WO2013156120A1 - Turbocharger - Google Patents

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WO2013156120A1
WO2013156120A1 PCT/EP2013/001051 EP2013001051W WO2013156120A1 WO 2013156120 A1 WO2013156120 A1 WO 2013156120A1 EP 2013001051 W EP2013001051 W EP 2013001051W WO 2013156120 A1 WO2013156120 A1 WO 2013156120A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
contour
chamber
gas turbocharger
wheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/001051
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Ihli
Original Assignee
Ihi Charging Systems International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ihi Charging Systems International Gmbh filed Critical Ihi Charging Systems International Gmbh
Publication of WO2013156120A1 publication Critical patent/WO2013156120A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/167Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes of vanes moving in translation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
  • An exhaust gas turbocharger is known from patent EP 1 334 262 B1, with a flow-through exhaust gas guide section and a turbine wheel which is rotatably received by means of a shaft with a rotation axis in a wheel chamber of the exhaust gas guide section.
  • the exhaust guide section has an inflow passage for entering a fluid flow into the exhaust guide section, a spiral passage positioned downstream of the inflow passage for conditioning the fluid flow, and an inflow passage positioned downstream of the scroll passage and upstream of the wheel chamber and an exit passage formed downstream of the wheel chamber for exiting the fluid flow from the exhaust passage section.
  • the wheel chamber has a turbine wheel
  • cylindrical contour regions is arranged.
  • the object of the invention is to provide an exhaust-gas turbocharger which has an improved turbine efficiency and consequently an increased turbine efficiency Has exhaust gas turbocharger performance with only minor design changes.
  • Patent claim 1 solved.
  • Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • the invention is based on an exhaust gas turbocharger, whose chamber contour in a first contour region of the wheel chamber with respect to a longitudinal axis an approximately concave contour and in a second contour region, which axially to the first
  • Chamber contour is that the fluid flow in the flow direction, regardless of a flow direction in the region of a Radeintritts, that is, regardless of a positioning of the inflow, at least a first change of
  • Flow direction and a second change in the flow direction in the wheel chamber can be impressed.
  • the flow path in the area of the wheel chamber i. in the turbine wheel
  • a larger exhaust gas turbocharger performance can be achieved. Due to the at least two changes in the flow direction of the fluid flow in the wheel chamber and, accordingly, in the turbine wheel, a swirl which is stronger than a one-time change in the flow direction is longer and a longer one
  • Combination of the exhaust gas turbocharger with an internal combustion engine is a reduction of fuel emission due to lower fuel quantity at the same torque and / or the same power of an internal combustion engine.
  • Another advantage is a reduction of the wheel chamber in its radial extent and thus a reduction of a turbine housing, since at the same
  • an inflow channel upstream of the wheel chamber has a first arranged parallel to the axis of rotation
  • Fluid flow in the axial direction can occur in the correspondingly formed turbine wheel at a large circumferential radius and the turbine wheel, due to the radial deflection in the turbine wheel, can leave the turbine wheel at a smaller radius than the circumferential radius.
  • the turbine wheel advantageously has a wheel contour corresponding to the chamber contour in the form of an envelope, a minimum gap being formed between the chamber contour and the envelope for the friction-free rotation of the turbine wheel. The smaller this minimum gap, the higher efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved.
  • a flow direction-changing guide device with a first plurality of guide vanes is arranged in the inflow channel.
  • this guide is a further change in direction of the exhaust gas flow and thus a swirl of the exhaust gas flow auf josgbar, whereby a further increase in efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved.
  • the guide device has a guide vane ring rotatable about the rotation axis and having a second plurality of guide vanes. The rotatable vane ring is provided to change an effective flow area of the fluid flow onto the turbine wheel.
  • Flow cross section are adapted to an operating range of the exhaust gas turbocharger, such that in the respective operating ranges of the exhaust gas turbocharger
  • the first plurality of guide vanes is arranged immovably.
  • the first plurality of the guide vanes may be arranged adapted to an installation situation of the exhaust gas turbocharger upstream of the guide vane ring or downstream of the vane ring, so that a suitable positioning of an adjusting mechanism of the
  • Vanes and the second plurality of vanes at their in a first
  • the exhaust gas turbocharger according to the invention is predestined for especially small
  • inventive exhaust gas turbocharger equipped motor vehicle can be achieved, but also a reduction in fuel consumption can be achieved.
  • FIG. 1 shows a section through an exhaust gas guide section of a turbine of a
  • FIG. 3 shows a section through an exhaust gas guide section of a turbine of an exhaust gas turbocharger according to the invention
  • FIG. 4 shows a detail of a section through an exhaust gas guide section of FIG
  • Fig. 6a is a detail of a development of a plan view of the
  • Fig. 6b a detail of a development of a plan view of the guide gem. Fig. 5 in a second position and
  • Fig. 6c a detail of a development of a plan view of the guide gem. Fig. 5 in a third position.
  • a flow-through exhaust-gas guide section 2, shown in FIG. 1, of a turbine of an exhaust-gas turbocharger 1 according to the prior art in a first variant is in an exhaust-gas tract of an internal combustion engine, not shown in more detail Gasoline engine or a diesel engine is provided.
  • the exhaust gas turbocharger 1 further includes a non-illustrated throughflow fresh air guide portion and a bearing portion, not shown, which is arranged in a non-illustrated intake tract of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas turbocharger 1 has a running gear 3, which comprises a not-shown compressor wheel for sucking and compressing combustion air, a turbine wheel 4 for expansion of exhaust gas and a compressor wheel with the turbine wheel 4 rotatably connecting shaft 5 with a rotation axis 6.
  • the shaft 5 is rotatably mounted in the bearing portion of the exhaust gas turbocharger 1, which is positioned between the air guide portion and the exhaust gas guide portion 2.
  • a non-illustrated inlet channel in the exhaust gas guide section 2 is formed for the entry of a fluid flow.
  • it can be assumed that it is in a combination of the exhaust gas turbocharger with an internal combustion engine, in particular a
  • Reciprocating piston engine in which fluid is exhaust gas, that is a combusted air-fuel mixture of the internal combustion engine.
  • the inlet channel is used to condition the exhaust gas, which in the operation of the
  • the turbine wheel 4 is set in a rotating motion. With the help of the shaft 5, the compressor wheel is also rotated, so that it
  • the spiral channel 7 is formed as a connecting channel between the inlet channel, not shown, and an inflow channel 8, which is positioned downstream of the spiral channel 7.
  • a wheel chamber 9 is arranged in the exhaust gas guide section 2, in which the turbine wheel 4 is rotatably received. Downstream of the wheel chamber 9, the exhaust gas guide section 2 has an outlet channel 10 for
  • the wheel chamber 9 has a turbine wheel 4 enveloping chamber contour 1 1.
  • a longitudinal axis 12 of the chamber contour 11 is formed coaxially with the axis of rotation 6.
  • the chamber contour 11 is cylindrical in a first contour region 14, wherein in the flow direction according to the flow arrow 13 a to the first
  • Longitudinal axis 12 is approximately concave.
  • Longitudinal axis 12 is approximately concave.
  • a further contour region which is adjacent to the second contour region 15 in the direction of the flow arrow 13
  • the chamber contour 11 is repeatedly cylindrical
  • the chamber contour 11 has a predominantly, with reference to the longitudinal axis 12, concave first contour region 14. The adjacent to the first contour region 14
  • formed second contour region 15 has a cylindrically shaped contour.
  • An exhaust gas turbocharger 1 according to the invention is designed according to FIG. 3.
  • the wheel chamber 9 has a chamber contour 11 with a first contour region 14 and a second contour region 15. Relative to the longitudinal axis 12, the chamber contour 11 in the first contour region 14 has an approximately concave contour and in the second contour region 15, which is formed axially adjacent to the first contour region 14, formed an approximately convex contour axially adjacent to the approximately concave contour. Due to this chamber contour 11 a double change of the flow direction 13 of the exhaust gas is forced, whereby an increase in efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 can be achieved.
  • the inflow channel 8 upstream of the wheel chamber 9 has a first flow axis 16 arranged parallel to the axis of rotation 6 or to the longitudinal axis 12, so that upstream of the wheel chamber 9 the exhaust gas is aligned with the turbine wheel 4 upstream
  • Wheel chamber 9 is impressed, whereby the turbine 4 is axially, ie in the direction of its axis of rotation 6 is flowed through by the exhaust gas.
  • the turbine 4 is axially, ie in the direction of its axis of rotation 6 is flowed through by the exhaust gas.
  • Exhaust gas guide section 2 of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention flowing fluid from the inflow channel 8 a two-time change of the fluid in Area of the wheel chamber 9 imprinted.
  • a wheel contour 18 of the turbine wheel 4 is in the form of an envelope of the
  • Turbine wheel 4 formed corresponding to the chamber contour 11.
  • an outer contour 19 of the turbine wheel 4 is formed so that a plurality of vanes 20 of the turbine wheel at its the chamber contour 11th
  • the chamber contour 1 is formed accordingly, wherein between the chamber contour 11 and the outer edges 21, a movement gap for free rotation movement of the turbine wheel 4 is formed.
  • a further embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention is gem.
  • Fig. 4 is formed. So that at low loads and low speeds of the
  • the exhaust gas is additionally conditioned by means of a guide 22, which in
  • Exhaust passage section 2 in the inflow passage 8, comprising a first plurality of vanes 23, is arranged.
  • the guide 22 is annular, extending over a full largest circumference of the turbine wheel 4 extending.
  • the first plurality of guide vanes 23 is arranged immovably in the inflow channel 8. With the aid of the first plurality of guide vanes 23, a change in direction can be imparted to the fluid.
  • the guide 22 further comprises a rotatable about the rotation axis 6
  • Leitschaufelring 24 with a second plurality of vanes 25.
  • the Leitschaufelring 24 is positioned downstream of the first plurality of vanes 23 in the inflow channel 8 movable. With the help of the vane ring 24, the fluid is another
  • the first plurality of vanes 23 are disposed downstream of the vane ring 24. That is, the first plurality of vanes 23 are positioned between the wheel chamber 9 and the rotatable vane ring 24.
  • FIG. 5 shows in a detail of a development of a top view of the guide 22, the guide 22 with the first plurality of vanes 23 and the rotatable vane ring 24 with the second plurality of vanes 25, wherein the rotatable vane ring 24 has a first setting position. In this position is It can be seen that in this embodiment, the first plurality of vanes 23 and the second plurality of the vanes 25 at their, in this first setting position of the rotatable vane ring 24, opposite end surfaces, a first end face 26 of the first plurality of vanes 23 and a second end face 27th the second plurality of vanes 25, are formed congruent.
  • the vane ring 24 is rotatable in the direction of the rotary arrow 28.
  • FIGS. 6a to 6c show different setting positions of the guide vane ring 24.
  • FIG. 6 a shows the first setting position according to FIG. Fig. 5. This first control position is set in an operation of the exhaust gas turbocharger 1 in conjunction with an internal combustion engine, in particular in the full load range of the internal combustion engine, as in
  • the second setting position shown in FIG. 6b is preferably to be set in the middle load range of the internal combustion engine, whereas in the lower one in particular
  • Load range of the internal combustion engine preferably according to a third adjustment position.
  • Fig. 6c of the vane ring 24 is set.
  • the guide vane ring 24 can not occupy exclusively the three mentioned setting positions, but that the guide vane ring 24 is rotatable about the rotation axis 6 over a rotation range of 360 °.
  • the guide blade ring 24 is adjustable according to the load range of the internal combustion engine and thus an operating range of the exhaust gas turbocharger 1, so that in each operating range an optimized efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 can be achieved.

Abstract

The invention relates to a turbocharger comprising an exhaust gas conduit section (2) through which a fluid can flow, and a turbine wheel (4) that is rotatably accommodated in a turbine wheel chamber (9) of the exhaust gas conduit section (2) by means of a shaft (5) having an axis of rotation (6). The exhaust gas conduit section (2) includes an intake duct to admit a fluid current into the exhaust gas conduit section (2), a helical duct (7) downstream of the intake duct to condition the fluid current, an inflow duct (8) between the helical duct (7) and the turbine wheel chamber (9), and a discharge duct (10) downstream of the turbine wheel chamber (9) to discharge the fluid current from the exhaust gas conduit section (2). The turbine wheel chamber (9) has a chamber contour (11) which surrounds the turbine wheel (4) and the longitudinal axis (12) of which is coaxial with the axis of rotation (6). According to the invention, the chamber contour (11) includes an approximately concave contour in a first contour region (14) of the turbine wheel chamber (9), concave being in relation to the longitudinal axis (12), and an approximately convex contour, which axially adjoins the approximately concave contour, in a second contour region (15) axially adjoining the first contour region (14).

Description

Abgasturbolader  turbocharger
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. The invention relates to an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
Aus der Patentschrift EP 1 334 262 B1 ist ein Abgasturbolader bekannt, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem mit Hilfe einer Welle mit einer Drehachse in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommenen Turbinenrad. Der Abgasführungsabschnitt weist einen Einströmkanal zum Eintritt einer Fluidströmung in den Abgasführungsabschnitt, einen stromab des Einströmkanals positionierten Spiralkanal zur Konditionierung der Fluidströmung und einen stromab des Spiralkanals und stromauf der Radkammer positionierten Zuströmkanal sowie einem stromab der Radkammer ausgebildeten Austrittskanal zum Austritt der Fluidströmung aus dem Abgasführungsabschnitt auf. Die Radkammer weist eine das Turbinenrad An exhaust gas turbocharger is known from patent EP 1 334 262 B1, with a flow-through exhaust gas guide section and a turbine wheel which is rotatably received by means of a shaft with a rotation axis in a wheel chamber of the exhaust gas guide section. The exhaust guide section has an inflow passage for entering a fluid flow into the exhaust guide section, a spiral passage positioned downstream of the inflow passage for conditioning the fluid flow, and an inflow passage positioned downstream of the scroll passage and upstream of the wheel chamber and an exit passage formed downstream of the wheel chamber for exiting the fluid flow from the exhaust passage section. The wheel chamber has a turbine wheel
umhüllende Kammerkontur mit einer zur Drehachse des Turbinenrades koaxialen enveloping chamber contour with a coaxial to the axis of rotation of the turbine wheel
Längsachse auf. Eine Unterteilung der Kammerkontur in verschiedene geometrische Formen aufweisende Bereiche ergibt zylindrisch ausgeprägte Konturbereiche und einen näherungsweise konkav ausgebildeten Konturbereich, welcher zwischen den Longitudinal axis. A subdivision of the chamber contour into regions having different geometric shapes results in cylindrically pronounced contour regions and an approximately concave contour region which extends between the regions of the contour
zylinderförmigen Konturbereichen angeordnet ist. cylindrical contour regions is arranged.
Mit Hilfe dieser typischen Kammerkontur ist eine üblicherweise einmalige Änderung einer Strömungsrichtung der Fluidströmung von dem Zuströmkanal über die Radkammer in den Austrittskanal erzielbar. Es ergibt sich mit Hilfe dieser Radkammer ausgehend von radialen Strömungsrichtung eine axiale Strömungsrichtung. Sofern, wie ebenfalls aus der Patentschrift hervorgeht, eine Anströmung des Turbinenrades vom Radrücken her erfolgt, ist üblicherweise ebenfalls eine nur einmalige Änderung der Strömungsrichtung, ausgehend von einer so genannten halbaxialen Strömungsrichtung in eine axiale With the help of this typical chamber contour, a usually unique change of a flow direction of the fluid flow from the inflow channel via the wheel chamber into the outlet channel can be achieved. It results with the help of this wheel chamber, starting from the radial flow direction, an axial flow direction. If, as is also apparent from the patent, an inflow of the turbine wheel takes place from the Radrücken ago, is usually also only a single change in the flow direction, starting from a so-called semi-axial flow direction in an axial
Strömungsrichtung realisiert. Flow direction realized.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Abgasturbolader bereitzustellen, welcher einen verbesserten Turbinenwirkungsgrad und demzufolge eine erhöhte Abgasturboladerleistung bei gleichzeitig nur geringen konstruktiven Änderungen aufweist. The object of the invention is to provide an exhaust-gas turbocharger which has an improved turbine efficiency and consequently an increased turbine efficiency Has exhaust gas turbocharger performance with only minor design changes.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des This object is achieved by an exhaust gas turbocharger with the characteristics of
Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Patent claim 1 solved. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Der Erfindung liegt ein Abgasturbolader zugrunde, dessen Kammerkontur in einem ersten Konturbereich der Radkammer bezogen auf eine Längsachse eine näherungsweise konkave Kontur und in einem zweiten Konturbereich, welcher axial an den ersten The invention is based on an exhaust gas turbocharger, whose chamber contour in a first contour region of the wheel chamber with respect to a longitudinal axis an approximately concave contour and in a second contour region, which axially to the first
Konturbereich anschließend ausgebildet ist, eine an die näherungsweise konkave Kontur axial anschließende näherungsweise konvexe Kontur aufweist. Der Vorteil dieser Contour area is then formed, an axially adjacent to the approximately concave contour has approximately convex contour. The advantage of this
Kammerkontur ist, dass der Fluidströmung in Strömungsrichtung, unabhängig von einer Strömungsrichtung im Bereich eines Radeintritts, das heißt unabhängig von einer Positionierung des Zuströmkanals, mindestens eine erste Änderung der Chamber contour is that the fluid flow in the flow direction, regardless of a flow direction in the region of a Radeintritts, that is, regardless of a positioning of the inflow, at least a first change of
Strömungsrichtung und eine zweite Änderung der Strömungsrichtung im Bereich der Radkammer aufprägbar ist. Grundsätzlich gilt, dass zum Einen mit größer werdendem Strömungsweg im Bereich der Radkammer, d.h. im Turbinenrad, und zum Anderen unter Ausbildung eines Dralls eine größere Abgasturboladerleistung erzielbar ist. Aufgrund der mindestens zweimaligen Änderung der Strömungsrichtung der Fluidströmung in der Radkammer und dementsprechend im Turbinenrad ist ein gegenüber einer einmaligen Änderung der Strömungsrichtung stärker ausgebildeter Drall und ein längerer Flow direction and a second change in the flow direction in the wheel chamber can be impressed. In principle, on the one hand, as the flow path in the area of the wheel chamber, i. in the turbine wheel, and on the other hand to form a swirl a larger exhaust gas turbocharger performance can be achieved. Due to the at least two changes in the flow direction of the fluid flow in the wheel chamber and, accordingly, in the turbine wheel, a swirl which is stronger than a one-time change in the flow direction is longer and a longer one
Strömungsweg erwirkt. Flow path obtained.
Dies führt zu einer Steigerung des Turbinenwirkungsgrades und einer Erhöhung der Abgasturboladerleistung. Ein diesem Vorteil zugrunde liegender Effekt bei einer This leads to an increase in the turbine efficiency and an increase in the exhaust gas turbocharger performance. An advantage underlying this advantage in a
Kombination des Abgasturboladers mit einer Brennkraftmaschine ist eine Reduzierung einer Kraftstoffemission aufgrund geringerer Kraftstoffmenge bei gleichem Drehmoment und/oder gleicher Leistung einer Brennkraftmaschine. Combination of the exhaust gas turbocharger with an internal combustion engine is a reduction of fuel emission due to lower fuel quantity at the same torque and / or the same power of an internal combustion engine.
Ein weiterer Vorteil ist eine Verkleinerung der Radkammer in ihrer radialen Ausdehnung und somit eine Verkleinerung eines Turbinengehäuses, da bei gleicher Another advantage is a reduction of the wheel chamber in its radial extent and thus a reduction of a turbine housing, since at the same
Abgasturboladerleistung aufgrund der Steigerung der Abgasturboladerleistung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ein Durchmesser des Turbinenrades reduziert werden kann. Dies führt zu einer Reduzierung des Gewichtes des Abgasturboladers, wodurch in Kombination mit einer Brennkraftmaschine eine weitere Reduzierung der Kraftstoffemission erreicht werden kann. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers weist ein Zuströmkanal stromauf der Radkammer eine zur Drehachse parallel angeordnete erste Exhaust gas turbocharger performance due to the increase in exhaust gas turbocharger performance of the exhaust gas turbocharger invention, a diameter of the turbine wheel can be reduced. This leads to a reduction of the weight of the exhaust gas turbocharger, whereby in combination with an internal combustion engine, a further reduction of the fuel emission can be achieved. In one embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention, an inflow channel upstream of the wheel chamber has a first arranged parallel to the axis of rotation
Strömungsachse zur axialen Ausrichtung der Fluidströmung auf. Dadurch, dass der Zuströmkanal eine parallel zur Drehachse angeordnete erste Strömungsachse aufweist, ist das Turbinenrad ausgehend vom Zuströmkanal nicht nur, wie bei einer halbaxialen Anströmung realisiert halbaxial angeströmt, sondern die Fluidströmung weist eine ausgeprägte axiale Anströmung des Turbinenrades auf. Dadurch ist eine weitere Flow axis for axial alignment of the fluid flow. Due to the fact that the inflow channel has a first flow axis arranged parallel to the axis of rotation, the turbine wheel, starting from the inflow channel, is not only flowed through in a semi-axial manner, as in a semi-axial inflow, but the fluid flow has a pronounced axial inflow of the turbine wheel. This is another
Steigerung des Dralls der Fluidströmung erzielbar, so dass eine Steigerung der Increasing the swirl of the fluid flow achievable, so that an increase in
Abgasturboladerleistung realisierbar ist. Exhaust gas turbocharger performance is feasible.
Eine zusätzliche Steigerung des Turbinenwirkungsgrades ist dadurch erzielbar, dass der Austrittskanal stromab der Radkammer eine mit der Drehachse koaxiale zweite Strömungsachse zur axialen Ausrichtung der Fluidströmung aufweist. Somit ist eine Kombination einer Axialturbine und einer Radialturbine erreichbar, wobei die An additional increase in the turbine efficiency can be achieved in that the outlet channel downstream of the wheel chamber has a coaxial with the axis of rotation second flow axis for axial alignment of the fluid flow. Thus, a combination of an axial turbine and a radial turbine can be achieved, wherein the
Fluidströmung in axialer Richtung in das entsprechend ausgebildete Turbinenrad bei einem großen Umfangsradius eintreten kann und das Turbinenrad, aufgrund der radialen Umlenkung im Turbinenrad, bei einem kleineren Radius als dem Umfangsradius das Turbinenrad verlassen kann. Fluid flow in the axial direction can occur in the correspondingly formed turbine wheel at a large circumferential radius and the turbine wheel, due to the radial deflection in the turbine wheel, can leave the turbine wheel at a smaller radius than the circumferential radius.
Dadurch, dass die Fluidströmung eine zweifache Umlenkung im erfindungsgemäßen Abgasturbolader erfahren kann, ist es möglich einen großen Drall in Umfangsrichtung mit einer kleinen Umfangsgeschwindigkeit an einem Ausritt aus dem Turbinenrad zu kombinieren. Characterized in that the fluid flow can undergo a double deflection in the exhaust gas turbocharger according to the invention, it is possible to combine a large swirl in the circumferential direction with a small peripheral speed on a ride out of the turbine wheel.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers weist das Turbinenrad vorteilhafterweise eine in Form einer Umhüllenden zur Kammerkontur korrespondierende Radkontur auf, wobei ein Minimalspalt zwischen der Kammerkontur und der Umhüllenden zur reibungsfreien Rotation des Turbinenrades ausgebildet ist. Je kleiner dieser Minimalspalt ist, desto höhere Wirkungsgrade des Abgasturboladers sind erzielbar. In a further embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention, the turbine wheel advantageously has a wheel contour corresponding to the chamber contour in the form of an envelope, a minimum gap being formed between the chamber contour and the envelope for the friction-free rotation of the turbine wheel. The smaller this minimum gap, the higher efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung ist im Zuströmkanal eine strömungsrichtungsändernde Leiteinrichtung mit einer ersten Mehrzahl von Leitschaufeln angeordnet. Mit Hilfe dieser Leiteinrichtung ist eine weitere Richtungsänderung der Abgasströmung und somit ein Drall der Abgasströmung aufprägbar, wodurch eine weitere Wirkungsgradsteigerung des Abgasturboladers erzielbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Leiteinrichtung einen um die Drehachse rotierbaren Leitschaufelring mit einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln auf. Der rotierbare Leitschaufelring ist zur Änderung eines effektiven Strömungsquerschnitts der Fluidströmung auf das Turbinenrad vorgesehen. Somit kann der effektive In a further embodiment, a flow direction-changing guide device with a first plurality of guide vanes is arranged in the inflow channel. With the help of this guide is a further change in direction of the exhaust gas flow and thus a swirl of the exhaust gas flow aufprägbar, whereby a further increase in efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved. In a further embodiment, the guide device has a guide vane ring rotatable about the rotation axis and having a second plurality of guide vanes. The rotatable vane ring is provided to change an effective flow area of the fluid flow onto the turbine wheel. Thus, the effective
Strömungsquerschnitt einem Betriebsbereich des Abgasturboladers angepasst werden, derart, dass in den jeweiligen Betriebsbereichen des Abgasturboladers ein Flow cross section are adapted to an operating range of the exhaust gas turbocharger, such that in the respective operating ranges of the exhaust gas turbocharger
größtmöglicher Wirkungsgrad des Abgasturboladers erzielbar ist. Das bedeutet, dass ein großer Druck stromauf des Turbinenrades bei gleichzeitig kleinen Fluidmassen erreicht werden kann, wodurch eine Leistungssteigerung des Abgasturboladers realisiert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Mehrzahl von Leitschaufeln unbewegbar angeordnet. highest possible efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved. This means that a large pressure upstream of the turbine wheel can be achieved with simultaneously small masses of fluid, whereby an increase in output of the exhaust gas turbocharger can be realized. In an advantageous embodiment, the first plurality of guide vanes is arranged immovably.
Die erste Mehrzahl der Leitschaufeln kann einer Einbausituation des Abgasturboladers stromauf des Leitschaufelrings oder stromab des Leitschaufelrings angepasst angeordnet sein, so dass eine geeignete Positionierung eines Verstellmechanismus des The first plurality of the guide vanes may be arranged adapted to an installation situation of the exhaust gas turbocharger upstream of the guide vane ring or downstream of the vane ring, so that a suitable positioning of an adjusting mechanism of the
Leitschaufelringes zu berücksichtigen ist. Guide vane ring is to be considered.
Vorteilhafterweise sind zur Reduzierung von Strömungsverlusten und somit zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers die erste Mehrzahl von Advantageously, to reduce flow losses and thus to further increase the efficiency of the exhaust gas turbocharger, the first plurality of
Leitschaufeln und die zweite Mehrzahl der Leitschaufeln an ihren in einer ersten Vanes and the second plurality of vanes at their in a first
Stellposition einander gegenüberliegenden Endflächen kongruent ausgebildet. Stellposition formed opposite end surfaces congruent.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader ist prädestiniert für insbesondere kleine The exhaust gas turbocharger according to the invention is predestined for especially small
Turbinenraddurchmesser, so dass ein Gewicht des Laufzeugs, welcher dem Verbund des Verdichterrades, des Turbinenrades und der Welle entspricht, im Vergleich zu Turbinenraddurchmesser, so that a weight of the running gear, which corresponds to the composite of the compressor wheel, the turbine wheel and the shaft, compared to
Abgasturboladern gemäß dem Stand der Technik bei gleicher Leistungsfähigkeit reduzierbar ist, so dass bei gleicher Endleistung ein wesentlich verbessertes Exhaust gas turbochargers according to the prior art can be reduced with the same performance, so that at the same end performance a much improved
Ansprechverhalten infolge einer Reduzierung eines Massenträgheitsmomentes des Laufzeugs erzielbar ist. Dies führt zu einer Reduzierung des so genannten und bekannten „Turbolochs", sodass nicht nur eine verbesserte Beschleunigung eines mit dem Response as a result of a reduction of a moment of inertia of the running tool is achievable. This leads to a reduction of the so-called and known "turbo lag", so not only an improved acceleration of the with the
erfindungsgemäßen Abgasturbolader ausgerüsteten Kraftfahrzeugs erzielbar ist, sondern ebenso eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden kann. inventive exhaust gas turbocharger equipped motor vehicle can be achieved, but also a reduction in fuel consumption can be achieved.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features mentioned above in the description and
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Feature combinations as well as those mentioned below in the figure description and / or features and feature combinations shown alone in the figures are not only in the combination given, but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Combinations or alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in The drawing shows in
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Abgasführungsabschnitt einer Turbine eines 1 shows a section through an exhaust gas guide section of a turbine of a
Abgasturboladers gemäß dem Stand der Technik in einer ersten Variante,  Exhaust gas turbocharger according to the prior art in a first variant,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Abgasführungsabschnitt einer Turbine eines 2 shows a section through an exhaust gas guide section of a turbine of a
Abgasturboladers gemäß dem Stand der Technik in einer zweiten  Exhaust gas turbocharger according to the prior art in a second
Variante,  Variant,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Abgasführungsabschnitt einer Turbine eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, 3 shows a section through an exhaust gas guide section of a turbine of an exhaust gas turbocharger according to the invention,
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Schnitts durch einen Abgasführungsabschnitt einer 4 shows a detail of a section through an exhaust gas guide section of FIG
Turbine des erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit einer Leiteinrichtung,  Turbine of the exhaust gas turbocharger according to the invention with a guide,
Fig. 5 in einer Abwicklung einen Ausschnitt einer Draufsicht auf die Fig. 5 in a development a section of a plan view of the
Leiteinrichtung gem. Fig. 4,  Guide device acc. 4,
Fig. 6a einen Ausschnitt einer Abwicklung einer Draufsicht auf die Fig. 6a is a detail of a development of a plan view of the
Leiteinrichtung gem. Fig. 5 in einer ersten Stellung,  Guide device acc. 5 in a first position,
Fig. 6b einen Ausschnitt einer Abwicklung einer Draufsicht auf die Leiteinrichtung gem. Fig. 5 in einer zweiten Stellung und Fig. 6b a detail of a development of a plan view of the guide gem. Fig. 5 in a second position and
Fig. 6c einen Ausschnitt einer Abwicklung einer Draufsicht auf die Leiteinrichtung gem. Fig. 5 in einer dritten Stellung. Fig. 6c a detail of a development of a plan view of the guide gem. Fig. 5 in a third position.
Ein in Fig. 1 dargestellter durchströmbarer Abgasführungsabschnitt 2 einer Turbine eines Abgasturboladers 1 gemäß dem Stand der Technik in einer ersten Variante ist in einem Abgastrakt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine, bei der es sich um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt, vorgesehen. Der Abgasturbolader 1 weist weiterhin einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt und einen nicht näher dargestellten Lagerabschnitt auf, welcher in einem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist. A flow-through exhaust-gas guide section 2, shown in FIG. 1, of a turbine of an exhaust-gas turbocharger 1 according to the prior art in a first variant is in an exhaust-gas tract of an internal combustion engine, not shown in more detail Gasoline engine or a diesel engine is provided. The exhaust gas turbocharger 1 further includes a non-illustrated throughflow fresh air guide portion and a bearing portion, not shown, which is arranged in a non-illustrated intake tract of the internal combustion engine.
Der Abgasturbolader 1 weist ein Laufzeug 3 auf, welches ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 4 zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad mit dem Turbinenrad 4 drehfest verbindende Welle 5 mit einer Drehachse 6 umfasst. Die Welle 5 ist im Lagerabschnitt des Abgasturboladers 1 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt und dem Abgasführungsabschnitt 2 positioniert ist. The exhaust gas turbocharger 1 has a running gear 3, which comprises a not-shown compressor wheel for sucking and compressing combustion air, a turbine wheel 4 for expansion of exhaust gas and a compressor wheel with the turbine wheel 4 rotatably connecting shaft 5 with a rotation axis 6. The shaft 5 is rotatably mounted in the bearing portion of the exhaust gas turbocharger 1, which is positioned between the air guide portion and the exhaust gas guide portion 2.
Zur Einströmung des Abgases in den Abgasführungsabschnitt 2 ist ein nicht näher dargestellter Eintrittskanal im Abgasführungsabschnitt 2 zum Eintritt einer Fluidströmung ausgebildet. Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass es sich bei einer Kombination des Abgasturboladers mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer For the inflow of the exhaust gas into the exhaust gas guide section 2, a non-illustrated inlet channel in the exhaust gas guide section 2 is formed for the entry of a fluid flow. In general, it can be assumed that it is in a combination of the exhaust gas turbocharger with an internal combustion engine, in particular a
Hubkolbenmaschine, bei dem Fluid um Abgas, das heißt ein verbranntes Luft- Kraftstoffgemisch der Brennkraftmaschine handelt. Reciprocating piston engine in which fluid is exhaust gas, that is a combusted air-fuel mixture of the internal combustion engine.
Der Eintrittskanal dient zur Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der The inlet channel is used to condition the exhaust gas, which in the operation of the
Brennkraftmaschine das Turbinenrad 4 in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle 5 wird das Verdichterrad ebenfalls in Rotation versetzt wird, so dass es Internal combustion engine, the turbine wheel 4 is set in a rotating motion. With the help of the shaft 5, the compressor wheel is also rotated, so that it
Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet. Suction and compressed combustion air.
Stromab des Eintrittskanals ist im Abgasführungsabschnitt 2 ein Spiralkanal 7 Downstream of the inlet channel is in the exhaust gas guide section 2, a spiral channel. 7
angeordnet, welcher zur Bereitstellung einer rotationssymmetrischen Strömung dient. Des Weiteren ist der Spiralkanal 7 als Verbindungskanal zwischen dem nicht näher dargestellten Eintrittskanal und einem Zuströmkanal 8, welcher stromab des Spiralkanals 7 positioniert ist, ausgebildet. arranged, which serves to provide a rotationally symmetrical flow. Furthermore, the spiral channel 7 is formed as a connecting channel between the inlet channel, not shown, and an inflow channel 8, which is positioned downstream of the spiral channel 7.
Stromab des Zuströmkanals 8 ist eine Radkammer 9 im Abgasführungsabschnitt 2 angeordnet, in welcher das Turbinenrad 4 drehbar aufgenommen ist. Stromab der Radkammer 9 weist der Abgasführungsabschnitt 2 einen Austrittskanal 10 zum Downstream of the inflow channel 8, a wheel chamber 9 is arranged in the exhaust gas guide section 2, in which the turbine wheel 4 is rotatably received. Downstream of the wheel chamber 9, the exhaust gas guide section 2 has an outlet channel 10 for
Entweichen des Abgases aus dem Abgasführungsabschnitt 2 auf. Die Radkammer 9 weist eine das Turbinenrad 4 umhüllende Kammerkontur 1 1 auf. Eine Längsachse 12 der Kammerkontur 11 ist koaxial mit der Drehachse 6 ausgebildet. Die Kammerkontur 11 ist in einem ersten Konturbereich 14 zylinderförmig ausgebildet, wobei in Strömungsrichtung gemäß des Strömungspfeils 13 ein an den ersten Escape of the exhaust gas from the exhaust gas guide section 2. The wheel chamber 9 has a turbine wheel 4 enveloping chamber contour 1 1. A longitudinal axis 12 of the chamber contour 11 is formed coaxially with the axis of rotation 6. The chamber contour 11 is cylindrical in a first contour region 14, wherein in the flow direction according to the flow arrow 13 a to the first
Konturbereich 14 angrenzender zweiter Konturbereich 15 in Bezugnahme zur Contour region 14 adjacent second contour region 15 with respect to
Längsachse 12 näherungsweise konkav ausgebildet ist. In einem weiteren Konturbereich, welcher an den zweiten Konturbereich 15 in Richtung des Strömungspfeils 13 Longitudinal axis 12 is approximately concave. In a further contour region, which is adjacent to the second contour region 15 in the direction of the flow arrow 13
angrenzend ausgebildet ist, ist die Kammerkontur 11 wiederholt zylinderförmig is formed adjacent, the chamber contour 11 is repeatedly cylindrical
ausgebildet. Gemäß dieser Kammerkontur 11 ist dem Strömungsfluid eine einmalige Änderung der Strömungsrichtung aufgeprägt. educated. According to this chamber contour 11, the flow fluid is imparted a unique change in the flow direction.
In einer zweiten Variante des Standes der Technik gem. Fig. 2 weist die Kammerkontur 11 einen überwiegend, unter Bezugnahme zur Längsachse 12, konkav ausgebildeten ersten Konturbereich 14 auf. Der an den ersten Konturbereich 14 angrenzend In a second variant of the prior art acc. 2, the chamber contour 11 has a predominantly, with reference to the longitudinal axis 12, concave first contour region 14. The adjacent to the first contour region 14
ausgebildete zweite Konturbereich 15 weist eine zylinderförmig ausgebildete Kontur auf. formed second contour region 15 has a cylindrically shaped contour.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 ist gemäß Fig. 3 ausgebildet. Die Radkammer 9 weist eine Kammerkontur 11 mit einem ersten Konturbereich 14 und einem zweiten Konturbereich 15 auf. Bezogen auf die Längsachse 12 ist die Kammerkontur 11 im ersten Konturbereich 14 eine näherungsweise konkave Kontur aufweisend und im zweiten Konturbereich 15, welcher axial an den ersten Konturbereich 14 anschließend ausgebildet ist, eine an die näherungsweise konkave Kontur axial anschließende näherungsweise konvexe Kontur aufweisend ausgebildet. Aufgrund dieser Kammerkontur 11 ist eine zweimalige Änderung der Strömungsrichtung 13 des Abgases erzwungen, wodurch eine Wirkungsgradsteigerung des Abgasturboladers 1 erzielbar ist. An exhaust gas turbocharger 1 according to the invention is designed according to FIG. 3. The wheel chamber 9 has a chamber contour 11 with a first contour region 14 and a second contour region 15. Relative to the longitudinal axis 12, the chamber contour 11 in the first contour region 14 has an approximately concave contour and in the second contour region 15, which is formed axially adjacent to the first contour region 14, formed an approximately convex contour axially adjacent to the approximately concave contour. Due to this chamber contour 11 a double change of the flow direction 13 of the exhaust gas is forced, whereby an increase in efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 can be achieved.
Der Zuströmkanal 8 stromauf der Radkammer 9 weist eine zur Drehachse 6, bzw. zur Längsachse 12, parallel angeordnete erste Strömungsachse 16 auf, so dass stromauf der Radkammer 9 dem Abgas eine Ausrichtung auf das Turbinenrad 4 stromauf der The inflow channel 8 upstream of the wheel chamber 9 has a first flow axis 16 arranged parallel to the axis of rotation 6 or to the longitudinal axis 12, so that upstream of the wheel chamber 9 the exhaust gas is aligned with the turbine wheel 4 upstream
Radkammer 9 aufgeprägt wird, wodurch das Turbinenrad 4 axial, sprich in Richtung seiner Drehachse 6 vom Abgas angeströmt wird. Mit anderen Worten ist durch die parallel angeordnete Strömungsachse 16 eine einer Axialturbine entsprechenden Wheel chamber 9 is impressed, whereby the turbine 4 is axially, ie in the direction of its axis of rotation 6 is flowed through by the exhaust gas. In other words, due to the parallel flow axis 16, one corresponding to an axial turbine
Anströmung des Turbinenrades 4 ermöglicht. Flow of the turbine wheel 4 allows.
Der Austrittskanal 10, welcher stromab der Radkammer 9 im Abgasführungsabschnitt 2 angeordnet ist, weist eine mit der Drehachse 6 koaxial ausgebildete zweite The outlet channel 10, which is arranged downstream of the wheel chamber 9 in the exhaust gas guide section 2, has a coaxially formed with the axis of rotation 6 second
Strömungsachse 17 zur axialen Ausrichtung des Abgases auf. Damit ist dem den Flow axis 17 for the axial alignment of the exhaust gas. This is the the
Abgasführungsabschnitt 2 des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 durchströmenden Fluid ausgehend von dem Zuströmkanal 8 eine zweimalige Änderung des Fluids im Bereich der Radkammer 9 aufgeprägt. Exhaust gas guide section 2 of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention flowing fluid from the inflow channel 8 a two-time change of the fluid in Area of the wheel chamber 9 imprinted.
Eine Radkontur 18 des Turbinenrades 4 ist in Form einer Umhüllenden des A wheel contour 18 of the turbine wheel 4 is in the form of an envelope of the
Turbinenrades 4 korrespondierend zur Kammerkontur 11 ausgebildet. Mit anderen Worten ist eine Außenkontur 19 des Turbinenrades 4 so ausgebildet, das eine Mehrzahl von Radschaufeln 20 des Turbinenrades an ihren der Kammerkontur 11 Turbine wheel 4 formed corresponding to the chamber contour 11. In other words, an outer contour 19 of the turbine wheel 4 is formed so that a plurality of vanes 20 of the turbine wheel at its the chamber contour 11th
gegenüberliegenden Außenkanten 21 , der Kammerkontur 1 entsprechend ausgebildet ist, wobei zwischen der Kammerkontur 11 und den Außenkanten 21 ein Bewegungsspalt zur freien Rotationsbewegung des Turbinenrades 4 ausgebildet ist. opposite outer edges 21, the chamber contour 1 is formed accordingly, wherein between the chamber contour 11 and the outer edges 21, a movement gap for free rotation movement of the turbine wheel 4 is formed.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist gem. Fig. 4 ausgebildet. Damit sowohl bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen der A further embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention is gem. Fig. 4 is formed. So that at low loads and low speeds of the
Brennkraftmaschine als auch bei hohen Lasten und hohen Drehzahlen der Internal combustion engine as well as at high loads and high speeds of
Brennkraftmaschine ein größtmöglicher Abgasturboladerwirkungsgrad erreichbar ist, ist das Abgas zusätzlich mit Hilfe einer Leiteinrichtung 22 konditionierbar, welcher im Internal combustion engine the greatest possible exhaust gas turbocharger efficiency can be achieved, the exhaust gas is additionally conditioned by means of a guide 22, which in
Abgasführungsabschnitt 2 im Zuströmkanal 8, eine erste Mehrzahl von Leitschaufeln 23 umfassend, angeordnet ist. Die Leiteinrichtung 22 ist ringförmig, sich über einen vollständigen größten Umfang des Turbinenrades 4 erstreckend ausgebildet. Die erste Mehrzahl von Leitschaufeln 23 ist im Zuströmkanal 8 unbewegbar angeordnet. Mit Hilfe der ersten Mehrzahl von Leitschaufeln 23 ist dem Fluid eine Richtungsänderung aufprägbar. Exhaust passage section 2 in the inflow passage 8, comprising a first plurality of vanes 23, is arranged. The guide 22 is annular, extending over a full largest circumference of the turbine wheel 4 extending. The first plurality of guide vanes 23 is arranged immovably in the inflow channel 8. With the aid of the first plurality of guide vanes 23, a change in direction can be imparted to the fluid.
Die Leiteinrichtung 22 umfasst weiterhin einen um die Drehachse 6 rotierbaren The guide 22 further comprises a rotatable about the rotation axis 6
Leitschaufelring 24 mit einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 25. Der Leitschaufelring 24 ist stromab der ersten Mehrzahl von Leitschaufeln 23 im Zuströmkanal 8 bewegbar positioniert. Mit Hilfe des Leitschaufelrings 24 ist dem Fluid eine weitere Leitschaufelring 24 with a second plurality of vanes 25. The Leitschaufelring 24 is positioned downstream of the first plurality of vanes 23 in the inflow channel 8 movable. With the help of the vane ring 24, the fluid is another
Richtungsänderung aufprägbar. Change of direction imprintable.
In einem nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist die erste Mehrzahl der Leitschaufeln 23 stromab des Leitschaufelrings 24 angeordnet. Das heißt, die erste Mehrzahl von Leitschaufeln 23 ist zwischen der Radkammer 9 und dem rotierbaren Leitschaufelring 24 positioniert. In an alternative embodiment not shown, the first plurality of vanes 23 are disposed downstream of the vane ring 24. That is, the first plurality of vanes 23 are positioned between the wheel chamber 9 and the rotatable vane ring 24.
Fig. 5 zeigt in einem Ausschnitt aus einer Abwicklung einer Draufsicht der Leiteinrichtung 22 die Leiteinrichtung 22 mit der ersten Mehrzahl von Leitschaufeln 23 und dem rotierbaren Leitschaufelring 24 mit der zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 25, wobei der rotierbare Leitschaufelring 24 eine erste Stellposition aufweist. In dieser Stellposition ist erkennbar, dass in diesem Ausführungsbeispiel die erste Mehrzahl von Leitschaufeln 23 und die zweite Mehrzahl der Leitschaufeln 25 an ihren, in dieser ersten Stellposition des rotierbaren Leitschaufelrings 24, einander gegenüberliegenden Endflächen, eine erste Endfläche 26 der ersten Mehrzahl von Leitschaufeln 23 und eine zweite Endfläche 27 der zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 25, kongruent ausgebildet sind. Der Leitschaufelring 24 ist in Richtung des Drehpfeils 28 verdrehbar. 5 shows in a detail of a development of a top view of the guide 22, the guide 22 with the first plurality of vanes 23 and the rotatable vane ring 24 with the second plurality of vanes 25, wherein the rotatable vane ring 24 has a first setting position. In this position is It can be seen that in this embodiment, the first plurality of vanes 23 and the second plurality of the vanes 25 at their, in this first setting position of the rotatable vane ring 24, opposite end surfaces, a first end face 26 of the first plurality of vanes 23 and a second end face 27th the second plurality of vanes 25, are formed congruent. The vane ring 24 is rotatable in the direction of the rotary arrow 28.
In den Fig. 6a bis 6c sind unterschiedliche Stellpositionen des Leitschaufelrings 24 dargestellt. Fig. 6a zeigt die erste Stellposition gem. Fig. 5. Diese erste Stellposition ist bei einem Betrieb des Abgasturboladers 1 in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine insbesondere im Volllastbereich der Brennkraftmaschine einzustellen, da im FIGS. 6a to 6c show different setting positions of the guide vane ring 24. FIG. 6 a shows the first setting position according to FIG. Fig. 5. This first control position is set in an operation of the exhaust gas turbocharger 1 in conjunction with an internal combustion engine, in particular in the full load range of the internal combustion engine, as in
Volllastbereich ein Abgasmassendurchsatz seinen für die Brennkraftmaschine maximalen Wert erreicht. Die in Fig. 6b dargestellt zweite Stellposition ist im mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine bevorzugt einzustellen wohingegen insbesondere im unteren Full load range exhaust gas mass flow reaches its maximum value for the internal combustion engine. The second setting position shown in FIG. 6b is preferably to be set in the middle load range of the internal combustion engine, whereas in the lower one in particular
Lastbereich der Brennkraftmaschine bevorzugt eine dritte Stellposition gem. Fig. 6c des Leitschaufelrings 24 einzustellen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Leitschaufelring 24 nicht ausschließlich die drei genannten Stellpositionen einnehmen kann, sondern dass der Leitschaufelring 24 über einen Drehbereich von 360° um die Drehachse 6 verdrehbar ist. Das bedeutet, dass der Leitschaufelring 24 dem Lastbereich der Brennkraftmaschine und somit einem Betriebsbereich des Abgasturboladers 1 gemäß einstellbar ist, so dass in jedem Betriebsbereich ein optimierter Wirkungsgrad des Abgasturboladers 1 erzielbar ist. Load range of the internal combustion engine preferably according to a third adjustment position. Fig. 6c of the vane ring 24 is set. It should be noted that the guide vane ring 24 can not occupy exclusively the three mentioned setting positions, but that the guide vane ring 24 is rotatable about the rotation axis 6 over a rotation range of 360 °. This means that the guide blade ring 24 is adjustable according to the load range of the internal combustion engine and thus an operating range of the exhaust gas turbocharger 1, so that in each operating range an optimized efficiency of the exhaust gas turbocharger 1 can be achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Abgasturbolader mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (2) und einem mit Hilfe einer Welle (5) mit einer Drehachse (6) in einer Radkammer (9) des Abgasführungsabschnitts (2) drehbar aufgenommenen Turbinenrad (4), wobei der Abgasführungsabschnitt (2) einen Einströmkanal zum Eintritt einer 1. Exhaust gas turbocharger with a flow-through exhaust gas guide section (2) and with the aid of a shaft (5) with a rotation axis (6) in a wheel chamber (9) of the exhaust gas guide section (2) rotatably received turbine wheel (4), wherein the exhaust gas guide section (2) a Inflow channel for entry of a
Fluidströmung in den Abgasführungsabschnitt (2), einen stromab des  Fluid flow in the exhaust gas guide section (2), one downstream of the
Einströmkanals positionierten Spiralkanal (7) zur Konditionierung der  Inlet channel positioned spiral channel (7) for conditioning the
Fluidströmung und einen stromab des Spiralkanals (7) und stromauf der  Fluid flow and a downstream of the spiral channel (7) and upstream of the
Radkammer (9) positionierten Zuströmkanal (8) sowie einen stromab der  Wheel chamber (9) positioned inflow channel (8) and a downstream of the
Radkammer (9) ausgebildeten Austrittskanal (10) zum Austritt der Fluidströmung aus dem Abgasführungsabschnitt (2) aufweist, wobei die Radkammer (9) eine das Turbinenrad (4) umhüllende Kammerkontur (11 ) mit einer zur Drehachse (6) koaxialen Längsachse (12) aufweist,  Radkammer (9) formed outlet channel (10) for the outlet of the fluid flow from the exhaust gas guide section (2), wherein the wheel chamber (9) enclosing the turbine wheel (4) chamber contour (11) with a rotation axis (6) coaxial longitudinal axis (12) having,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kammerkontur (11 ) in einem ersten Konturbereich (14) der Radkammer (9) bezogen auf die Längsachse (12) eine näherungsweise konkave Kontur und in einem zweiten Konturbereich (15), welcher axial an den ersten Konturbereich (14) anschließend ausgebildet ist, eine an die näherungsweise konkave Kontur axial anschließende, näherungsweise konvexe Kontur aufweist.  the chamber contour (11) in a first contour region (14) of the wheel chamber (9) has an approximately concave contour relative to the longitudinal axis (12) and subsequently in a second contour region (15) which is formed axially adjacent to the first contour region (14), has an approximately concave contour to the approximately concave contour, approximately convex contour.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1 , 2. Exhaust gas turbocharger according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Zuströmkanal (8) stromauf der Radkammer (9) eine zur Drehachse (6) parallel angeordnete erste Strömungsachse (16) zur axialen Ausrichtung der  the inflow channel (8) upstream of the wheel chamber (9) has a first flow axis (16) arranged in parallel to the axis of rotation (6) for the axial alignment of the
Fluidströmung aufweist.  Having fluid flow.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, 3. Exhaust gas turbocharger according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittskanal (10) stromab der Radkammer (9) eine mit der Drehachse (6) koaxiale zweite Strömungsachse (17) zur axialen Ausrichtung der Fluidströmung aufweist. characterized in that the outlet channel (10) has, downstream of the wheel chamber (9), a second flow axis (17) coaxial with the axis of rotation (6) for axial alignment of the fluid flow.
4. Abgasturbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Turbinenrad (4) eine in Form einer Umhüllenden zur Kammerkontur (11 ) korrespondierende Radkontur (18) aufweist.  the turbine wheel (4) has a wheel contour (18) corresponding to the chamber contour (11) in the form of an envelope.
5. Abgasturbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
im Zuströmkanal (8) eine strömungsrichtungsändernde Leiteinrichtung (22) mit einer ersten Mehrzahl von Leitschaufeln (23) angeordnet ist.  a flow direction-changing guide device (22) with a first plurality of guide vanes (23) is arranged in the inflow channel (8).
6. Abgasturbolader nach Anspruch 5, 6. Exhaust gas turbocharger according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leiteinrichtung (22) einen um die Drehachse (6) rotierbaren Leitschaufelring (24) mit einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln (25) aufweist.  the guide device (22) has a guide blade ring (24) which is rotatable about the rotation axis (6) and has a second plurality of guide vanes (25).
7. Abgasturbolader nach Anspruch 5 oder 6, 7. Exhaust gas turbocharger according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Mehrzahl von Leitschaufeln (23) unbewegbar angeordnet sind.  the first plurality of vanes (23) are arranged immovably.
8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 5 bis 7, 8. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Mehrzahl der Leitschaufeln (23) stromauf des Leitschaufelrings (24) angeordnet ist.  the first plurality of vanes (23) are located upstream of the vane ring (24).
9. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 5 bis 7, 9. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Mehrzahl der Leitschaufeln (23) stromab des Leitschaufelrings (24) angeordnet ist.  the first plurality of vanes (23) are disposed downstream of the vane ring (24).
10. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 6 bis 9, 10. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 6 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Mehrzahl von Leitschaufeln (23) und die zweite Mehrzahl der  the first plurality of vanes (23) and the second plurality of
Leitschaufeln (25) an ihren in einer ersten Stellposition des Leitschaufelrings (24) einander gegenüberliegenden Endflächen (26, 27) kongruent ausgebildet sind. Guide vanes (25) at their in a first position of the guide vane ring (24) opposite end surfaces (26, 27) are formed congruent.
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