WO2009121465A1 - Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2009121465A1
WO2009121465A1 PCT/EP2009/001695 EP2009001695W WO2009121465A1 WO 2009121465 A1 WO2009121465 A1 WO 2009121465A1 EP 2009001695 W EP2009001695 W EP 2009001695W WO 2009121465 A1 WO2009121465 A1 WO 2009121465A1
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WO
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balancing mark
impeller
balancing
exhaust gas
profile
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/001695
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gernot Hertweck
Markus Schneid
Thomas Streule
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Daimler Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/027—Arrangements for balancing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30—Compensating imbalance
    • G01M1/34—Compensating imbalance by removing material from the body to be tested, e.g. from the tread of tyres
    • 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
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Devices which are provided for an executable during operation rotational movement can generally not be manufactured without unbalance. It usually requires post-processing, with the help of which the imbalance can be reduced or removed and a so-called "balancing" can be produced.
  • an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine which has a flow-through housing, which is rotatably receiving a running gear of the exhaust gas turbocharger, wherein the power tool has a first impeller and a second impeller.
  • the first impeller is rotatably connected to the second impeller by means of a shaft.
  • the second impeller is acted upon by exhaust gas of the internal combustion engine, so that the power tool is set into a rotational movement.
  • the post-processing which is provided here is a setting of so-called balancing marks, wherein the balancing mark is provided by applying material to a wheel back of one or both wheels.
  • the balancing mark profile has a radial outer balancing mark edge and a radial inner balancing mark edge on the wheel back.
  • the disadvantage of the exhaust-gas turbocharger known from the prior art is the fact that premature failure of the exhaust-gas turbocharger is brought about as a result of cracking on the profile of the balancing mark.
  • a first tangent of the balancing mark profile extending through a first intersection of the outer balancing mark edge with the balancing mark profile has a first tangent angle between its extension and the wheel back facing away from the balancing mark profile and / or a second tangent of the balancing mark profile passing through an intersection of the inner balancing mark edge with the balancing mark profile has between its the Wuchtmarkenprofil averted positioned extension and the Rarise a second tangent angle, wherein the value of the first tangent angle and / or the value of the second Tangentenwin ⁇ cle is smaller than 40 °.
  • the advantage of limiting the value of the first tangent angle and / or the second tangent angle results in avoiding sharp edges on a wheel back of the impeller in the area of the radial outer and radial inner balancing edge edges, whereby a high resistance to centrifugal forces during operation of the exhaust gas turbocharger is reached.
  • the radial balancing mark profile is formed arcuate, whereby a further increase in the strength is brought about.
  • the radial balancing mark profile can, for example, be circular, elliptical, parabolic or oval-shaped. What is important is an arcuate design of the radial balancing mark profile, since it is possible to avoid edges which are subject to stress stress and the associated increased stresses.
  • the radial balancing mark profile has a relative balancing mark radius whose value is at least 0.08 times that of an outer wheel radius.
  • the exhaust gas turbocharger has a balancing mark depth of the radial balancing mark profile at most 0.025 times the value of the outer wheel radius, whereby the strength of the impeller is additionally increased.
  • the inner balancing mark edge on an inner balancing mark radius whose value is at least 0.51 times the value of the impeller of the outer radius.
  • the inner balancing mark edge on an inner balancing mark radius whose value is at least 0.51 times the value of the impeller of the outer radius.
  • the outer balancing mark edge has an outer balancing mark radius whose value is at most 0.85 times the value of the outer impeller radius.
  • the balancing mark depth is designed to extend axially parallel to the axis of rotation in the direction of the impeller blades. To ensure a friction-free rotation of the impeller relative to a housing section, a necessary minimum gap between the wheel backs of the impeller and the corresponding housing section, air guide section or exhaust gas guide section is necessary. If the balancing mark depth is designed to extend in the direction of the impeller blades, balancing of the corresponding impeller can be carried out inexpensively without changing the minimum gap.
  • the balancing mark depth is designed to extend axially parallel to the axis of rotation in the direction of the shaft.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger according to the invention.
  • Fig. 2 in a longitudinal section a first impeller of the exhaust gas turbocharger according to the invention with a balancing mark.
  • the fresh air line 2 has a charge air line 4, which is connected at its end facing the internal combustion engine 1 arranged with the internal combustion engine 1. Upstream of the internal combustion engine 1, a charge air cooler 5 is arranged in the charge air line 4 for cooling sucked combustion air. A non-illustrated combustion air filter for cleaning the sucked combustion air is arranged at the other end of the charge air line 4, which is positioned away from the internal combustion engine 1.
  • the exhaust tract 3 comprises an exhaust manifold 6 which is connected to the internal combustion engine 1 and to which an exhaust pipe 7 is attached. is orders.
  • an exhaust aftertreatment system 8 is arranged for exhaust aftertreatment, which is designed in the form of a soot filter and / or catalyst.
  • the internal combustion engine 1 additionally has an exhaust gas recirculation system 9, to which a connecting line 10 in the form of an exhaust gas recirculation line branches off from the exhaust gas line 7 and is connected to the charge air line 4 downstream of the charge air cooler 5.
  • a connecting line 10 in the form of an exhaust gas recirculation line branches off from the exhaust gas line 7 and is connected to the charge air line 4 downstream of the charge air cooler 5.
  • an exhaust gas cooler 11 is arranged for cooling recirculated exhaust gas. An adjustment of a recirculated exhaust gas quantity takes place with the aid of an exhaust gas recirculation valve 12.
  • control and control system 13 For controlling and controlling many functions of the internal combustion engine 1 is assigned a control and control system 13.
  • the fuel supply and the exhaust gas recirculation valve 12 can be regulated via the regulation and control system 13.
  • an exhaust gas turbocharger 14 which has a housing, comprising a flow-through air guide section 15, a flow-through exhaust gas guide section 16 and a bearing section 17th
  • the exhaust gas turbocharger 14 further has a rotor 18, which includes a first impeller 19, a second impeller 20 and a shaft 21, which is provided for the rotationally fixed connection of the first impeller 19 to the second impeller 20.
  • the first impeller 19 is in the air guide portion 15
  • the second impeller 20 is in the exhaust guide portion 16 and the shaft 21 is rotatably positioned in the bearing portion 17.
  • the air guide section 15 is arranged in the fresh air line 2 of the internal combustion engine 1.
  • the exhaust gas guide section 16 is received in the exhaust tract 3 of the internal combustion engine 1.
  • the second impeller 20 is acted upon by the exhaust gas of the internal combustion engine 1, so that the power tool 18 is set in a rotational movement.
  • the first impeller 19 Due to the rotationally fixed connection of the first impeller 19 with the second impeller 20 by means of the shaft 21, the first impeller 19 is also placed in a rotational movement, so that fresh air is sucked by means of the first impeller 19, which is compressed in the air guide section 15.
  • variable impeller geometry 20a is provided in the exhaust gas guide section 16 upstream of the second impeller 20.
  • the exhaust gas inflow to the second impeller 20 is possible by means of a control valve 20b, which is positioned in a bypass line 20c.
  • the bypass line branches off upstream of the second impeller 20 from the exhaust pipe 7 and opens downstream of the second impeller 20 back into the exhaust pipe 7 a.
  • the air guide section 15 could also be provided with a variable impeller geometry.
  • variable impeller geometry 20 a and the control valve 20 b are adjustable by means of the control and control system 13.
  • the illustrated in Fig. 2 in a longitudinal section first run ⁇ wheel 19 with a rotation axis 22 has a hub 23 to a plurality of impeller blades 24, which are suitable for sucking and compressing a gaseous medium, in particular of fresh ⁇ air.
  • the plurality of impeller blades 24 are suitable for expanding gaseous medium, in particular hot exhaust gas.
  • the second impeller 20 may be constructed.
  • the first impeller 19 has a shaft 26 which is coaxially connected to the impeller 19.
  • the balancing mark 27 has a radial balancing mark profile 28 with a radial outer balancing mark edge 29 and a radial inner balancing mark edge 30.
  • the outer balancing mark edge 29 has a first intersection point Sl with the balancing mark profile 28.
  • a first tangent T 1 of the balancing mark profile 28 passing through this first intersection Sl has, between its extension positioned opposite the balancing mark profile 28, and the
  • Ra44 25 a first tangent angle ⁇ .
  • the value of the first tangent angle ⁇ is 35 °.
  • the inner balancing mark edge 30 has a second point of intersection S2 with the balancing mark profile 28.
  • a second tangent angle ⁇ is formed between the wheel back 25 and an extension of a second tangent T2 of the balancing mark profile 28 that faces away from the balancing mark profile 28 and faces away from the second cutting point S2.
  • the value of this tangent angle ⁇ is also 35 °.
  • the two tangent angles ⁇ , ⁇ need not necessarily be the same size.
  • the radial balancing mark profile 28 is circular in this embodiment, wherein the radial balancing mark profile 28 has a relative balancing mark radius RMK whose value is 0.08 times the outer wheel radius RLA.
  • a balancing mark depth MT of the radial balancing mark profile 28 extending in the axial direction, parallel to the axis of rotation 22, has the same radial distance from the outer balancing mark edge 29 as from the inner balancing mark edge 30.
  • the value of the balancing mark depth MT corresponds to 0.025 times the value of the outer one Impeller radius RLA.
  • the radial balancing mark profile 28 is arcuate, wherein the radial distance of the balancing mark depth MT of the outer balancing edge edge 29 does not correspond to the radial distance from the inner balancing mark edge 30.
  • the balancing mark 27 is positioned on the wheel back 25 such that the inner balancing mark edge 30 has an inner balancing mark radius RMI which determines a distance of the inner balancing mark edge 30 from the rotation axis 22 whose value corresponds to 0.51 times the value of the outer wheel radius RLA.
  • a radial extent of the balancing mark 27, which is characterized by the outer balancing mark edge 29, is determined by an outer balancing mark radius RMA whose value corresponds to 0.85 times the value of the outer rolling wheel radius RLA.
  • the outer balancing mark radius RMA corresponds to a distance of the outer balancing mark edge 29 from the rotation axis 22.
  • the balancing mark depth MT is formed starting from the Raelle 25 axially extending in the direction of the impeller blades 24. In another embodiment, not shown, the balancing mark depth MT is formed extending from the Ramony 25 axially extending in the direction of the shaft 26.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einem Laufrad (20), das eine Wuchtmarke (27) aufweist, wobei die Wuchtmarke (27) ein radiales Wuchtmarkenprofil (28) sowie eine äußere Wuchtmarkenkante (29) und eine innere Wuchtmarkenkante (30) aufweist, und das radiale Wuchtmarkenprofil (28) an der äußeren Wuchtmarkenkante (29) einen ersten Tangentenwinkel (alpha) und an der inneren Wuchtmarkenkante (30) einen zweiten Tangentenwinkel (ß) aufweist, wobei der Wert des ersten Tangentenwinkels (alpha) und/oder der Wert des zweiten Tangentenwinkels (ß) kleiner als 40° ist.

Description

Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorrichtungen, welche für eine im Betrieb ausführbare Rotationsbewegung vorgesehen sind, können im Allgemeinen nicht unwuchtfrei hergestellt werden. Es bedarf in der Regel einer Nachbearbeitung, mit Hilfe derer die Unwucht reduzierbar beziehungsweise entfernbar und ein so genanntes „balancing" herstellbar ist.
Aus der Patentschrift DE 25 37 538 C3 ist ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine bekannt, welcher ein durchströmbares Gehäuse aufweist, welches ein Laufzeug des Abgasturboladers drehbar aufnehmend ausgestaltet ist, wobei das Laufzeug ein erstes Laufrad und ein zweites Laufrad aufweist. Das erste Laufrad ist mit dem zweiten Laufrad drehfest mit Hilfe einer Welle verbunden. Im Betrieb des Abgasturboladers wird das zweite Laufrad von Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlagt, sodass das Laufzeug in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Die Nachbearbeitung welche hier vorgesehen ist, ist ein Setzen so genannter Wuchtmarken, wobei die Wuchtmarke durch ein Auftragen von Material an einem Radrücken eines oder beider Laufräder vorgesehen ist.
Aus der Offenlegungsschrift JP 2002 047944 A ist ein Abgas¬ turbolader bekannt, bei dem Wuchtmarken durch ein Abtragen von Material an einem Radrücken eines oder beider Laufräder vorgesehen sind. Diese Ausnehmung weist in einem Querschnitt entlang einer Drehachse des Laufrades ein überwiegend quadratisches bzw. rechteckiges Wuchtmarkenprofil auf.
In beiden Fällen weist das Wuchtmarkenprofil eine radiale äußere Wuchtmarkenkante und eine radiale innere Wuchtmarkenkante am Radrücken auf.
Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Abgasturbolader ist darin zu sehen, dass aufgrund von Rissbildungen an dem Profil der Wuchtmarke ein vorzeitiges Versagen des Abgasturboladers herbeigeführt wird.
Damit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Abgasturbolader der Eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist eine durch einen ersten Schnittpunkt der äußeren Wuchtmarkenkante mit dem Wuchtmarkenprofil gehende erste Tangente des Wuchtmarkenprofils zwischen ihrer dem Wuchtmarkenprofil abgewandt positionierten Verlängerung und dem Radrücken einen ersten Tangentenwinkel auf und/oder eine durch einen Schnittpunkt der inneren Wuchtmarkenkante mit dem Wuchtmarkenprofil gehende zweite Tangente des Wuchtmarkenprofils weist zwischen ihrer dem Wuchtmarkenprofil abgewandt positionierten Verlängerung und dem Radrücken einen zweiten Tangentenwinkel auf, wobei der Wert des ersten Tangentenwinkels und/oder der Wert des zweiten Tangentenwin¬ kels kleiner als 40° ist. Der Vorteil der Begrenzung des Wertes des ersten Tangentenwinkels und/oder des zweiten Tangentenwinkels führt dazu, dass im Bereich der radialen äußeren als auch der radialen inneren Wuchtmarkenkante scharfen Kanten an einem Radrücken des Laufrads vermieden sind, wodurch eine hohe Festigkeit gegenüber Zentrifugalkräften im Betrieb des Abgasturboladers erreicht wird.
In einer besonderen Ausgestaltung des Abgasturboladers ist das radiale Wuchtmarkenprofil bogenförmig ausgebildet, wodurch eine weitere Steigerung der Festigkeit herbeigeführt wird. Das radiale Wuchtmarkenprofil kann beispielsweise kreis-, ellipsen-, parabelförmig oder ovalförmig ausgebildet sein. Wichtig ist eine bogenförmige Ausgestaltung des radialen Wuchtmarkenprofils, da dadurch kerbspannungsrele- vante Kanten und die damit verbundenen erhöhten Spannungen vermeidbar sind.
Idealerweise weist das radiale Wuchtmarkenprofil zur weiteren Steigerung der Festigkeit in einer weiteren Ausgestaltung des Abgasturboladers einen relativen Wuchtmarkenradius auf, dessen Wert mindestens das 0,08-fache eines äußeren Laufradradius aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abgasturboladers weist eine Wuchtmarkentiefe des radialen Wuchtmarkenprofils höchstens den 0,025-fachen Wert des äußeren Laufradradius auf, wodurch die Festigkeit des Laufrades zusätzlich gesteigert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen Abgasturboladers weist die innere Wuchtmarkenkante einen inneren Wuchtmarkenradius auf, dessen Wert mindestens den 0,51-fachen Wert des äußeren Laufradradius beträgt. Der Vorteil ist eine weitere Steigerung der Festigkeit des Laufrads .
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zur weiteren Steigerung der Festigkeit des Laufrades weist die äußere Wuchtmarkenkante einen äußeren Wuchtmarkenradius auf, dessen Wert maximal den 0,85-fachen Wert des äußeren Laufradradius beträgt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist die Wuchtmarkentiefe sich axial parallel zur Drehachse in Richtung der Laufradschaufeln erstreckend ausgebildet. Zur Gewährleistung einer reibungsfreien Rotation des Laufrades gegenüber einem Gehäuseabschnitt ist ein notwendiger Mindestspalt zwischen Radrücken des Laufrades und dem entsprechenden Gehäuseabschnitt, Luftführungsabschnitt oder Abgasführungsabschnitt, notwendig. Ist die Wuchtmarkentiefe sich in Richtung der Laufradschaufeln erstreckend ausgebildet, so kann eine Auswuchtung des entsprechenden Laufrades kostengünstig ohne Veränderung des Mindestspalts erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist die Wuchtmarkentiefe sich axial parallel zur Drehachse in Richtung der Welle erstreckend ausgebildet. Dies hat insbesondere bei filigran ausgebildeten Laufrädern in Leichtbauweise den Vorteil, dass eine Auswuchtung herbeigeführt werden kann ohne weiteres Material abzutragen. Würde nämlich bei sowieso schon einer geringen Wandstärke des Radrückens zusätzlich noch Material abgetragen werden, könnte im Betrieb eine Zerstörung des Laufrades erwirkt werden, da die aufgrund der Zentrifugalkraft entstehenden Spannungen im Laufrad die Festigkeit des Laufrades übersteigt. Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung sind den Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader und
Fig. 2 in einem Längsschnitt ein erstes Laufrad des erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit einer Wuchtmarke .
Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1, welche als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgeführt ist, weist einen Frischluftstrang 2 und einen Abgastrakt 3 auf. Im Betrieb saugt die Brennkraftmaschine 1 über den Frischluftstrang 2 Verbrennungsluft an, die nach einer unter Zufuhr von Kraftstoff erfolgten Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 als Abgas über den Abgastrakt 3 abgeführt wird.
Der Frischluftstrang 2 weist eine Ladeluftleitung 4 auf, welche an ihrem der Brennkraftmaschine 1 zugewandt angeordneten Ende mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Stromauf der Brennkraftmaschine 1 ist in der Ladeluftleitung 4 ein Ladeluftkühler 5 zur Kühlung angesaugter Verbrennungsluft angeordnet. Ein nicht näher dargestellter Verbrennungsluftfilter zum Reinigen der angesaugten Verbrennungsluft ist an dem anderen Ende der Ladeluftleitung 4 angeordnet, welches von der Brennkraftmaschine 1 abgewandt positioniert ist.
Der Abgastrakt 3 umfasst einen mit der Brennkraftmaschine 1 verbundenen Abgaskrümmer 6, welchem eine Abgasleitung 7 zuge- ordnet ist. An einem von der Brennkraftmaschine 1 abgewandten Ende der Abgasleitung 7 ist zur Abgasnachbehandlung ein Abgasnachbehandlungssystem 8 angeordnet, welches in Form eines Rußfilters und/oder Katalysators ausgebildet ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist ergänzend ein Abgasrückführ- system 9 auf, dem eine Verbindungsleitung 10 in Form einer Abgasrückführleitung von der Abgasleitung 7 abzweigend und in die Ladeluftleitung 4 stromab des Ladeluftkühlers 5 einmündend zugeordnet ist. In der Abgasrückführleitung 10 ist zur Kühlung von rückgeführtem Abgas ein Abgaskühler 11 angeordnet. Eine Einstellung einer rückgeführten Abgasmenge erfolgt mit Hilfe eines Abgasrückführventils 12.
Zur Regelung und Steuerung vieler Funktionen ist der Brennkraftmaschine 1 ein Regelungs- und Steuerungssystem 13 zugeordnet. Über das Regelungs- und Steuerungssystem 13 sind insbesondere die Kraftstoffzufuhr und das Abgasrückführventil 12 regelbar.
Des Weiteren ist der Brennkraftmaschine 1 ein Abgasturbolader 14 zugeordnet, welcher ein Gehäuse aufweist, umfassend einen durchströmbaren Luftführungsabschnitt 15, einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 16 und einen Lagerabschnitt 17.
Der Abgasturbolader 14 weist weiterhin ein Laufzeug 18 auf, welches ein erstes Laufrad 19, ein zweites Laufrad 20 sowie eine Welle 21 umfasst, welche zur drehfesten Verbindung des ersten Laufrades 19 mit dem zweiten Laufrad 20 vorgesehen ist. Das erste Laufrad 19 ist im Luftführungsabschnitt 15, das zweite Laufrad 20 ist im Abgasführungsabschnitt 16 und die Welle 21 ist im Lagerabschnitt 17 drehbar positioniert. Der Luftführungsabschnitt 15 ist im Frischluftstrang 2 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Abgasführungsabschnitt 16 ist im Abgastrakt 3 der Brennkraftmaschine 1 aufgenommen. Im Betrieb wird das zweite Laufrad 20 vom Abgas der Brennkraftmaschine 1 beaufschlagt, sodass das Laufzeug 18 in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Durch die drehfeste Verbindung des ersten Laufrades 19 mit dem zweiten Laufrad 20 mit Hilfe der Welle 21, wird das erste Laufrad 19 ebenfalls in eine Rotationsbewegung versetzt, so dass Frischluft mit Hilfe des ersten Laufrades 19 angesaugt wird, welche im Luftführungsabschnitt 15 verdichtet wird.
Zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Abgasturboladers 14 ist im Abgasführungsabschnitt 16 stromauf des zweiten Laufrades 20 eine variable Laufradgeometrie 20a vorgesehen. Zusätzlich ist die Abgaszuströmung zum zweiten Laufrad 20 mit Hilfe eines Regelventils 20b mögliche, welches in einer Umgehungsleitung 20c positioniert ist. Die Umgehungsleitung zweigt stromauf des zweiten Laufrades 20 von der Abgasleitung 7 ab und mündet stromab des zweiten Laufrades 20 wieder in die Abgasleitung 7 ein. Der Luftführungsabschnitt 15 könnte ebenfalls mit einer variablen Laufradgeometrie versehen sein.
Die variablen Laufradgeometrie 20a und das Regelventil 20b sind mit Hilfe des Regelungs- und Steuerungssystems 13 einstellbar .
Das in Fig. 2 in einem Längsschnitt dargestellte erste Lauf¬ rad 19 mit einer Drehachse 22 weist auf einer Nabe 23 eine Vielzahl von Laufradschaufeln 24 auf, welche zum Ansaugen und Verdichten von gasförmigem Medium, insbesondere von Frisch¬ luft, geeignet sind. Im Falle des zweiten Laufrades 20 ist die Vielzahl von Laufradschaufeln 24 zum Expandieren von gasförmigem Medium, insbesondere von heißem Abgas, geeignet. In der nachfolgenden Beschreibung ist exemplarisch das erste Laufrad 19 beschrieben. In gleicher Weise kann das zweite Laufrad 20 aufgebaut sein.
An einem Radrücken 25 des ersten Laufrads 19, welcher von den Laufradschaufeln 24 abgewandt angeordnet ist, weist das erste Laufrad 19 eine Welle 26 auf, welche koaxial mit dem Laufrad 19 verbunden ist.
Am Radrücken 25 des ersten Laufrades 19 ist eine Wuchtmarke 27 zur Reduktion von Unwuchten bei einer Rotationsbewegung im Betrieb des Abgasturboladers 14 positioniert. Die Wuchtmarke 27 weist ein radiales Wuchtmarkenprofil 28 mit einer radialen äußeren Wuchtmarkenkante 29 und einer radialen inneren Wuchtmarkenkante 30 auf.
Die äußere Wuchtmarkenkante 29 weist einen ersten Schnittpunkt Sl mit dem Wuchtmarkenprofil 28 auf. Eine durch diesen ersten Schnittpunkt Sl gehende erste Tangente Tl des Wuchtmarkenprofils 28 weist zwischen ihrer dem Wuchtmarkenprofil 28 abgewandt positionierten Verlängerung und dem
Radrücken 25 einen ersten Tangentenwinkel α auf. Der Wert des ersten Tangentenwinkels α beträgt 35°.
Ebenso weist die innere Wuchtmarkenkante 30 einen zweiten Schnittpunkt S2 mit dem Wuchtmarkenprofil 28 auf. Ein zweiter Tangentenwinkel ß ist zwischen dem Radrücken 25 und einer dem Wuchtmarkenprofil 28 abgewandt positionierten Verlängerung einer durch den zweiten Schnittpunkt S2 gehenden zweiten Tangente T2 des Wuchtmarkenprofils 28 ausgebildet. Der Wert dieses Tangentenwinkels ß beträgt ebenfalls 35°.
Die beiden Tangentenwinkel α, ß müssen nicht zwingend gleich groß ausgestaltet sein. Das radiale Wuchtmarkenprofil 28 ist in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet, wobei das radiale Wuchtmarkenprofil 28 einen relativen Wuchtmarkenradius RMK aufweist, dessen Wert das 0,08-fache des äußeren Laufradradius RLA beträgt.
Eine sich in axialer Richtung, parallel zur Drehachse 22 erstreckende Wuchtmarkentiefe MT des radialen Wuchtmarkenprofils 28 weist in diesem Ausführungsbeispiel von der äußeren Wuchtmarkenkante 29 denselben radialen Abstand auf wie von der inneren Wuchtmarkenkante 30. Der Wert der Wuchtmarkentiefe MT entspricht dem 0,025-fachen Wert des äußeren Laufradradius RLA.
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist das radiale Wuchtmarkenprofil 28 bogenförmig ausgebildet, wobei der radiale Abstand der Wuchtmarkentiefe MT von der äußeren Wuchtmarkenkante 29 nicht dem radialen Abstand von der inneren Wuchtmarkenkante 30 entspricht.
Die Wuchtmarke 27 ist so am Radrücken 25 positioniert, dass die innere Wuchtmarkenkante 30 einen inneren Wuchtmarkenradius RMI aufweist, welcher einen Abstand der inneren Wuchtmarkenkante 30 von der Drehachse 22 bestimmt, dessen Wert dem 0,51-fachen Wert des äußeren Laufradradius RLA entspricht .
Eine radiale Ausdehnung der Wuchtmarke 27, welche durch die äußere Wuchtmarkenkante 29 charakterisiert ist, ist durch einen äußeren Wuchtmarkenradius RMA bestimmt, dessen Wert dem 0,85-fachen Wert des äußeren Laufradradius RLA entspricht. Der äußere Wuchtmarkenradius RMA entspricht dabei einem Abstand der äußeren Wuchtmarkenkante 29 von der Drehachse 22. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wuchtmarkentiefe MT sich vom Radrücken 25 ausgehend axial in Richtung der Laufradschaufeln 24 erstreckend ausgebildet. In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wuchtmarkentiefe MT sich vom Radrücken 25 ausgehend axial in Richtung der Welle 26 erstreckend ausgebildet.
Bezugszeichenliste
1 Brennkraftmaschine
2 Frischluftstrang
3 Abgastrakt
4 Ladeluftleitung
5 Ladeluftkühler
6 Abgaskrümmer
7 Abgasleitung
8 Abgasnachbehandlungssystem
9 Abgasrückführsystem
10 Abgasrückführleitung
11 Abgaskühler
12 Abgasrückführventil
13 Regelungs- und Steuerungssystem
14 Abgasturbolader
15 Luftführungsabschnitt
16 Abgasführungsabschnitt
17 Lagerabschnitt
18 Laufzeug
19 erstes Laufrad
20 zweites Laufrad
20a variable Laufradgeometrie
20b Regelventil
20c Umgehungsleitung
21 Welle
22 Drehachse
23 Nabe
24 Laufradschaufel
25 Radrücken
26 Welle
27 Wuchtmarke
28 radiales Muldenprofil
29 radial äußere Muldenkante
30 radial innere Muldenkante RLA äußerer Laufradradius
RMK relativer Muldenradius
MT Muldentiefe
RMI innerer Muldenradius
RMA äußerer Muldenradius
51 erster Schnittpunkt
52 zweiter Schnittpunkt Tl erste Tangente
T2 zweite Tangente

Claims

Patentansprüche
1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einem durchströmbaren Gehäuse (15, 16, 17) und mit einem Laufzeug (18), welches drehbar im Gehäuse (15, 16, 17) gelagert ist, wobei das Laufzeug (18) ein erstes Laufrad
(19) und ein zweites Laufrad (20) aufweist, und das erste Laufrad (19) mit dem zweiten Laufrad (20) drehfest mit Hilfe einer Welle (21) verbunden ist, und im Betrieb das zweite Laufrad (20) von Abgas der Brennkraftmaschine (1) beaufschlagt wird, sodass das Laufzeug (18) in eine Rotationsbewegung versetzt wird, und das erste Laufrad
(19) und/oder das zweite Laufrad (20) eine Wuchtmarke
(27) aufweist, wobei die Wuchtmarke (27) an einem Radrücken (25) des entsprechenden Laufrades (19, 20) positioniert ist, und die Wuchtmarke (27) ein radiales Wuchtmarkenprofil (28) sowie eine äußere Wuchtmarkenkante
(29) und eine innere Wuchtmarkenkante (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch einen ersten Schnittpunkt (Sl) der äußeren Wuchtmarkenkante (29) mit dem Wuchtmarkenprofil (28) gehende erste Tangente (Tl) des Wuchtmarkenprofils (28) zwischen ihrer dem Wuchtmarkenprofil (28) abgewandt positionierten Verlängerung und dem Radrücken (25) einen ersten Tangentenwinkel (α) aufweist und/oder eine durch einen Schnittpunkt (S2) der inneren Wuchtmarkenkante (30) mit dem Wuchtmarkenprofil (28) gehende zweite Tangente (T2) des Wuchtmarkenprofils (28) zwischen ihrer dem Wuchtmarkenprofil (28) abgewandt positionierten Verlängerung und dem Radrücken (25) einen zweiten Tangentenwinkel (ß) aufweist, wobei der Wert des ersten Tangentenwinkels (α) und/oder der Wert des zweiten Tangentenwinkels (ß) kleiner als 40° ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Wuchtmarkenprofil (28) bogenförmig ausgebildet ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Wuchtmarkenprofil (28) einen relativen Wuchtmarkenradius (RMK) aufweist, dessen Wert mindestens das 0,08-fache eines äußeren Laufradradius (RLA) aufweist .
4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wuchtmarkentiefe (MT) des radialen
Wuchtmarkenprofils (28) höchstens den 0,025-fachen Wert des äußeren Laufradradius (RLA) aufweist.
5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wuchtmarkenkante (30) einen inneren Wuchtmarkenradius (RMI) aufweist, dessen Wert mindestens den 0,51-fachen Wert des äußeren Laufradradius (RLA) beträgt .
6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wuchtmarkenkante (29) einen äußeren Wuchtmarkenradius (RMA) aufweist, dessen Wert maximal den 0,85-fachen Wert des äußeren Laufradradius (RLA) beträgt.
7. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtmarkentiefe (MT) sich axial parallel zur Drehachse (22) in Richtung der Laufradschaufeln (24) erstreckend ausgebildet ist.
8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtmarkentiefe (MT) sich axial parallel zur Drehachse (22) in Richtung der Welle (26) erstreckend ausgebildet ist.
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