WO2012104132A1 - Turbine eines abgasturboladers und abgasturbolader mit einer derartigen turbine für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine (1) eines Abgasturboladers und einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einem Turbinengehäuse (2); mit einem Turbinenrad (12), welches in dem Turbinengehäuse angeordnet ist; und mit einem Lagergehäuse (4), welches in einem montierten Zustand an dem Turbinengehäuse derart angeordnet ist, dass zwischen diesen ein Fluideintrittsspalt ausgebildet ist, wobei das Lagergehäuse eine Strömungsleiteinrichtung (20) aufweist, welche einstückig mit der Stirnseite des Lagergehäuses ausgebildet und angeordnet ist, um ein Fluid direkt auf das Turbinenrad zu leiten.

Description

Beschreibung

Turbine eines Abgasturboladers und Abgasturbolader mit derartigen Turbine für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Turbine und auf einen Abgasturbolader mit einer derartigen Turbine für ein Kraftfahrzeug.

Die DE 10 2004 041 166 AI beschreibt einen bekannten Aufbau eines Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug. Der dort be^¬ schriebene Abgasturbolader besteht im Wesentlichen aus einer Radialturbine und einem in einem Ansaugtrakt eines Verbren^¬ nungsmotors angeordneten Radialverdichter mit einem

Verdichterrad, welches über eine Turboladerwelle drehfest mit einem Turbinenrad der Radialturbine gekoppelt ist. Die

Turboladerwelle ist in einem Lagergehäuse drehbar gelagert. Mit dem Lagergehäuse sind ein Turbinengehäuse und ein

Verdichtergehäuse verbunden. Der Abgasstrom, der eine hohe kinetische und thermische Energie aufweist, treibt im Betrieb des Abgasturboladers das Turbinenrad an, welches über die Kopplung mit der Turboladerwelle das Verdichterrad in Rotati^¬ on versetzt. Der Radialverdichter saugt Luft an und verdichtet diese, wodurch im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors eine entsprechend größere Masse Frischluft und damit mehr Sauer^¬ stoff zur Verfügung steht als bei einem gewöhnlichen Saugmotor. Damit erhöht sich der Motor-Mitteldruck und somit das Motor-Drehmoment, was zu einer höheren Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors führt.

Um das Lagergehäuse und eine in dem Lagergehäuse vorgesehene Lageranordnung vor einem Wärmeeintrag durch das heiße Abgas zu schützen, ist in einem Bereich hinter einem Turbinenradrü- cken des Turbinenrades ein so genannter Hitzeschild angeord^¬ net. Der Hitzeschild vermindert den Wärmeeintrag auf das La^¬ gergehäuse und schützt die Oberfläche des Lagergehäuses vor beispielsweise aus entstehendem Kondenswasser resultierter Korrosion. Weiterhin leitet der Hitzeschild den heißen Abgas- strom und verhindert so eine Relativbewegung des strömenden Abgases auf dem Lagergehäuse, wodurch ein abrasiver Abtrag des Lagergehäuses vermieden wird. Die Verwendung eines Hitze- Schildes bedeutet jedoch eine Erhöhung der Anzahl der Komponenten des Abgasturboladers, wodurch das Gewicht, die Her^¬ stellungskosten und die Komplexität der Konstruktion und damit die Störanfälligkeit eines derartigen Abgasturboladers erhöht werden. Dies gilt es verständlicherweise zu vermeiden.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv vereinfachte und gleich^¬ zeitig funktionstechnisch verbesserte Turbine eines Abgastur^¬ boladers zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Turbine

und/oder durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Demgemäß sind vorgesehen:

Eine Turbine eines Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Eintrittsspirale aufweisenden Turbinenspiral- gehäuse und mit einem Turbinenrad, welches in dem Turbinen- spiralgehäuse angeordnet ist sowie mit einem Lagergehäuse. Dabei ist das Turbinenspiralgehäuse und das Lagergehäuse in einem montierten Zustand derart zu einander angeordnet, dass zwischen diesen ein Fluideintrittsspalt zwischen Eintritts^¬ spirale und dem Turbinenrad, insbesondere dem Eintrittsbe- reich des Turbinenrades, ausgebildet ist. Bei dieser Anord^¬ nung bildet eine Stirnseite des Lagergehäuses die Rückwand des Turbinenspiralgehäuses und gleichwohl eine Strömungsleit^¬ einrichtung, die einstückig mit der Stirnseite des Lagerge^¬ häuses ausgebildet und so angeordnet ist, dass ein durch den Fluideintrittsspalt strömendes Fluid direkt auf das Turbinen^¬ rad geleitet wird. Ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer Turbine, wie zuvor beschrieben, mit einem Verdichter, welcher ein in einem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterrad aufweist, und mit einer in dem Lagergehäuse drehbar gelagerten

Turboladerwelle, welche das Verdichterrad mit dem Turbinenrad drehfest verbindet.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun unter anderem darin, eine Strömungsleiteinrichtung unmit- telbar in der Stirnseite des Lagergehäuses auszubilden welche im Bereich des Fluideintrittsspalts , der das Fluid von einer Turbinengehäusespirale des Turbinengehäuses zu dem Turbinen^¬ rad leitet, angeordnet ist. Mittels der integrierten Strö^¬ mungsleiteinrichtung wird das Fluid direkt auf das Turbinen- rad geleitet.

Die erfindungsgemäße Turbine weist gegenüber beschriebenen Lösungsansätzen eine reduzierte Anzahl an Komponenten auf, ist einfacher zu montieren und somit kostengünstiger herzu- stellen. Darüberhinaus ist durch die reduzierte Teileanzahl auch die Versagenswahrscheinlichkeit insgesamt reduziert, was einen zuverlässigeren, standfesteren Betrieb ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorlie- genden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnungen .

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Stirnseite des Lagergehäuses mit der Strömungsleit^¬ einrichtung eine zylinderförmige, konzentrisch um eine, die Turboladerwelle aufnehmende, Lagergehäusebohrung umlaufende Außenfläche auf, wobei das Turbinenspiralgehäuse auf dieser Außenfläche geführt aufsitzt. Das Turbinenspiralgehäuse weist zu diesem Zweck im Anschlussbereich zum Lagergehäuse eine entsprechende zylindrische Innenfläche auf. Weiterhin kann entweder am Turbinespiralgehäuse und/oder am Lagergehäuse ei- ne Anschlagschulter vorgesehen sein, um die positionsgenaue Positionierung auch in axialer Richtung sicher zu stellen.

Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige aber dennoch positionsgenaue Montage des Turbinengehäuses an dem Lagerge^¬ häuse. Durch die Anschlagschulter wird zusätzlich noch eine Eintrittsbreite des Fluideintrittsspaltes von der

Turbinengehäusespirale zu dem Turbinenrad mit äußerst gerin^¬ gen Toleranzen darstellbar. Dies ist aus thermodynamischer Sicht vorteilhaft, da hierdurch der Wirkungsgrad der Turbine erhöht wird.

In einer Ausgestaltung weist die Stirnseite des Lagergehäuses eine Stirnfläche auf, wovon zumindest ein Teil eine strö- mungsleitende Wandung des Turbinenspiralgehäuses bildet. Die Kontur der Oberfläche dieser strömungsleitenden Wandung ist so geformt, dass sie ohne Zuhilfenahme separater Leit- oder Hitzeschildeinrichtungen, die Strömungsleiteinrichtung bildet. Dies hat zum Einen den Vorteil, dass die Fluidströmung verlustarm aus der Eintrittsspirale auf das Turbinenrad ge^¬ leitet wird, gleichzeitig ist der konstruktive und montage^¬ technische Aufwand bei der Herstellung der Turbine durch die reduzierte Anzahl der Einzelteile vereinfacht. Dies reduziert nicht nur die Herstellungskosten sondern zusätzlich auch das Gewicht der Turbine signifikant.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Stirnfläche des Lagergehäuses zumindest im Bereich der Strömungsleiteinrichtung eine als Hitzeschutz dienende Schutzbeschichtung auf. Die Schutzbeschichtung ist insbesondere als korrosionsbeständige, wärmeisolierende und/oder verschleißfeste Schutzbeschichtung ausgebildet. Die Schutzbeschichtung wird bevorzugt mittels eines automatisierten Prozesses auf das Lagergehäuse und/oder die Strömungs- leiteinrichtung aufgetragen. Die Schutzbeschichtung schützt die Strömungsleiteinrichtung vor Korrosion, beispielsweise durch Kondenswasser, und/oder vor Abrasion durch das sich re- lativ zu der Strömungsleiteinrichtung bewegende Abgas. Dies erhöht die Lebensdauer der Turbine. Weiterhin weist die

Schutzbeschichtung vorzugsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch ein Wärmeeintrag in das Lagergehäuse redu^¬ ziert wird. Dies verhindert eine thermische Schädigung des Lagergehäuses und/oder der in dem Lagergehäuse vorgesehenen Lageranordnung der Turboladerwelle.

In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Schutzbeschichtung einen keramischen und/oder einen metallischen Werkstoff auf. Beispielsweise weist die Schutzbeschichtung Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid und/oder Nicht-Oxidkeramiken wie Karbide, Nitride oder Silicide auf. Weiterhin kann die

Schutzbeschichtung beispielsweise Titanaluminide aufweisen. Hierdurch ist die Schutzbeschichtung an die Erfordernisse hinsichtlich der Wärmebelastung der Turbine und der abrasiven Eigenschaften des Abgases anpassbar, wodurch sich der mögliche Einsatzbereich der Turbine erweitert.

In einer anderen Weiterbildung der Turbine ist das Lagergehäuse zumindest teilweise aus einem korrosions- und/oder abrasionsbeständigen Material geformt. Eine zusätzliche

Schutzbeschichtung der Stirnfläche des Lagergehäuses und ins^¬ besondere der Strömungsleiteinrichtung wird dadurch ersetzbar .

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Lagergehäuse zumindest einen internen Kühlkanal auf, der in räumlicher Nähe zur Strömungsleiteinrichtung so im Lagergehäuse angeordnet ist, dass er im Betrieb zur Küh^¬ lung der Strömungsleiteinrichtung beiträgt. Dabei kann der Kühlkanal an die Außenkontur der Strömungsleiteinrichtung an- gepasst sein. Dies ermöglicht eine zuverlässige Kühlung des Lagergehäuses, wodurch eine thermische Schädigung der Strö^¬ mungsleiteinrichtung und damit auch des Lagergehäuses vermie- den wird. Dadurch wird die Lebensdauer der Turbine signifikant erhöht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Stirnseite des Lagergehäuses eine kon^¬ zentrisch zu der Lagergehäusebohrung angeordnete zylindrische Ausnehmung auf, in welche das Turbinenrad (12) in axialer Richtung teilweise versenkt ist. Hierdurch wird zuverlässig ein Anströmen des Turbinenradrückens vermieden, wodurch das gesamte Abgas auf die Turbinenbeschaufelung geleitet wird.

Dies erhöht den Wirkungsgrad der Turbine. Zwischen der Rück^¬ seite des Turbinenrades und dem Boden der zylindrischen Aus^¬ nehmung ist ein Turbinenradrückenspalt ausgebildet, der den Freilauf des Turbinenrades sicherstellt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Turbine dadurch gekennzeicnet , dass das Turbinenrad einen Turbineradrücken aufweist, auf dessen Vorderseite die Turbinenradbeschaufelung angeordnet ist Das Tur- binenrad ist dabei in axialer Richtung so weit in der zylind^¬ rischen Ausnehmung versenkt, dass die Strömungsleiteinrichtung ein durch den Fluideintrittsspalt strömendes Fluid di^¬ rekt zwischen die Turbinenradbeschaufelung des Turbinenrads leitet. Vorzugsweise ist das Turbinenrad so weit in der zy- lindrischen Ausnehmung versenkt, dass die Vorderseite des

Turbinenradrückens bündig mit der strömungsleitenden Wandung außerhalb der Ausnehmung angeordnet ist. Hierdurch leitet die Strömungsleiteinrichtung Abgas, ohne unnötige Strömungsverluste durch Anströmung des Turbinenradrückens, direkt auf die Turbinenbeschaufelung des Turbinenrades. Auch durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad der Turbine erhöht.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der

Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispie- le beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch ggf. genannte Einzelaspekte als Ver^¬ besserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in de schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer Turbine gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Aus^¬ führungsform eines Lagergehäuses der Turbine nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine bevorzugte Aus führungs form eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader, welcher eine Turbine gemäß Fig. 1 aufweist.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Aus führungs formen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Aus führungs formen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Aus führungs formen und viele der genann ten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind schematisch und nicht not^¬ wendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

In den Figuren der Zeichnungen sind - sofern nichts anderes ausgeführt ist - gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Fig. 1 illustriert eine Teilquerschnittsansicht einer be vorzugten Aus führungs form einer Turbine eines Abgasturbola- ders für ein Kraftfahrzeug und die Fig. 2, auf die im Folgen den gleichzeitig mit der Fig. 1 Bezug genommen wird, illus^¬ triert eine bevorzugte Aus führungs form eines Lagergehäuses der Turbine nach Fig. 1. Eine Turbine 1 eines Abgasturboladers, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, weist ein Turbinengehäuse 2 mit einer Ein^¬ trittsspirale 3 auf. In dem Turbinengehäuse 2 ist ein Turbi^¬ nenrad 12 angeordnet, wobei die Eintrittsspirale 3 radial um das Turbinenrad 12 umläuft.

Ein Lagergehäuse 4 der Turbine 1 ist vorzugsweise hitze^¬ schildlos direkt an dem Turbinengehäuse 2 angebracht. Hierzu weist das Lagergehäuse 4 eine um eine Lagergehäusebohrung 5 konzentrisch umlaufende, einen Zylinderabsatz bildende Außen- fläche 8 auf, wobei das Turbinengehäuse 2 mit einer zylindri^¬ schen Innenfläche 7 auf der Außenfläche 8 geführt aufsitzt. Zur axialen Positionierung des Lagergehäuses 4 an dem Turbinengehäuse 2 liegen das Turbinengehäuse 2 und das Lagergehäu^¬ se 4 mit einer jeweils komplementär an den beiden Gehäusen als Anschlag ausgebildeten Anschlagschulter 9 berührend an einander an. Das Turbinengehäuse 2 ist mit dem Lagergehäuse 4 vorzugsweise verschraubt, verbolzt und/oder verklemmt (nicht dargestellt) . In der Lagergehäusebohrung 5 ist eine Turboladerwelle 11 drehbar mit einer Lageranordnung 34 gelagert. Mit der

Turboladerwelle 11 drehfest verbunden, ist das in dem Turbi^¬ nengehäuse 2 angeordnete Turbinenrad 12. Das Turbinenrad 12 ist insbesondere einstückig mit der Turboladerwelle 11 ausge- bildet oder verbunden. Das Turbinenrad 12 weist einen zumindest an der Außenkontur scheibenförmigen Turbinenradrücken 13 mit einer der Turboladerwelle 11 und somit dem Lagergehäuse 4 zugewandten Turbinenradrückseite 14 und einer von der

Turboladerwelle 11 und somit dem Lagergehäuse 4 abgewandten Turbinenradvorderseite 15 auf. Auf der Turbineradvorderseite

15 des Turbinenradrückens 13 ist eine Turbinenbeschaufelung

16 des Turbinenrades 12 angeordnet. In einem montierten Zustand des Lagergehäuses 4 an dem Turbi^¬ nengehäuse 2 ist zwischen dem Lagergehäuse 4 und dem Turbi^¬ nengehäuse 2 ein Fluideintrittsspalt 17 ausgebildet. Die Die Stirnseite 18 des Lagergehäuses 4 weist eine Stirnfläche 10 auf, welche als strömungsleitende Wandung die Strömungsleit^¬ einrichtung 20 im Fluideintrittsspalt 17 darstellt. Der Strö^¬ mungsleiteinrichtung 20 ist in dem Fluideintrittsspalt 17 gegenüberliegend eine zweite, von dem Turbinengehäuse 2 gebil- dete, strömungsleitende Wandung 19 angeordnet.

Die Strömungsleiteinrichtung 20 des Lagergehäuses 4 ist integral mit dem Lagergehäuse 4 ausgebildet und ist zumindest abschnittsweise in dem Fluideintrittsspalt 17 angeordnet. Die Stirnseite 10 des Lagergehäuses 4 weist eine zylindrische Ausnehmung 21 auf. In dieser zylindrischen Ausnehmung 21 ist das Turbinenrad 12 teilweise versenkt aufgenommen. Das Turbi^¬ nenrad 12 ist dabei genau so weit in der Stirnseite 10 ver^¬ senkt, dass die Strömungsleiteinrichtung 20 bündig mit der Turbineradvorderseite 15 des Turbinenradrückens 13 angeordnet ist. Zwischen der Turbinenradrückseite 14 und der Stirnfläche 10 am Boden der zylindrischen Ausnehmung 21 ist ein Turbinen- radrückenspalt 22 ausgebildet. Das dargestellte Lagergehäuse 4 weist außerdem einen Kühlka^¬ nal 23 auf, der in räumlicher Nähe zu der Stirnseite 10 sowie der Strömungsleiteinrichtung 20, als Hohlraum im inneren des Lagergehäusekörpers angeordnet ist und im Wesentlichen der Kontur der Strömungsleiteinrichtung 20 folgt oder angepasst ist. Der Kühlkanal 23 ist über Anschlüsse 35 an ein Kühlsys^¬ tem eines Kraftfahrzeugs anschließbar. Der Kühlkanal 23 wird im Betrieb beispielsweise mit Kühlwasser des Verbrennungsmo^¬ tors durchspült, wodurch eine effektive Abfuhr der über die Stirnfläche 10 eingetragenen Wärme gewährleistet werden kann.

Die Stirnfläche 10, insbesondere die Strömungsleiteinrichtung 20 und die zylindrische Ausnehmung 21, weist eine, in Fig. 1 mit einer gepunkteten Linie dargestellte, Schutzbeschichtung 24 auf. Die S c hu t z b e s ch i ch t un g 24 kann bis in die Lagergehäusebohrung 5 und/oder in die Außenfläche 8 der Stirnseite 18 laufen. Die Schutzbeschichtung 24 ist insbeson- dere als korrosionsbeständige, wärmeisolierende und/oder ver^¬ schleißfeste Schutzbeschichtung 24 ausgebildet. Vorzugsweise weist die Schut zbeschichtung 24 einen keramischen und/oder einen metallischen Werkstoff auf und kann als Zirkonoxid- und/oder Aluminiumoxidbeschichtung ausgebildet sein. Alterna- tiv kann die Schutzbeschichtung 24 auch als metallische Schicht auf das Lagergehäuse 4 aufgebracht sein.

Die Funktion der Turbine 1 mit der Strömungsleiteinrichtung 20 wird im Folgenden erläutert. Aus der Eintrittsspirale 3 des Turbinenspiralgehäuses 2 wird dem Turbinenrad 12 durch den Fluideintrittsspalt 17, der eine Eintrittsbreite t auf^¬ weist, ein komprimiertes und heißes Fluid, beispielsweise Ab^¬ gas eines Verbrennungsmotors, zugeführt. In dem Fluidein^¬ trittsspalt 17 wird das Fluid von der Strömungsleiteinrich- tung 20 geführt und von radial außen nach innen direkt auf die Turbinenradbeschaufelung 16 des Turbinenrads 12 geleitet. Die Enthalpie des Fluides wird, zumindest zu einem Teil, von dem Turbinenrad 12 in Rotationsenergie der Turboladerwelle 11 umgewandelt. Das expandierte Fluid wird über einen Turbinen- auslass 25 des Turbinengehäuses 2 abgeführt und beispielswei^¬ se einer Abgasanlage zugeführt.

Die Schutzbeschichtung 24 erfüllt mehrere Funktionen. Sie verhindert eine Korrosion der dem ggf. aggressiven Fluid aus- gesetzten Stirnfläche 10 des Lagergehäuses 4, insbesondere der Strömungsleiteinrichtung 20, und schützt insbesondere die S t römung s 1 e i t e inr i chtung 20 vor einer möglicherweise abrasiven Wirkung des Fluides. Gleichwohl weist die Schutzbe- schichtung 24 vorzugsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, und kann dadurch den Wärmeeintrag in das Lagergehäuse 4 reduzieren . Aufgrund der integrierten Ausbildung der Strömungsleiteinrichtung 20 mit dem Lagergehäuse 4 und der dadurch möglichen hochgenauen Formgebung und Maßgestaltung, kann die Eintrittsbreite t des Fluideintrittsspaltes 17 im Vergleich zu einer Turbine mit einem separat angeordneten Hitzeschild mit redu^¬ zierten Toleranzen dargestellt werden. Dies ermöglicht ther- modynamische Vorteile und bewirkt einen günstigeren Wirkungs^¬ grad der Turbine 1. Weiterhin wird dadurch, dass das Turbi^¬ nenrad 12 so weit in der zylindrischen Ausnehmung 21 versenkt ist, dass die Turbineradvorderseite 15 des Turbinenradrückens 13 im Übergangsbereich zur Strömungsleiteinrichtung 20 in einer Ebene bündig mit der Stirnfläche 10, also der strömungs^¬ führenden Wandung angeordnet ist, ein seitliches Anströmen des Turbinenradrückens 13 vermieden. Dadurch wird die Entste- hung von Strömungsverlusten reduziert und somit der Wirkungsgrad der Turbine 1 verbessert.

Die Fig. 3 illustriert eine schematische Aufsicht auf eine prinzipielle Anordnung eines Abgasturboladers mit einem Ver- brennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, wobei man sich die Turbine gemäß der Ausführung in Fig. 1 vorstellen kann.

Ein Verbrennungsmotor 26 ist über eine Abgasleitung 27 fluidisch mit einem in einem Turbinengehäuse 2 eines Abgas- turboladers 28 angeordneten Turbinenrad 12 einer Turbine 1 gekoppelt. Das Turbinenrad 12 ist über eine Turboladerwelle 11 mit einem Ve rdi cht e r r ad 29 drehfest verbunden. Die Turboladerwelle 11 ist mit einer Lageranordnung 34 in dem Lgergehäuse 4 drehbar gelagert. Das Verdichterrad 29 ist in einem Verdichtergehäuse 30 eines Verdichters 31 des Abgastur^¬ boladers 28 angeordnet. Das Verdichterrad 29 ist mittels ei^¬ nes Ansaugtraktes 32 mit dem Verbrennungsmotor 26 fluidisch gekoppelt . Im Betrieb des Verbrennungsmotors 26 mit dem Abgasturbolader 28 stellt der Verbrennungsmotor 26 über die Abgasleitung 27 dem Turbinenrad 12 Abgas zur Verfügung. Durch das Turbinenrad 12 wird die Enthalpie des Abgases, kinetische und thermische Energie, zumindest zum Teil in Rotationsenergie des aus Tur^¬ binenrad 12, Turboladerwelle 11 und Verdichterrad 12 beste^¬ henden Turboladerläufers umgewandelt. Das expandierte Abgas wird über einen Turbinenauslass 25 des Turbinengehäuses 2 ei^¬ nem Abgassystem des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) zuge^¬ führt. Die Rotationsenergie wird über die Turboladerwelle 11 auf das Verdichterrad 29 übertragen. Das Verdichterrad 29 saugt über einen Einlass 33 des Verdichtergehäuses 30 Frisch- luft an, komprimiert diese und führt die komprimierte Frisch^¬ luft über den Ansaugtrakt 32 dem Verbrennungsmotor 26 zu.

Dadurch, dass in dem komprimierten Luftvolumen pro Volumeneinheit mehr Sauerstoff vorhanden ist, kann im Verbrennungs- motor 26 pro Luftvolumeneinheit mehr Kraftstoff verbrannt werden. Dadurch erhöht sich die Leistungsausbeute des Ver^¬ brennungsmotors 26 signifikant. Dadurch, dass der Abgasturbo^¬ lader 28 eine erfindungsgemäße Turbine 1 aufweist, kann die Herstellung des Abgasturboladers 28 mit einer reduzierten An- zahl an Komponenten durchgeführt werden. Die aufwändige und kostenintensive Herstellung und Montage eines Hitzeschildes oder zusätzlicher Strömungsleitbleche entfällt. Hierdurch re^¬ duzieren sich das Gewicht und die Herstellungskosten einer Turbine 1 eines Abgasturboladers 28 für einen Verbrennungsmo- tor 26. Dadurch, dass der Fluideintrittsspalt 17 zwischen der Eintrittsspirale 3 und dem Turbinenrad 12 aufgrund des Ver^¬ zichts auf einen Hitzeschild mit geringeren Toleranzen darstellbar ist, erhöht sich der Wirkungsgrad eines Abgasturbo^¬ laders 28 mit einer derartigen Turbine 1. Ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Abgasturbolader 28 weist somit einen reduzierten Kraftstoffverbrauch auf.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Patentansprüche

1. Turbine (1) eines Abgasturboladers (32) für ein Kraftfahr^¬ zeug, mit einem eine Eintrittsspirale (3) aufweisenden

Turbinenspi ralgehäuse (2) und

mit einem Turbinenrad (12), welches in dem Turbinenspiralge- häuse (2) angeordnet ist; und mit einem Lagergehäuse (4), wobei das Turbinenspiralgehäuse (2) und das Lagergehäuse

(4) in einem montierten Zustand derart zu einander angeordnet sind, dass zwischen diesen ein Fluideintrittsspalt (17) zwi^¬ schen Eintrittsspirale (3) und Turbinenrad (12) ausgebildet ist, wobei eine Stirnseite (18) des Lagergehäuses (4) die Rückwand des Turbinenspiralgehäuses (2) bildet und eine Strö^¬ mungsleiteinrichtung (20) aufweist, welche einstückig mit der Stirnseite (18) des Lagergehäuses (4) ausgebildet und ange^¬ ordnet ist, um ein durch den Fluideintrittsspalt (17) strö^¬ mendes Fluid direkt auf das Turbinenrad (12) zu leiten.

2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (18) des Lagergehäuses (4) mit Strömungs^¬ leiteinrichtung (20) eine zylinderförmige, konzentrisch um eine, die Turboladerwelle aufnehmende, Lagergehäusebohrung

(5) umlaufende Außenfläche (8) aufweist, wobei das Turbinen^¬ spiralgehäuse (2) auf dieser Außenfläche (8) geführt auf- sitzt.

3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (18) des Lagergehäuses (4) eine Stirnflä^¬ che (10) aufweist, wovon zumindest ein Teil eine strömungs- leitende Wandung des Turbinenspiralgehäuses (2) und, ohne Zu^¬ hilfenahme separater Leit- oder Hitzeschildeinrichtungen, die Strömungsleiteinrichtung (20) bildet.

4. Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Stirnfläche (10) zumindest im Bereich der Strömungs^¬ leiteinrichtung (20) eine als Hitzeschutz und/oder Korrosi- onsschutz und/oder Abrasionsschutz dienende Schutzbeschich- tung (24) aufweist.

5. Turbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (24) einen keramischen und/oder einen metallischen Werkstoff aufweist.

6. Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Lagergehäuse (4) zumindest einen internen Kühlkanal (23) aufweist, der in räumlicher Nähe zur Strömungsleiteinrichtung (20) so im Lagergehäuse (4) angeordnet ist, dass er im Betrieb zur Kühlung der Strömungsleiteinrichtung (20) beiträgt .

7. Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Stirnseite (18) des Lagergehäuses (4) eine konzent^¬ risch zu der Lagergehäusebohrung (5) angeordnete zylindrische Ausnehmung (21) aufweist, in welche das Turbinenrad (12) in axialer Richtung teilweise versenkt ist.

8. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (12) einen Turbineradrücken (13) auf- weist, auf dessen Turbinenradvorderseite (15) die

Turbinenradbeschaufelung (16) angeordnet ist, wobei das Turbinenrad (12) in axialer Richtung so weit in der zylindrischen Ausnehmung (21) versenkt ist, dass die Strömungsleit^¬ einrichtung (20) ein durch den Fluideintrittsspalt (17) strö- mendes Fluid direkt zwischen die Turbinenradbeschaufelung (16) des Turbinenrads (12) leitet.

9. Abgasturbolader (32) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Turbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

mit einem Verdichter (31) , welcher ein in einem

Verdichtergehäuse (30) angeordnetes Verdichterrad (29) auf^¬ weist, und mit einer in dem Lagergehäuse (4) drehbar gelagerten

Turboladerwelle (11), welche das Verdichterrad (29) mit dem Turbinenrad (12) drehfest verbindet.