine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten der Abströmkanaldecke (40) mindestens eine Stützrippe (41) vorgesehen ist, die eine Verbindung zwischen der Abströmkanaldecke (40) und der Nabe (5) herstellt .

12. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenradschaufeln (6) mit einem axialen Abstand AS zu einem Radrücken (12) der Turbine (1) vorgesehen sind, der einer axialen Erstreckung EZ der Hilfsschaufein (20) entspricht .

13. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschaufein (20) ausgehend von einem Radrücken (12) des Turbinenrades (3) ausgebildet sind.

14. Turbine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein stufenförmiger Absatz (24) an einem größten Durchmesser DZ_max der Hilfsschaufeln (20) vorgesehen ist.

15. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einem Verdichter und einer Turbine, die ein Turbinenrad insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist, mit einem Turbinengehäuse mit mindestens einem Spiralkanal mit einem ersten, radialen Einströmkanal und einem zweiten Einströmkanal der sich entlang eines Radrückens des Turbinenrades erstreckt, mit einem Leitgitter, dessen Leitgitterschaufeln in den ersten radialen Einströmkanal hineinragen, mit einem axial verschiebbar gelagerten Axialschieber, der eine die Leitgitterschaufeln des Leitgitters aufnehmbare Stirnöffnung hat, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Einströmkanal (16) Leitschaufeln (13) vorgesehen sind.

16. Abgasturbolader nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialschieber (18) die Leitgitterschaufeln (28) vollständig in seiner Stirnöffnung (26) aufnehmen kann, wodurch der erste, radiale Einströmkanal (15) vollständig geschlossen ist und das Abgas nur in den zweiten Einströmkanal (16) strömt.

17. Abgasturbolader nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einströmkanal (16) mit einem Bypass (23) verbunden ist.

18. Abgasturbolader nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einströmkanal (16) in einen Sammelraum (25) im Turbinengehäuse (4) mündet, der mit dem Bypass (23) verbunden ist.

19. Abgasturbolader nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (23) im Turbinengehäuse (4) ausgebildet ist.

20. Abgasturbolader nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (23) das Turbinenrad (3) umgeht und in einen Turbinenaustrittskanal (9) mündet.