WO2010040437A2 - Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2010040437A2
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turbine
sliding element
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turbine wheel
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Markus Müller
Siegfried Sumser
Stephan KRÄTSCHMER
Paul Löffler
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Daimler Ag
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • a high boost pressure which should be available for an effective exhaust gas recirculation already in the middle load range of the internal combustion engine, a geometric reduction of a turbine of the exhaust gas turbocharger, since due to the thereby induced increase Aufstauhub or reducing a swallowing ability of the turbine high turbine performance already low speeds is achievable.
  • a soot filter arranged downstream of the turbine leads to a pressure increase downstream of the turbine, which can be compensated for by increasing the pressure upstream of the turbine in order to achieve a correspondingly high turbine output.
  • This pressure increase can also be achieved by means of a geometric reduction of the turbine.
  • US Pat. No. 4,776,168 discloses an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas turbocharger has a housing with an exhaust gas guide section, an air guide section and a bearing section.
  • a power tool is positioned in the housing, comprising a turbine wheel with a plurality of blades, a compressor wheel and a shaft rotatably connecting the turbine wheel to the compressor wheel, the turbine wheel being rotatably received in the exhaust guide portion and the compressor wheel being rotatably received in the air guide portion and rotatably supported in the bearing portion ,
  • the turbine wheel is with the help of exhaust from the Can be acted upon internal combustion engine, wherein the compressor is driven via the shaft from the turbine wheel for air intake and compression.
  • a sleeve-shaped sliding element is positioned in the exhaust gas guide section.
  • the sleeve-shaped sliding element is positioned upstream of the turbine wheel, such that a flow in the exhaust passage section associated with a spiral channel in its flow cross section is variable.
  • an enthalpy gradient of the flow medium in this case exhaust gas, can be set on the turbine wheel, wherein the enthalpy gradient can be represented as the difference of the enthalpy in front of the turbine wheel and the enthalpy after the turbine wheel.
  • the sleeve-shaped sliding element can thus be taken on the enthalpy in front of the turbine wheel influence.
  • a characteristic of the turbine of the exhaust gas turbocharger is a so-called degree of reaction of the turbine, hereinafter referred to as turbine reaction degree, which is related to the quotient of the flow velocity change in the turbine wheel to the total enthalpy gradient of the turbine.
  • turbine reaction degree is related to the quotient of the flow velocity change in the turbine wheel to the total enthalpy gradient of the turbine.
  • the flow cross section of the tide or spiral and the subsequent nozzle is adapted to the flow cross section of the turbine outlet such that a first half of an exergy of the flow medium in front of the turbine wheel in speed energy and a second half of the exergy in one of two turbine blades limited turbine bucket channel is converted into velocity energy, wherein a portion of the exergy is the enthalpy.
  • the object of the present invention is to provide an exhaust gas turbocharger which has an improved turbine efficiency with simultaneous variability of the turbine reaction degree by means of influencing the exergy that can be converted into speed energy in the turbine wheel blade channel.
  • An exhaust gas turbocharger which has an improved transient behavior with simultaneous variability of a turbine reaction degree with the aid of an influencing of the turbine wheel blade channel in speed energy convertible exergy, according to the invention created by the sleeve-shaped sliding element is formed a blade outer contour of the turbine wheel at most partially absorbable.
  • a free flow cross section in Turbinenradschaufelkanal can be influenced.
  • the free flow cross-section in the turbine blade channel is the geometric size by means of which thermodynamic variables, such as. Pressure, speed before and in the turbine blade channel can be influenced. In this way, it is possible to influence the proportion of the exergy which can be converted into speed energy in the turbine wheel blade channel, so that the turbine reaction rate can be varied via the speed energy in the turbine wheel blade channel.
  • a turbine reaction degree which has a value of at least 0.5.
  • small turbines can thus be used in the operation of an internal combustion engine, whereby the acceleration behavior of the exhaust gas turbocharger can be increased and, for example, increased. If the internal combustion engine has an exhaust gas recirculation device, even at high loads of the internal combustion engine an effective exhaust gas recirculation while at the same time having sufficient supply of fresh air is achieved the internal combustion engine with the help of a turbine driven by the compressor of the exhaust gas turbocharger possible, so that here is a reduction in fuel consumption of the internal combustion engine can be achieved.
  • the sleeve-shaped sliding element, the blade outer contour is designed to be accommodated in an outlet region of the turbine wheel, whereby a further increase in the turbine reaction degree can be brought about.
  • the sleeve-shaped sliding element is positioned in the exhaust gas guide section such that the exhaust gas can be conditioned in a region of a narrowest turbine wheel cross section.
  • the narrowest turbine wheel cross-section is tailor-made for throughput capability of the turbine, since the sound passage in the turbine wheel takes place here.
  • the turbine reaction rate and, with it, the turbine slugging behavior can be significantly influenced in this way, such that it is possible to influence the charge cycle of the internal combustion engine. By opening the narrowest turbine wheel cross section, the charge cycle work can be reduced.
  • the sleeve-shaped sliding element has a free flow cross-section, which is integrally formed over a first length frusto-conical, corresponding to a nozzle, wherein a first flow cross-section is larger by a movement gap than a first Turbinenradaustritts sacrificer and a second flow cross-section about the movement gap is as a second turbine outlet diameter, wherein the first turbine outlet diameter to the second turbine outlet diameter in a first relationship to each other, and the second ratio squared has a value which is greater than 1, 1.
  • a free flow cross-section of the sleeve-shaped sliding element along a longitudinal axis of the sliding element is configured lavaldüsenförmig, whereby the flow medium can be influenced at the exit from the turbine wheel and flow losses at the outlet of the flow medium from the turbine can be reduced.
  • a smallest free flow cross-section is positioned outside the turbine wheel in the immediate vicinity of the second turbine wheel outlet diameter.
  • an axial outflow of the flow medium in the region of the narrowest turbine wheel cross-section is maintained.
  • the Turbinenradschaufelrion is configured in a radial orientation, whereby bending moments can be avoided and thus an increase in lifespan can be achieved.
  • the exhaust gas guide section to the flow of the turbine wheel to a first spiral channel and a second spiral channel, whereby an improvement in the performance of the exhaust gas turbocharger, especially in internal combustion engine with more than four cylinders can be achieved.
  • a turbine reaction degree of at least 0.5 for the exhaust gas turbocharger with a first spiral channel and a second spiral channel can be achieved.
  • the first spiral channel and the second spiral channel are configured asymmetrically, wherein a first flow of the first spiral channel and a second flow of the second spiral channel have different flow cross sections.
  • the spiral channels can be used correspondingly to their maximum throughput. For example, a high exhaust gas turbocharger speed can be achieved with a low throughput of exhaust gas, when the exhaust gas is passed through the smaller spiral channel.
  • the degree of turbine reaction can be adapted for each flood, so that an improvement in fuel consumption and emission values of the internal combustion engine can be achieved.
  • the first spiral channel or the second spiral channel is connected to an exhaust gas recirculation line.
  • the first spiral channel and / or the second spiral channel the turbine wheel segmentally configured configured.
  • the sleeve-shaped sliding element is preferably adjustable by means of a control and control unit, so that a positioning of the sliding element is programmable and automatically adjustable
  • the sleeve-shaped sliding element is advantageously adjustable in dependence on engine operating parameters.
  • the control can take place, for example, as a function of a boost pressure, which occurs downstream of the compressor, and / or as a function of a turbine inlet pressure, which adjusts upstream of the turbine wheel.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a section of a turbine of an exhaust gas turbocharger according to the invention
  • Fig. 2 in a longitudinal section, the turbine of the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of an internal combustion engine with the exhaust gas turbocharger according to the invention in a second variant
  • a turbine 1 of an exhaust gas turbocharger 2 according to the invention preferably for an internal combustion engine 100 (as shown in FIG. 3) according to an Ottooder diesel engine, has a housing 2A with an exhaust gas guide section 3 with a wheel chamber 4, into which a turbine wheel 5 the turbine 1 is rotatably received with a rotation axis 6.
  • the exhaust gas turbocharger 2 further comprises, as parts of the housing 2A, an air guide section 28 and a bearing section 29, and a running gear 2B comprising the turbine wheel 5, a compressor wheel 30 and a shaft 31 connecting the turbine wheel 5 to the compressor wheel 30 in a rotationally fixed manner
  • Air guide portion 28 is rotatably received and the shaft 31 is rotatably mounted in the bearing portion 29.
  • the turbine wheel 5 is acted upon by exhaust gas from the internal combustion engine 100, whereby the turbine wheel 5 is set in a rotational movement and the compressor wheel 30 is driven by means of the shaft 31 from the turbine wheel 5 for air intake and compression.
  • a first flow 7 of a first spiral duct 8 not shown in FIG. 1 is arranged in the exhaust gas guide section 3. Downstream of the wheel chamber 4, the exhaust gas guide section 3 has an outlet channel 9.
  • a plurality of turbine blades 10 are positioned on a hub 11 of the turbine wheel 5, wherein a blade outer contour 12 of the turbine wheel 5 is predominantly limited by a wall 13 of the exhaust gas guide section 3 in the region of the wheel chamber 4.
  • Turbine wheel 5 or turbine wheel blade channels 23 formed between two turbine blades 10 in each case can be flowed through in the direction of the arrows by a gaseous flow medium, in this case exhaust gas of internal combustion engine 100.
  • a sleeve-shaped sliding element 14 is formed in the region of the outlet channel 9, the blade outer contour 12 partially receivable, wherein the sleeve-shaped Sliding element 14, the blade outer contour 12 is formed in an outlet region of the turbine wheel 5 recordable.
  • the sleeve-shaped sliding element 14 is axially displaceable.
  • FIG. 1 shows an intermediate position of the sleeve-shaped sliding element 14, an annular cross-section 15 being formed between an axial end of the sliding element 14 positioned facing the exhaust-gas guide section 3 and the exhaust-gas guide section 3.
  • a closed position of the sliding element 14 is set when this annular cross-section 15 is closed due to an axial movement of the sliding element 14 in the direction of the turbine wheel 5.
  • a complete opening position is characterized in that the annular cross-section 15 completely clears the blade outer contour 12, that is, the sliding element 14 is positioned in the outlet channel 9 due to an axial movement facing away from the turbine wheel 5.
  • FIG. 2 shows a first variant of the exhaust-gas turbocharger 2 according to the invention, wherein the exhaust-gas guide section 3 has the first spiral channel 8 and a second spiral channel 16.
  • the spiral channels 8, 16 are formed asymmetrically in this embodiment, in particular for effective exhaust gas recirculation.
  • the second, smaller of the two spiral channels 8, 16 is, as shown in principle in FIG. 3, connected to an exhaust gas recirculation device 17, comprising an exhaust gas recirculation line 17A, an exhaust gas recirculation valve 17B and an exhaust gas cooler 17C.
  • the sleeve-shaped sliding element 14 is positioned in the exhaust gas guide section 3 such that the exhaust gas can be conditioned in a region of a narrowest turbine wheel cross section 18.
  • the sleeve-shaped sliding element 14 has a preferably formed inner contour 19, wherein a free flow cross-section 20 of the sleeve-shaped sliding element 14 along a longitudinal axis 21 of the sliding element 14 is designed like a laval nozzle.
  • the flow cross-section 20 is initially formed along the longitudinal axis 21 to a first length L1 of the sliding element 14 is preferably continuously narrowing, whereby the flow cross section 20 is configured over the first length L1 integrally frusto-conical shape. From this first length L1, the flow cross-section 20 is likewise preferably designed to be continuous over a second length L2.
  • the sum of the first length L1 and the second length L2 corresponds to an overall length L of the sliding element 14.
  • the flow cross-section 20 is integrated in a flow-promoting manner formed over the first length L1 in the form of an obtuse truncated cone.
  • a first turbine outlet diameter D2max to a second turbine outlet diameter D2min, which corresponds to the smallest turbine outlet diameter, are at a first ratio V1 to each other, wherein the first ratio V1 squared has a value which is 1.4.
  • the first ratio V1 should have a value greater than 1.1.
  • the second turbine outlet diameter D2min of the turbine wheel 5 is at a turbine wheel inlet diameter D1 of the turbine wheel 5 in a second ratio V2 relative to one another, which has a value of 0.6 when squared.
  • the exhaust gas turbocharger 2 according to the invention should preferably have the second ratio V2 with a value which is less than 0.66.
  • the sliding element 14 is shown in its closed position, wherein a smallest free flow cross section in S2 immediate vicinity of the outlet region of the turbine wheel 5 having the second turbine outlet diameter D2min, that is the smallest turbine outlet diameter is positioned.
  • the smallest free flow cross section S2 almost corresponds to a flow cross section with the second turbine outlet diameter D2min, wherein due to the rotational movement of the turbine wheel 5, the smallest free flow cross section S2 must be larger by an area amount of a movement gap, since otherwise friction or friction occurs during operation of the exhaust gas turbocharger 2 and in the closed position ., a collision can occur.
  • the flow of the exhaust gas indicated by arrows, can flow axially from the turbine blade channels 23 into the outlet channel 9 only from the second turbine outlet diameter D 2 min.
  • the sliding element 14 is shown in its fully open position.
  • the sliding element 14 is so far away axially positioned away from the turbine wheel 5, that the flow already from the released from the wall 13 of the exhaust guide section 3 blade outer contour 12, or already from the first turbine outlet diameter D2max from the Turbine blade channels 23 can flow into the outlet channel 9.
  • the first spiral channel 8 is designed in a segment-like manner, as shown in principle in FIG. 3.
  • the internal combustion engine 100 is assigned an exhaust aftertreatment unit 102 in an exhaust line 101 of the internal combustion engine 100 downstream of the turbine 3, which is arranged in the exhaust line 101 of the internal combustion engine 100.
  • a switching between the individual segments takes place with the aid of a Umblasevorraum 26.
  • the internal combustion engine 100 has a control and control unit 27 for control and control, by means of which, inter alia, the Umblasevorplatz 26 adjustable and the sliding element 14 is axially displaceable.
  • the sliding element 14 is adjustable in dependence on engine operating parameters.
  • FIG. 4 shows by way of example a flow rate characteristic diagram of the turbine 1 of the exhaust gas turbocharger 2 according to the invention, wherein a flow rate parameter is plotted over a turbine pressure ratio.
  • the lines LD1 are expected throughput parameters with the flood 7 closed, ie, for example in an operation of the internal combustion engine 100, at low throughputs. If the second spiral channel 16 is blocked, or is not flowed through by exhaust gas, an impingement of the turbine wheel 5 results exclusively from exhaust gas from the first spiral channel 8. If the sliding element 14 is in its closed position, the flow rate parameters are above the turbine pressure ratio according to FIG Lines LD2. An axial displacement of the sliding element 14 to the opening of the annular cross-section 15th results in throughput parameters according to lines LD3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine (100) mit einem Gehäuse (2A), welches einen Abgasführungsabschnitt (3), einen Luftführungsabschnitt (28) und einen Lagerabschnitt aufweist (29), mit einem Laufzeug (2B), umfassend ein Turbinenrad (5) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (10), ein Verdichterrad (30) und eine das Turbinenrad (5) mit dem Verdichterrad (30) drehfest verbindenden Welle (31), wobei das Turbinenrad (5) im Abgasführungsabschnitt (3) und das Verdichterrad (30) im Luftführungsabschnitt (28) drehbar aufgenommen sind und die Welle (31) im Lagerabschnitt (29) drehbar gelagert ist, wobei das Turbinenrad (5) von Abgas aus der Brennkraftmaschine (100) beaufschlagbar ist, und das Verdichterrad (30) über die Welle (31) vom Turbinenrad (5) zur Luftansaugung und Verdichtung antreibbar ist, und zur Konditionierung des das Turbinenrad (5) beaufschlagende Abgas ein hülsenförmiges Schiebeelement (14) im Abgasführungsabschnitt (3) positioniert ist. Erfindungsgemäß ist das hülsenförmige Schiebeelement (14) eine Schaufelaußenkontur (12) des Turbinenrades (5) höchstens teilweise aufnehmbar ausgebildet. Die einfache Variabilität im Radaußenkontur-Radaustrittsbereich ermöglicht zusammen mit den herkömmlichen Verstelleinrichtungen vor dem Turbinenrad eine vollvariable Turbine. Hierdurch kann der optimale Reaktionsgrad bei Betriebspunkten der Turbine bei kleiner wie auch großer Schluckfähigkeit eingestellt werden. Die Erfindung wird sowohl im Nutzfahrzeugbau als auch im Personenkraftwagenbau eingesetzt.

Description

Daimler AG
Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine kontinuierliche Reduktion von Emissionsgrenzwerten, insbesondere der Grenzwerte von NOx- und Rußemission, von mit Hilfe von Abgasturboladern aufgeladenen Brennkraftmaschinen, führen zu einer Beeinflussung von konstruktiven und thermodynamischen Kennwerten des Abgasturboladers. So erfordert ein hoher Ladedruck, welcher für eine effektive Abgasrückführung bereits im mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehen sollte, eine geometrische Verkleinerung einer Turbine des Abgasturboladers, da aufgrund der dadurch herbeigeführten Steigerung einer Aufstaufähigkeit bzw. Reduzierung einer Schluckfähigkeit der Turbine eine hohe Turbinenleistung bei bereits niedrigen Drehzahlen erzielbar ist.
Zusätzlich führt ein der Turbine nachgeschalteter Rußfilter zu einer Druckerhöhung stromab der Turbine, welche zur Erzielung einer entsprechend hohen Turbinenleistung durch eine Erhöhung eines Druckes stromauf der Turbine kompensierbar ist. Diese Druckerhöhung ist ebenfalls mit Hilfe einer geometrischen Verkleinerung der Turbine erzielbar.
Aus der Patentschrift US 4 776 168 geht ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine hervor, wobei der Abgasturbolader ein Gehäuse mit einem Abgasführungsabschnitt, einem Luftführungsabschnitt und einem Lagerabschnitt aufweist. Ein Laufzeug ist im Gehäuse positioniert, umfassend ein Turbinenrad mit einer Mehrzahl von Schaufeln, ein Verdichterrad und eine das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbindenden Welle, wobei das Turbinenrad im Abgasführungsabschnitt und das Verdichterrad im Luftführungsabschnitt drehbar aufgenommen sind und die Welle im Lagerabschnitt drehbar gelagert ist. Das Turbinenrad ist mit Hilfe von Abgas aus der Brennkraftmaschine beaufschlagbar, wobei das Verdichterrad über die Welle vom Turbinenrad zur Luftansaugung und Verdichtung antreibbar ist. Zur Konditionierung des das Turbinenrad beaufschlagenden Abgases ist ein hülsenförmiges Schiebeelement im Abgasführungsabschnitt positioniert.
Das hülsenförmige Schiebeelement ist stromauf des Turbinenrades positioniert, derart, dass eine im Abgasführungsabschnitt einem Spiralkanal zugeordnete Flut in ihrem Strömungsquerschnitt veränderbar ist. Mit Hilfe dieses Schiebeelementes ist ein Enthalpiegefälle des Strömungsmediums, in diesem Falle Abgas, am Turbinenrad einstellbar, wobei das Enthalpiegefälle sich als Differenz der Enthalpie vor dem Turbinenrad und der Enthalpie nach dem Turbinenrad darstellen lässt. Mit Hilfe des hülsenförmigen Schiebeelementes kann somit auf die Enthalpie vor dem Turbinenrad Einfluss genommen werden.
Ein Kennwert der Turbine des Abgasturboladers ist ein sogenannter Reaktionsgrad der Turbine, im Weiteren als Turbinenreaktionsgrad bezeichnet, welcher mit dem Quotient der Strömungsgeschwindigkeitsveränderung im Turbinenrad zum Gesamtenthalpiegefälle der Turbine in Verbindung steht. Üblicherweise wird zur Optimierung der Turbine der Strömungsquerschnitt der Flut bzw. der Spirale und der nachfolgenden Düse dem Strömungsquerschnitt des Turbinenradaustritts derart angepasst, dass eine erste Hälfte einer Exergie des Strömungsmediums vor dem Turbinenrad in Geschwindigkeitsenergie und eine zweite Hälfte der Exergie in einem von jeweils zwei Turbinenschaufeln begrenzten Turbinenradschaufelkanal in Geschwindigkeitsenergie umgesetzt wird, wobei ein Anteil der Exergie die Enthalpie ist.
Aufgrund der hohen Anforderungen an das Beschleunigungsverhalten bzw. transiente Verhalten des Abgasturboladers, tendierte die Entwicklung der Turbine in der Vergangenheit unter Einsatz variabler Elemente, wie beispielsweise ein hülsenförmiges Schiebeelement oder verdrehbare Leitschaufeln, stromauf des Turbinenrades dahin, dass der Teil der Exergie des Strömungsmediums, welche vor dem Turbinenrad in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, einen größeren Betrag aufweist als der Teil der Exergie, welche im Turbinenradschaufelkanal in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird. Somit liegt der Turbinenreaktionsgrad der heute insbesondere im Automobilbau eingesetzter Turbinen üblicherweise bei einem Wert unterhalb von 0,5. Ein maximaler Turbinenwirkungsgrad ist allerdings im Bereich eines Turbinenreaktionsgrades von 0,5 zu erzielen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgasturbolader bereitzustellen, welcher ein verbesserten Turbinenwirkungsgrad bei gleichzeitiger Variabilität des Turbinenreaktionsgrades mit Hilfe einer Beeinflussung der im Turbinenradschaufelkanal in Geschwindigkeitsenergie umwandelbaren Exergie aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein Abgasturbolader, welcher ein verbessertes transientes Verhalten bei gleichzeitiger Variabilität eines Turbinenreaktionsgrades mit Hilfe einer Beeinflussung der im Turbinenradschaufelkanal in Geschwindigkeitsenergie umwandelbaren Exergie aufweist, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass das hülsenförmige Schiebeelement eine Schaufelaußenkontur des Turbinenrades höchstens teilweise aufnehmbar ausgebildet ist. Somit ist ein freier Strömungsquerschnitt im Turbinenradschaufelkanal beeinflussbar. Der freie Strömungsquerschnitt im Turbinenradschaufelkanal ist die geometrische Größe, mit Hilfe derer thermodynamische Größen, wie bspw. Druck, Geschwindigkeit vor und im Turbinenradschaufelkanal beeinflussbar sind. Damit ist auf den Anteil der Exergie Einfluss zu nehmen, welcher im Turbinenradschaufelkanal in Geschwindigkeitsenergie umwandelbar ist, sodass der Turbinenreaktionsgrad über die Geschwindigkeitsenergie im Turbinenradschaufelkanal variierbar ist. Es kann ein Turbinenreaktionsgrad eingestellt werden, welcher einen Wert von mindestens 0,5 aufweist. Vorteilhafterweise können somit kleine Turbinen im Betrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wodurch das Beschleunigungsverhalten des Abgasturboladers gesteigert werden kann und sich z.B. eine Reduzierung des bekannten „Turbolochs" ergibt. Dies führt zu einer Wirkungsgradsteigerung des Gesamtsystems Abgasturbolader-Brennkraftmaschine, wodurch eine Kraftstoffverbrauchsreduktion der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Sofern die Brennkraftmaschine eine Abgasrückführvorrichtung aufweist, ist auch bei hohen Lasten der Brennkraftmaschine eine effektive Abgasrückführung bei gleichzeitiger ausreichenden Frischluftversorgung der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines von der Turbine angetriebenen Verdichters des Abgasturboladers möglich, so dass auch hier eine Verbrauchsreduktion des Brennkraftmaschine erzielbar ist.
In einer Ausgestaltung ist das hülsenförmige Schiebeelement die Schaufelaußenkontur in einem Austrittsbereich des Turbinenrades aufnehmbar ausgebildet ist, wodurch eine weitere Steigerung des Turbinenreaktionsgrades herbeiführbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist das hülsenförmige Schiebeelement derart im Abgasführungsabschnitt positioniert, dass in einem Bereich eines engsten Turbi- nenradquerschnitts das Abgas konditionierbar ist. Der engste Turbinenradquerschnitt ist maßgegend für eine Durchsatzfähigkeit der Turbine, da hier der Schalldurchgang im Turbinenrad erfolgt. Vorteilhafterweise ist hierdurch der Turbinenreaktionsgrad und mit ihm das Turbinenschluckverhalten wesentlich beeinflussbar, derart, dass Einfluss auf eine Ladungswechselarbeit der Brennkraftmaschine genommen werden kann. Durch ein Öffnen des engsten Turbinenradquerschnitts kann die Ladungswechselarbeit reduziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das hülsenförmige Schiebeelement einen freien Strömungsquerschnitt auf, welcher integriert über eine erste Länge kegelstumpfförmig, entsprechend einer Düse, ausgebildet ist, wobei ein erster Strömungsquerschnitt um einen Bewegungsspalt größer ist als ein erster Turbinenradaustrittsdurchmesser und ein zweiter Strömungsquerschnitt um den Bewegungsspalt größer ist als ein zweiter Turbinenradaustrittsdurchmesser, wobei der erste Turbinenradaustrittsdurchmesser zum zweiten Turbinenradaustrittsdurchmesser in einem ersten Verhältnis zueinander stehen, und das zweite Verhältnis quadriert einen Wert aufweist, welcher größer als 1 ,1 ist. Mit Hilfe des über die erste Länge integriert kegelstumpfförmig ausgebildeten Strömungsquerschnitts des Schiebeelementes kann quasi ein für die Strömungsquerschnittsveränderung charakteristischer Austrittsdurchmesser des Turbinenrades variiert werden, wobei der entsprechende Turbinenradaustrittsdurchmesser einem Betriebspunkt der Abgasturboladers entsprechend anpassbar ist, so dass eine Steigerung des Wirkungsgrades der Turbine als Resultat einer Steigerung des Turbinenreaktionsgrades z. B. bei niederen Motordrehzahlen und hohen Lasten, erzielbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung stehen der zweite Turbinenradaustrittsdurchmesser zu einem Turbinenradeintrittsdurchmesser in einem zweiten Verhältnis zueinander, wobei das zweite Verhältnis quadriert einen Wert aufweist, welcher kleiner als 0,66 ist, so dass positiver Einfluss auf den spezifischen Durchmesser der Turbine in Abhängigkeit des Gesamt-Turbinengefälles und dem Austrittsvolumenstrom des Abgases genommen werden kann und eine daraus resultierende Steigerung des Wirkungsgrad erzielbar ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein freier Strömungsquerschnitt des hülsenförmigen Schiebeelementes entlang einer Längsachse des Schiebeelementes lavaldüsenförmig ausgestaltet ist, wodurch das Strömungsmedium beim Austritt aus dem Turbinenrad beeinflussbar ist und Strömungsverluste beim Austritt des Strömungsmedium aus dem Turbinenrad reduzierbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in einer Schließposition des hülsenförmigen Schiebeelementes ein kleinster freier Strömungsquerschnitt außerhalb des Turbinenrades in unmittelbarer Nähe des zweiten Turbinenradaustrittsdurchmessers positioniert ist. Dadurch bleibt eine axiale Abströmung des Strömungsmediums im Bereich des engsten Turbinenradquerschnittes erhalten. Zur Vermeidung mechanischer Probleme ist somit eine Turbinenradschaufelgestaltung möglich, welche eine günstige Drallverteilung der Strömung im Absolutsystem auch bei hohen Massendurchsätzen des Abgases erlaubt. Bevorzugt ist die Turbinenradschaufelgestaltung in radialer Ausrichtung ausgestaltet, wodurch Biegemomente vermeidbar sind und somit eine Lebensdauererhöhung erzielbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Abgasführungsabschnitt zur Anströmung des Turbinenrades einen erste Spiralkanal und eine zweiten Spiralkanal auf, wodurch sich eine Verbesserung des Betriebsverhaltens des Abgasturboladers, insbesondere bei Brennkraftmaschine mit mehr als vier Zylindern, erzielen lässt. Mit Hilfe des Schiebeelementes kann selbst bei hohen Durchsätzen ein Turbinenreaktionsgrad von mindestens 0,5 für den Abgasturbolader mit einem ersten Spiralkanal und einem zweiten Spiralkanal erzielt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind vorteilhafterweise der erste Spiralkanal und der zweite Spiralkanal asymmetrisch ausgestaltet, wobei eine erste Flut des ersten Spiralkanals und eine zweite Flut des zweiten Spiralkanals unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Mit Hilfe der asymmetrischen Ausgestaltung der Spiralkanäle sind die Spiralkanäle ihrem maximalen Durchsatz entsprechend einsetzbar. So kann z.B. bei einem geringen Durchsatz von Abgas eine hohe Abgasturboladerdrehzahl erzielt werden, wenn das Abgas durch den kleineren Spiralkanal geleitet wird. Mit Hilfe des Schiebeelementes ist der Turbinenreaktionsgrad für jede Flut anpassbar, so dass eine Verbesserung von Verbrauchs- und Emissionswerten der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Spiralkanal oder der zweite Spiralkanal mit einer Abgasrückführleitung verbunden. Zur verbesserten Abgasrückführung wird üblicherweise die kleinere der beiden Fluten genutzt, wobei hier mittlerweile auslegungsbedingt kleine Strömungsquerschnitte erreicht sind, deren Strömungsverluste aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeiten überwiegend durch Reibung an Wänden der Spiralkanal erwirkt werden. Mit Hilfe des Schiebeelementes ist es nun möglich diese Strömungsverluste durch eine entsprechende Auslegung des Turbinengehäuses zu reduzieren, so dass auch bei einer Abgasrückführung eine Verbesserung von Verbrauchs- und Emissionswerten der Brennkraftmaschine erzielbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind zur Verbesserung des Ansprechverhaltens und der Abgasrückführungsfunktionen des Abgasturboladers der erste Spiralkanal und/oder der zweite Spiralkanal das Turbinenrad segmentartig umfassend ausgestaltet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das hülsenförmige Schiebeelement bevorzugt mit Hilfe einer Regel- und Steuereinheit verstellbar, so dass eine Positionierung des Schiebeelements programmierbar und automatisch einstellbar ist
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das hülsenförmige Schiebeelement vorteilhafterweise in Abhängigkeit von Motorbetriebsparameter verstellbar. Die Regelung kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Ladedruckes, welcher sich stromab des Verdichters einstellt, und/oder in Abhängigkeit eines Turbineneintrittsdruckes, welcher sich stromauf des Turbinenrades einstellt, erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibungen mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt einer Turbine eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, Fig. 2 in einem Längsschnitt die Turbine des erfindungsgemäßen
Abgasturboladers in einer ersten Variante,
Fig. 3 in einer Prinzipdarstellung eine Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader in einer zweiten Variante und
Fig. 4 ein Durchsatz-Kennfeld einer Turbine des erfindungsgemäßen
Abgasturboladers gem. Fig. 2.
Eine in Fig. 1 dargestellte Turbine 1 eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2, bevorzugt für eine Brennkraftmaschine 100 (wie in Fig. 3 dargestellt) gemäß einem Ottooder Dieselmotor, weist ein Gehäuse 2A mit einem Abgasführungsabschnitt 3 mit einer Radkammer 4 auf, in welche ein Turbinenrad 5 der Turbine 1 mit einer Drehachse 6 drehbar aufgenommen ist. Der Abgasturbolader 2 umfasst weiterhin als Teile des Gehäuses 2A einen Luftführungsabschnitt 28 und einen Lagerabschnitt 29, sowie ein Laufzeug 2B, umfassend das Turbinenrad 5, ein Verdichterrad 30 und eine das Turbinenrad 5 mit dem Verdichterrad 30 drehfest verbindenden Welle 31. Das Verdichterrad 30 ist im Luftführungsabschnitt 28 drehbar aufgenommen und die Welle 31 ist im Lagerabschnitt 29 drehbar gelagert ist. Das Turbinenrad 5 ist von Abgas aus der Brennkraftmaschine 100 beaufschlagbar, wodurch das Turbinenrad 5 in eine Rotationsbewegung versetzt wird und das Verdichterrad 30 mit Hilfe der Welle 31 vom Turbinenrad 5 zur Luftansaugung und Verdichtung angetrieben wird.
Stromauf der Radkammer 4 ist im Abgasführungsabschnitt 3 eine erste Flut 7 eines in Fig. 1 nicht näher dargestellten ersten Spiralkanals 8 angeordnet. Stromab der Radkammer 4 weist der Abgasführungsabschnitt 3 einen Austrittskanal 9 auf. Eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln 10 sind auf einer Nabe 11 des Turbinenrades 5 positioniert, wobei eine Schaufelaußenkontur 12 des Turbinenrades 5 von einer Wandung 13 des Abgasführungsabschnitts 3 im Bereich der Radkammer 4 überwiegend begrenzt ist.
Das Turbinenrad 5 bzw. zwischen jeweils zwei Turbinenschaufeln 10 ausgebildete Turbinenradschaufelkanäle 23 sind in Richtung der Pfeile von einem gasförmigen Strömungsmedium, in diesem Falle Abgas der Brennkraftmaschine 100, durchströmbar. Ein hülsenförmiges Schiebeelement 14 ist im Bereich des Austrittskanals 9 die Schaufelaußenkontur 12 teilweise aufnehmbar ausgebildet, wobei das hülsenförmige Schiebeelement 14 die Schaufelaußenkontur 12 in einem Austrittsbereich des Turbinenrades 5 aufnehmbar ausgebildet ist. Das hülsenförmige Schiebeelement 14 ist axial verschiebbar.
In der Fig.1 ist eine Zwischenposition des hϋlsenförmigen Schiebeelementes 14 dargestellt, wobei ein ringförmiger Querschnitt 15 zwischen einem dem Abgasführungsabschnitt 3 zugewandt positionierten axialen Ende des Schiebeelementes 14 und dem Abgasführungsabschnitt 3 ausgebildet ist. Eine Schließposition des Schiebeelementes 14 ist dann eingestellt, wenn dieser ringförmige Querschnitt 15 aufgrund einer axialen Bewegung des Schiebeelementes 14 in Richtung des Turbinenrades 5 geschlossen ist. Eine vollständige Öffnungsposition zeichnet sich dadurch aus, dass der ringförmige Querschnitt 15 die Schaufelaußenkontur 12 vollständig freigibt, das heißt, das Schiebeelement 14 ist aufgrund einer dem Turbinenrad 5 abgewandten axialen Bewegung in den Austrittskanal 9 positioniert.
In Fig. 2 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2 dargestellt, wobei der Abgasführungsabschnitt 3 den ersten Spiralkanal 8 sowie einen zweiten Spiralkanal 16 aufweist. Die Spiralkanäle 8, 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel asymmetrisch ausgebildet, insbesondere zur effektiven Abgasrückführung. Der zweite, kleinere der beiden Spiralkanäle 8, 16 ist, wie in Fig. 3 prinzipiell dargestellt, mit einer Abgasrückführeinrichtung 17, umfassend eine Abgasrückführleitung 17A, ein Abgasrückführventil 17B sowie ein Abgaskühler 17C, verbunden. Das hülsenförmige Schiebeelement 14 ist dabei so im Abgasführungsabschnitt 3 positioniert, dass in einem Bereich eines engsten Turbinenradquerschnitts 18 das Abgas konditionierbar ist.
Das hülsenförmige Schiebeelement 14 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine bevorzugt ausgebildete Innenkontur 19 auf, wobei ein freier Strömungsquerschnitt 20 des hülsenförmigen Schiebeelementes 14 entlang einer Längsachse 21 des Schiebeelementes 14 lavaldüsenförmig ausgestaltet ist. Der Strömungsquerschnitt 20 ist sich zunächst entlang der Längsachse 21 bis zu einer ersten Länge L1 des Schiebeelementes 14 bevorzugt kontinuierlich verengend ausgebildet, wodurch der Strömungsquerschnitt 20 über die erste Länge L1 integriert kegelstumpfförmig ausgestaltet ist. Ab dieser ersten Länge L1 ist der Strömungsquerschnitt 20 sich ebenfalls bevorzugt kontinuierlich über eine zweite Länge L2 weitend ausgebildet. Die Summe der ersten Länge L1 und der zweiten Länge L2 entspricht einer Gesamtlänge L des Schiebeelementes 14. Strömungsbegünstigend ist der Strömungsquerschnitt 20 integriert über die erste Länge L1 in der Form eines stumpfen Kegelstumpfes ausgebildet.
Weiterhin stehen ein erster Turbinenradaustrittsdurchmesser D2max zu einem zweiten Turbinenradaustrittsdurchmesser D2min, welcher dem kleinsten Turbinenradaustrittsdurchmesser entspricht, in einem ersten Verhältnis V1 zueinander, wobei das erste Verhältnis V1 quadriert einen Wert aufweist, welcher 1 ,4 ist. Bevorzugt soll das erste Verhältnis V1 einen Wert größer als 1 ,1 aufweisen.
Weiterhin stehen in diesem Ausführungsbeispiel der zweite Turbinenradaustrittsdurch- messer D2min des Turbinenrades 5 zu einem Turbinenradeintrittsdurchmesser D1 des Turbinenrades 5 in einem zweiten Verhältnis V2 zueinander, welches quadriert einen Wert von 0,6 aufweist. Bevorzugt sollte der erfindungsgemäße Abgasturbolader 2 das zweite Verhältnis V2 mit einem Wert, welcher kleiner als 0,66 aufweisen.
In der Fig. 2 sind zwei unterschiedliche Positionierungen des Schiebeelementes 14 dargestellt. Oberhalb der Drehachse 6 ist das Schiebeelement 14 in seiner Schließposition dargestellt, wobei ein kleinster freier Strömungsquerschnitt in S2 unmittelbarer Nähe des Austrittsbereiches des Turbinenrades 5 aufweisend den zweiten Turbinenradaustrittsdurchmessers D2min, das heißt des kleinsten Turbinenradaustrittsdurchmesser positioniert ist. Dabei entspricht der kleinste freie Strömungsquerschnitt S2 nahezu einem Strömungsquerschnitt mit dem zweiten Turbinenradaustrittsdurchmessers D2min, wobei aufgrund der Rotationsbewegung des Turbinenrades 5 der kleinste freie Strömungsquerschnitt S2 um einen Flächenbetrag eines Bewegungsspalt größer sein muss, da ansonsten im Betrieb des Abgasturboladers 2 und in der Schließposition Reibung bzw. eine Kollision auftreten kann. Die Strömung des Abgases kann, durch Pfeile angedeutet, axial erst ab dem zweiten Turbinenrad- austrittsdurchmessers D2min aus den Turbinenschaufelkanälen 23 in den Austrittskanal 9 strömen.
Unterhalb der Drehachse 6 ist das Schiebeelement 14 in seiner vollständigen Öffnungsposition dargestellt. Das Schiebeelement 14 ist dabei soweit axial vom Turbinenrad 5 entfernt verschoben positioniert, dass die Strömung bereits ab der von der Wandung 13 des Abgasführungsabschnitt 3 freigegebenen Schaufelaußenkontur 12, bzw. bereits ab dem ersten Turbinenradaustrittsdurchmesser D2max aus den Turbinenschaufelkanälen 23 in den Austrittskanal 9 strömen kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Außenkontur 24 des Schiebeelementes 14 zur Begrenzung der maximalen Verschiebung in Richtung auf das Turbinenrad 5 eine Sicherungsvorrichtung 25 in Form eines ringförmigen Absatzes auf, wobei dieser ringförmige Absatz 25 korrespondierend zur Wandung 13 des Abgasführungsabschnitts 3 im Bereich des Austrittskanals 9 ausgebildet ist. Mit Hilfe des Absatzes 25 ist die maximale Verschiebung des Schiebeelementes 14 in Richtung auf das Turbinenrad 5 somit einfachst sichergestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der erste Spiralkanal 8 segmentartig ausgestaltet, wie in Fig. 3 prinzipiell dargestellt ist. Zur Abgasnachbehandlung ist der Brennkraftmaschine 100 in einem Abgasstrang 101 der Brennkraftmaschine 100 stromab der Turbine 3, welche im Abgasstrang 101 der Brennkraftmaschine 100 angeordnet ist, eine Abgasnachbehandlungseinheit 102 zugeordnet. Eine Umschaltung zwischen den einzelnen Segmenten erfolgt dabei mit Hilfe einer Umblasevorrichtung 26. Die Brennkraftmaschine 100 weist eine Regel- und Steuereinheit 27 zur Regelung und Steuerung auf, mit Hilfe derer unter anderem die Umblasevorrichtung 26 einstellbar und das Schiebeelement 14 axial verschiebbar ist. Bevorzugt ist das Schiebeelement 14 in Abhängigkeit von Motorbetriebsparameter verstellbar. Statt der dargestellten Segmentturbine ist auch eine einflutige Turbine mit herkömmlich verstellbaren Leitgittern vor dem Turbinenrad denkbar, wodurch die vollständige Variabilität am Radeintritt und erfindungsgemäß auch am Radaustritt für die optimale Reaktionsgradanwahl der Turbine ermöglichbar ist.
In Fig. 4 ist beispielhaft ein Durchsatz-Kennfeld der Turbine 1 des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2 dargestellt, wobei ein Durchsatzparameter über einem Turbinendruckverhältnis aufgetragen ist. Die Linien LD1 sind zu erwartende Durchsatzparameter bei geschlossener Flut 7, d. h. beispielsweise in einem Betrieb der Brennkraftmaschine 100, bei geringen Durchsätzen. Ist der zweite Spiralkanal 16 gesperrt, bzw. wird nicht von Abgas durchströmt, ergibt sich eine Beaufschlagung des Turbinenrades 5 ausschließlich von Abgas aus dem ersten Spiralkanal 8. Ist dabei das Schiebeelement 14 in seiner Schließposition, ergeben sich als Durchsatzparameter Werte über dem Turbinendruckverhältnis gemäß der Linien LD2. Eine axiale Verschiebung des Schiebeelementes 14 zur Öffnung des ringförmigen Querschnitts 15 führt zu Durchsatzparameter gemäß der Linien LD3. Eine gleichzeitige Beaufschlagung beider Spiralkanäle 8, 16 sowie eine Positionierung des Schiebeelementes 14 in seiner Schließposition ergibt Durchsatzparameter gemäß den Linien LD4, wobei eine axiale Verschiebung des Schiebeelementes 14 zur Öffnung des ringförmigen Querschnitts 15 zu Durchsatzparameter gemäß der Linien LD5 führt und eine wesentliche Steigerung der Durchsatzparameter ergibt.
Neben der Entwicklung von aufwändigen Regelungsvorrichtungen des Schiebeelements 14 können aus Kostengründen auch sehr einfache Steuerungsvorrichtungen zur Positionierung des Schiebeelements, z. B. unter Zuhilfenahme von herkömmlichen kostengünstigen Druckdosen, herangezogen werden.

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine (100) mit einem Gehäuse (2A), welches einen Abgasführungsabschnitt (3), einen Luftführungsabschnitt (28) und einen Lagerabschnitt aufweist (29), mit einem Laufzeug (2B), umfassend ein Turbinenrad (5) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (10), ein Verdichterrad (30) und eine das Turbinenrad (5) mit dem Verdichterrad (30) drehfest verbindenden Welle (31 ), wobei das Turbinenrad (5) im Abgasführungsabschnitt (3) und das Verdichterrad (30) im Luftführungsabschnitt (28) drehbar aufgenommen sind und die Welle (31 ) im Lagerabschnitt (29) drehbar gelagert ist, wobei das Turbinenrad (5) von Abgas aus der Brennkraftmaschine (100) beaufschlagbar ist, und das Verdichterrad (30) über die Welle (31 ) vom Turbinenrad (5) zur Luftansaugung und Verdichtung antreibbar ist, und zur Konditionierung des das Turbinenrad (5) beaufschlagende Abgas ein hülsenförmiges Schiebeelement (14) im Abgasführungsabschnitt (3) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) eine Schaufelaußenkontur (12) des
Turbinenrades (5) höchstens teilweise aufnehmbar ausgebildet ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) die Schaufelaußenkontur (12) in einem Austrittsbereich des Turbinenrades (5) aufnehmbar ausgebildet ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) derart im Abgasführungsabschnitt (3) positioniert ist, dass in einem Bereich eines engsten Turbinenradquerschnitts (18) das Abgas konditionierbar ist.
4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) einen freien Strömungsquerschnitt (20) aufweist, welcher integriert über eine erste Länge (L1 ) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei ein erster Strömungsquerschnitt (S1 ) um einen Bewegungsspaltquerschnitt größer ist als ein Strömungsquerschnitt mit einem ersten Turbinenradaustrittsdurchmesser (D2max) und ein zweiter Strömungsquerschnitt (S2) um den Bewegungsspaltquerschnitt größer ist als ein Strömungsquerschnitt mit einem zweiten Turbinenradaustrittsdurchmesser (D2min), wobei der erster Turbinenradaustrittsdurchmesser (D2max) zum zweiten Turbinenradaustrittsdurchmesser (D2min) in einem ersten Verhältnis (V1 ) zueinander stehen, und das zweite Verhältnis (V1 ) quadriert einen Wert aufweist, welcher größer als 1 ,1 ist.
5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Turbinenradaustrittsdurchmesser (D2min) zu einem Turbinenradeintrittsdurchmesser (D1 ) in einem zweiten Verhältnis (V2) zueinander stehen, wobei das zweite Verhältnis (V2) quadriert einen Wert aufweist, welcher kleiner als 0,66 ist.
6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein freier Strömungsquerschnitt (20) des hülsenförmigen Schiebeelementes (14) entlang einer Längsachse (21 ) des Schiebeelementes (14) lavaldüsenförmig ausgestaltet ist.
7. Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Schließposition ein kleinster freier Strömungsquerschnitt (S2) des hülsenförmigen Schiebeelementes (14) in unmittelbarer Nähe des zweiten Turbinenradaustrittsdurchmessers (D2min) positioniert ist.
8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasführungsabschnitt (3) zur Anströmung des Turbinenrades (5) einen ersten Spiralkanal (8) und einen zweiten Spiralkanal (16) aufweist.
9. Abgasturbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiralkanal (8) und der zweite Spiralkanal (16) asymmetrisch ausgestaltet sind.
10. Abgasturbolader nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiralkanal (8) oder der zweite Spiralkanal (16) mit einer Abgasrückführleitung (17A) verbunden ist.
11. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiralkanal (8) und/oder der zweite Spiralkanal (16) das Turbinenrad (5) segmentartig umfassend ausgestaltet sind.
12. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass dass eine Außenkontur (24) des hülsenförmigen Schiebeelementes (14) eine Sicherungsvorrichtung (25) zur Begrenzung einer maximalen Verschiebung des hülsenförmigen Schiebeelementes (14) aufweist.
13. Abgasturbolader nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung (25) in Form eines ringförmigen Absatzes ausgebildet ist, wobei der Absatz mit einer Wandung des Abgasführungsabschnitts (3) korrespondierbar ausgebildet ist.
14. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) mit Hilfe einer Regel- und Steuereinheit (27) verstellbar ist.
15. Abgasturbolader nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Schiebeelement (14) in Abhängigkeit von Motorbetriebsparameter verstellbar ist.
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