WO2017012686A1 - Turbine for a turbocharger of an internal combustion engine - Google Patents

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WO2017012686A1
WO2017012686A1 PCT/EP2016/001087 EP2016001087W WO2017012686A1 WO 2017012686 A1 WO2017012686 A1 WO 2017012686A1 EP 2016001087 W EP2016001087 W EP 2016001087W WO 2017012686 A1 WO2017012686 A1 WO 2017012686A1
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WO
WIPO (PCT)
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turbine
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
receiving space
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/001087
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German (de)
French (fr)
Inventor
Siegfried Sumser
Thomas Streule
Patrick Nisius
Paul Loeffler
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • 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
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026Scrolls for radial machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claim 1.
  • the Locking bodies are formed for example in the form of tongues, so that the
  • Designated housing tongues for example, when the turbine housing has exactly two spiral channels, have a pitch of 180 degrees-180 degrees.
  • Charge air distributor 28 flows into the cylinder.
  • Compressing the air can be used.
  • Output shaft of the internal combustion engine 10 is coupled so that due to the articulated coupling, the translational movements of the piston in a rotary Movement of the crankshaft 52 can be converted. This rotational
  • thermosensor 56 by means of which a temperature of the exhaust gas or the exhaust gas aftertreatment device 50 can be detected.
  • the internal combustion engine 10 is operated, in particular controlled or regulated.
  • the computing device 66 is connected to the valve element 62, so that the valve element 62 can be actuated by the computing device 66.
  • This driving means that the valve element 62 is operated by means of the computing device 66, so that the amount of exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation line 60 can be adjusted by means of the computing device 66 via the valve element 62.
  • the computing device 66 is connected to the temperature sensor 56, so that the temperature sensor 56 a the detected temperature of
  • the respective constant throttle 78 is in addition to the respective
  • the motor brake device 68 also includes the tongue slide (adjusting device 70), so that the tongue slide for effecting the
  • turbo bolter for example, also referred to as turbo bolter.
  • the turbobrake thus has a dual function, since it is used on the one hand for effecting the engine braking operation and on the other hand for effecting the heating operation.
  • the heating process or the heating operation can thus take place even at relatively low engine loads, whereby high absolute amounts of heat can be generated, the good due to the increased amounts of exhaust gas and flow rates
  • the turbine housing in this case has exactly two in the circumferential direction of the receiving space over its circumference at least in the present case
  • Outlet openings 94 and 96 flow through and thus flow out of the spiral channels and flow into the receiving space. As a result, the exhaust gas flowing out of the spiral channels can flow against the turbine wheel 40 and thereby drive it.
  • the outlet openings 94 and 96 are also referred to as nozzles, wherein in Fig. 2 schematically in Fig. 2 with 80 designated nozzle of the first spiral channel (flood 46) is shown.
  • the respective nozzle is also referred to as a tongue slide nozzle.
  • Turbine blade 82 has a leading edge 84, via which the turbine blade 82 is flowed by the exhaust gas during operation of the turbine 38.
  • Leading edge 84 which is also referred to as the leading edge, is a so-called inflow width, through which the turbine blade 82 is flown by the exhaust gas. Since the outlet ports 94 and 96 are arranged one behind the other in the circumferential direction, the entire inlet width can be used to supply the exhaust gas to the turbine blade 82.
  • the respective exponent is ex1 or ex2 2.
  • the main feature is thus the same surface course with equal absolute values of the two segment spirals which flow upstream into the turbine inlet channel or the floods 34 and 36, which for example also designate manifold lines become.
  • Nozzle cross-sectional area in the circumferential direction Since the locking body 90 and 92 are the same length, the tongue slider is designed as a symmetrical rotary valve. Of the
  • Adjustment of the tongue slider is for example 70 degrees.
  • each locking body 90 or 92 is rotatable by 70 degrees.
  • 98 denotes a respective maximum position, with 100 a respective zero position of the respective tongue tip and 102 a respective minimum position.
  • the maximum position 98 is an open position in which the spiral surface and the nozzle surface of about 1,100
  • the ends of the respective 90- 10-tongue slide and the 90-130-tongue slide (not shown) in the closed position also as in the symmetrical tongue slide directly below the housing tongue, which respectively is illustrated by the arrow 106.
  • the symmetrical 90-90 reed shifter for an asymmetric scroll accumulation channel will now be looped 20 degrees around the EGR channel side (AGR tongue) to the slider versions 90-110 and 90-130 (not shown) modified.

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Abstract

The invention relates to a turbine (38) for a turbocharger of an internal combustion engine (10), comprising a turbine housing that has a receiving area, in which a turbine wheel (40) can be received in a rotatable manner about a rotational axis (24) relative to the turbine housing, and at least two spiral channels (46, 48), which run in the circumferential direction of the receiving area over the circumference thereof, through which exhaust gas of the internal combustion engine (10) can flow, and which open into the receiving area via respective outlet openings (94, 96) that follow one another in the circumferential direction of the receiving area. The turbine also comprises an adjusting device (70) that has a blocking element (90, 92) for each opening (94, 96), said blocking element being movable about the rotational axis (24) relative to the turbine housing and being used to adjust a flow cross-section of the respective outlet opening (94, 96), wherein exhaust gas flows through the flow cross-section. The spiral channels (46, 48) are designed symmetrically to each other and extend over the same wrap-around angle. The blocking elements (90, 92) have the same length or different lengths, which extend in the circumferential direction of the receiving area.

Description

Turbine für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine  Turbine for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche Turbine ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2008 039 085 A1 bekannt. Die Turbine umfasst ein Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum aufweist, in welchem ein Turbinenrad um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufnehmbar ist. Das Turbinengehäuse weist ferner wenigstens zwei in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang verlaufende und von Abgas der Such a turbine is already known, for example, from DE 10 2008 039 085 A1. The turbine includes a turbine housing having a receiving space in which a turbine wheel about a rotational axis relative to the turbine housing is rotatably receivable. The turbine housing further comprises at least two in the circumferential direction of the receiving space extending over the circumference and exhaust gas of the
Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Spiralkanäle auf, welche über jeweilige, in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums aufeinanderfolgende Auslassöffnungen in den Aufnahmeraum münden. Dadurch wird das die Spiralkanäle durchströmende Abgas mittels der Spiralkanäle zu dem Aufnahmeraum geführt, wobei das Abgas über die Auslassöffnungen in den Aufnahmeraum strömen kann. Dadurch kann das Abgas das im fertig hergestellten Zustand der Turbine im Turbinengehäuse aufgenommene Internal combustion engine through-flowable spiral channels, which open via respective successive in the circumferential direction of the receiving space outlet openings in the receiving space. As a result, the exhaust gas flowing through the spiral channels is guided by means of the spiral channels to the receiving space, wherein the exhaust gas can flow into the receiving space via the outlet openings. This allows the exhaust gas received in the finished state of the turbine in the turbine housing
Turbinenrad anströmen und dadurch antreiben. Turbine wheel flow and thereby drive.
Die Turbine umfasst ferner eine VerStelleinrichtung, welche je Auslassöffnung einen um die Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbaren Sperrkörper aufweist, mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt der jeweils zugeordneten Auslassöffnung einstellbar ist. Mit anderen Worten weist die The turbine further comprises an adjusting device which has an outlet opening which is displaceable about the axis of rotation relative to the turbine housing, by means of which a flow cross-section, through which the exhaust gas can flow, of the respective associated outlet opening is adjustable. In other words, the
VerStelleinrichtung einen ersten Sperrkörper auf, welcher einer ersten der Adjusting means on a first locking body, which a first of the
Auslassöffnungen zugeordnet ist. Ferner umfasst die Versteileinrichtung einen zweiten Sperrkörper, welcher der zweiten Auslassöffnung zugeordnet ist. Die Sperrkörper können beispielsweise gemeinsam um die Drehachse des Turbinenrads relativ zu dem Associated with outlet openings. Furthermore, the adjusting device comprises a second blocking body, which is associated with the second outlet opening. The blocking bodies may, for example, together about the axis of rotation of the turbine wheel relative to the
Turbinengehäuse gedreht beziehungsweise verschoben werden, wodurch ein jeweiliger, von Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt der jeweils zugeordneten Turbine housing can be rotated or shifted, whereby a respective, flowed through by exhaust flow cross section of the respectively associated
Auslassöffnung eingestellt, das heißt vergrößert oder verkleinert werden kann. Die Sperrkörper sind beispielsweise in Form von Zungen ausgebildet, so dass die Outlet opening set, that can be increased or decreased. The Locking bodies are formed for example in the form of tongues, so that the
Versteileinrichtung auch als Zungenschieber bezeichnet wird. Adjustment device is also referred to as a tongue slider.
Durch die fortwährende Verschärfung von Emissionsgrenzwerten, insbesondere hinsichtlich der NOx- und Rußemissionen, ergibt sich eine starke Beeinflussung des Aufladesystems einer Verbrennungskraftmaschine. Unter einem solchen Aufladesystem ist eine Aufladeeinrichtung zu verstehen, welche wenigstens einen Abgasturbolader umfasst, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft versorgt werden kann. Durch die wachsenden Anforderungen hinsichtlich der The continuous tightening of emission limit values, in particular with regard to the NO x and soot emissions, results in a strong influence on the supercharging system of an internal combustion engine. Under such a charging system is a charging device to understand, which comprises at least one exhaust gas turbocharger, by means of which the internal combustion engine can be supplied with compressed air. Due to the growing demands regarding the
Ladedruckbereitstellung aufgrund hoher AGR-Raten über den mittleren Lastbereich bis zur Volllast hin ist man üblicherweise gezwungen, die Turbinen von solchen Boost pressure provision due to high EGR rates over the medium load range to full load out is usually forced, the turbines of such
Aufladesystemen mehr und mehr geometrisch zu verkleinern. Die geforderten hohen Turbinenleistungen werden also durch eine Steigerung der Aufstaufähigkeit Charge systems more and more downsize geometrically. The required high turbine outputs are thus by increasing the Aufstaufähigkeit
beziehungsweise durch die Reduktion der Schluckfähigkeit der Turbinen im or by reducing the absorption capacity of the turbines in the
Zusammenspiel mit der betreffenden Verbrennungskraftmaschine realisiert. Realized interaction with the relevant internal combustion engine.
Des Weiteren wird das Eintrittsdruckniveau der Turbinen durch den Gegendruck von Rußfiltern weiter nach oben getrieben, wodurch die Turbinen nochmals zu kleineren Werten und damit mit geringeren Wirkungsgraden ausgelegt werden müssen, um die Leistungsanforderung der Verdichterseite für die Luft-Abgaslieferung befriedigen zu können. Furthermore, the inlet pressure level of the turbines is further driven upwards by the backpressure of soot filters, whereby the turbines must again be designed to smaller values and thus with lower efficiencies in order to meet the power requirement of the compressor side for the air exhaust gas delivery.
Als Kernkomponente für das Abgasrückführsystem hat sich bei As a core component for the exhaust gas recirculation system has become
Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Nutzkraftwagen, die zweiflutige, asymmetrische Turbine durchgesetzt. Ein größeres Problem bezüglich der AGR-Fähigkeit in Verbindung mit der erforderlichen, zu liefernden Verbrennungsluft der Internal combustion engines, especially for commercial vehicles, enforced the twin-flow, asymmetric turbine. A major problem with EGR capability in conjunction with the required combustion air to deliver
Verbrennungskraftmaschine besteht insbesondere im unteren bis mittleren Internal combustion engine consists in particular in the lower to middle
Motorbetriebsbereich und bei hoher Last. Bei den üblichen Auslegungsrandbedingungen, die auch vom Nennpunkt her der Verbrennungskraftmaschine von der Motor operating range and at high load. At the usual design boundary conditions, which also from the nominal point of the internal combustion engine of the
Ladungswechselseite und Verbrauchsseite definiert werden, kann also bei einer asymmetrischen, zweiflutigen Festgeometrie-Turbine der untere Motordrehzahlbereich nicht optimal bedient werden. Charge change side and consumption side are defined, so can not be optimally operated in an asymmetrical, double-flow fixed geometry turbine, the lower engine speed range.
Um das Verhältnis der AGR-Raten zu den notwendigen Luft-Kraftstoffverhältniszahlen in einem größeren Betriebsbereich optimal einstellen zu können, wäre ein zweiflutiger Turbinentyp hilfreich, der hinsichtlich der Stoßaufladungsfähigkeit bei einer In order to be able to optimally set the ratio of the EGR rates to the necessary air-fuel ratio numbers in a larger operating range, a double-flow turbine type would be helpful, which in terms of the impact charging capability at a
Zylinderzusammenfassungsgruppe stärker ausgeprägt ist. Turbinen, die speziell für die Stoßaufladung ausgelegt werden, haben merklich größere Strömungsquerschnitte für die Verwertung der größeren nutzbaren Exergieschwankungen beziehungsweise Cylinder summary group is more pronounced. Turbines specifically for the Shock charge are designed to have significantly larger flow areas for the recovery of larger usable Exergieschwankungen or
Druckpulsationen. Diese hohen Druckpulsationen der Verbrennungskraftmaschine existieren und ergeben sich an der Turbine dann, wenn man die sich üblicherweise einstellenden Drossel- und Reibungsverluste an den Auslassventilen und dem Pressure pulsations. These high pressure pulsations of the internal combustion engine exist and arise at the turbine then, if one of the usually adjusting throttle and friction losses on the exhaust valves and the
Krümmerbereich durch eine entsprechende Geometriegestaltung bis in die Turbine hinein merklich reduziert. Die Reduzierung der genannten Drossel- und Reibungsverluste stromauf der Turbine fördert die Erreichung der Zielsetzung der gewünschten extremen Stoßaufladung, wodurch eine Steigerung des mittleren Gesamtwirkungsgrads der Abgasexergienutzung trotz großer zeitlicher Schwankung des Turbinenwirkungsgrads erreicht wird. Manifold area significantly reduced by a corresponding geometry design into the turbine inside. Reducing the aforementioned throttling and frictional losses upstream of the turbine furthers the achievement of the objective of the desired extreme boost charging, thereby achieving an increase in the average overall efficiency of exhaust energy utilization, despite large temporal variations in turbine efficiency.
Der Schlüssel für die Realisierung einer Gewichtung der Stoßaufladung bietet der Turbinentyp Segmentturbine, der mit einer Variabilität wesentlicher The key to the realization of a weighting of the bumping offers the turbine type segment turbine, which with a variability essential
Strömungsquerschnitte versehen werden sollte, um auch im oberen Flow cross-sections should be provided to even in the upper
Motordrehzahlbereich bestehen zu können. Dies bedeutet, dass die zuvor beschriebene Turbine mit den in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums aufeinanderfolgend Engine speed range to be able to exist. This means that the turbine described above with the in the circumferential direction of the receiving space sequentially
beziehungsweise hintereinander angeordneten Auslassöffnungen eine solche or successively arranged outlet openings such
Segmentturbine ist, wobei die Spiralkanäle auch als Segmente oder Segmentkanäle bezeichnet werden. Die genannte Variabilität ist dabei durch die Versteileinrichtung beziehungsweise den Zungenschieber dargestellt, mittels welchem die Segmented turbine is, wherein the spiral channels are also referred to as segments or segment channels. The variability mentioned is represented by the adjusting device or the tongue slide, by means of which the
Strömungsquerschnitte bedarfsgerecht eingestellt werden können. Flow cross sections can be adjusted as needed.
Üblicherweise ist eine solche Segmentturbine hinsichtlich ihrer Spiralkanäle asymmetrisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich die Spiralkanäle üblicherweise hinsichtlich ihrer Geometrie und hinsichtlich ihres Umschlingungswinkels voneinander unterscheiden, über welchen sich die jeweiligen Spiralkanäle in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang erstrecken. Usually, such a segment turbine is designed asymmetrically with regard to its spiral channels. This means that the spiral channels usually differ from each other in terms of their geometry and in terms of their wrap angle, over which extend the respective spiral channels in the circumferential direction of the receiving space over its circumference.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Kosten der Turbine besonders gering gehalten werden können bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders hohen Robustheit der Turbine. Object of the present invention is to develop a turbine of the type mentioned in such a way that the cost of the turbine can be kept particularly low while achieving a particularly high robustness of the turbine.
Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Um eine Turbine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Kosten der Turbine besonders gering gehalten werden können bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders hohen und insbesondere mechanischen Robustheit der Turbine, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spiralkanäle symmetrisch zueinander ausgebildet sind und sich über den gleichen Umschlingungswinkel erstrecken. Dabei weisen die Sperrkörper die gleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Länge oder ungleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Längen auf. Mit anderen Worten ist die als Segmentturbine ausgebildete, erfindungsgemäße Turbine als symmetrische Segmentturbine ausgebildet, bei welcher die Spiralkanäle, insbesondere bezüglich ihres jeweiligen, von Abgas durchströmbaren Querschnitts, symmetrisch zueinander ausgebildet sind und demzufolge die gleiche Geometrie aufweisen. This object is achieved by a turbine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims. In order to further develop a turbine of the type specified in the preamble of patent claim 1 such that the cost of the turbine can be kept particularly low while realizing a particularly high and in particular mechanical robustness of the turbine, it is inventively provided that the spiral channels are formed symmetrically to each other and extend over the same wrap angle. In this case, the blocking bodies have the same length extending in the circumferential direction of the receiving space or unequal lengths extending in the circumferential direction of the receiving space. In other words, the turbine designed as a segment turbine according to the invention is designed as a symmetrical segment turbine, in which the spiral channels, in particular with respect to their respective exhaust gas permeable cross section, are symmetrical to each other and consequently have the same geometry.
Darüber hinaus erstrecken sich die Spiralkanäle, welche auch als Segmentkanäle oder Segmente bezeichnet werden, in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang über den gleichen Umschlingungswinkel. Weist die Turbine beispielsweise genau zwei Spiralkanäle auf, so beträgt der Umschlingungswinkel des jeweiligen Spiralkanals 180 Grad. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beispielsweise als Zungen ausgebildeten Sperrkörper gleich lang sind oder ungleiche Längen aufweisen. Hierdurch ist es möglich, eine Turbine zu schaffen, welche sich für den Großserieneinsatz besonders gut eignet und auch eine besonders hohe Anwendungsvielfalt ermöglicht, die auch durch Bauraumaspekte bestimmt wird. Darüber hinaus können die Kosten der erfindungsgemäßen Turbine besonders gering gehalten werden bei gleichzeitiger In addition, the spiral channels, which are also referred to as segment channels or segments extend in the circumferential direction of the receiving space over its circumference over the same angle of wrap. For example, if the turbine has exactly two spiral channels, the wrap angle of the respective spiral channel is 180 degrees. In addition, it is inventively provided that the example formed as tongues locking body are the same length or have unequal lengths. This makes it possible to create a turbine, which is particularly well suited for mass production and also allows a particularly high variety of applications, which is also determined by space aspects. In addition, the cost of the turbine according to the invention can be kept particularly low while
Realisierung einer vorteilhaften mechanischen und thermodynamischen Anpassbarkeit. Realization of an advantageous mechanical and thermodynamic adaptability.
Obwohl die Spiralkanäle symmetrisch zueinander ausgebildet sind und den gleichen Umschlingungswinkel aufweisen, ist es möglich, mittels der beispielsweise als Although the spiral channels are formed symmetrically to each other and have the same wrap angle, it is possible by means of, for example, as
Zungenschieber ausgebildeten Versteileinrichtung eine Asymmetrie beziehungsweise einen asymmetrischen Betrieb der Turbine zu realisieren. Mit anderen Worten bestimmt die Versteileinrichtung den Asymmetriegrad der Turbine, die im Grenzfall auch mit gleicher Länge der Sperrkörper symmetrisch betrieben werden kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Sperrkörper ungleiche Längen aufweisen. Hierdurch ist es möglich, die Auslassöffnungen beziehungsweise ihre Tongue slider trained adjusting device to realize asymmetry or asymmetric operation of the turbine. In other words, the adjusting device determines the degree of asymmetry of the turbine, which can be operated symmetrically in the limiting case even with the same length of the locking body. However, it has proven particularly advantageous if the blocking bodies have unequal lengths. This makes it possible, the outlet openings or their
Strömungsquerschnitte asymmetrisch zueinander einzustellen, indem beispielsweise die Sperrkörper in radialer Richtung zwischen feststehenden Wandungen des Set flow cross-sections asymmetrical to each other, for example, by the blocking body in the radial direction between fixed walls of the
Turbinengehäuses und dem Turbinenrad um dessen Drehachse verschoben Turbine housing and the turbine wheel shifted about its axis of rotation
beziehungsweise gedreht werden. Die genannten Wandungen werden auch als Gehäusezungen bezeichnet, die beispielsweise dann, wenn das Turbinengehäuse genau zwei Spiralkanäle aufweist, einen Teilungsabstand von 180 Grad-180 Grad aufweisen. or rotated. The mentioned walls are also called Designated housing tongues, for example, when the turbine housing has exactly two spiral channels, have a pitch of 180 degrees-180 degrees.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 preferred embodiments 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 the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination 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 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für einen Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine for a
Kraftwagen, mit einer als Segmentturbine ausgebildeten Turbine, die symmetrisch zueinander ausgebildete und sich über den gleichen  Car, with a turbine designed as a segment turbine, the symmetrical to each other and about the same
Umschlingungswinkel erstreckende Spiralkanäle aufweist;  Has wrapping angle extending spiral channels;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Turbine; FIG. 2 shows a detail of a schematic longitudinal sectional view of the turbine; FIG.
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung jeweiliger Strömungsquerschnitte der Spiralkanäle; 3 is a diagram for illustrating respective flow cross sections of the spiral channels;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Turbine 4 shows a detail of a schematic cross-sectional view of the turbine
gemäß einer ersten Ausführungsform  according to a first embodiment
Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der Turbine gemäß der ersten Ausführungsform; und 5 is a diagram for illustrating the operation of the turbine according to the first embodiment; and
Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Turbine 6 shows a detail of a schematic cross-sectional view of the turbine
gemäß einer zweiten Ausführungsform.  according to a second embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftwagens. Die In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals. Fig. 1 shows a schematic representation of a designated as a whole with 10 internal combustion engine for driving a motor vehicle. The
Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Zylindergehäuse 12 auf, durch welches wenigstens ein in Fig. 1 nicht erkennbarer Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders gebildet ist. Vorliegend weist die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen ersten Zylinder und wenigstens einen zusätzlich dazu vorgesehenen, zweiten Zylinder auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Mehrzahl von ersten Zylindern und eine Mehrzahl von zweiten Zylindern aufweist. Die ersten Zylinder bilden dabei eine erste Zylindergruppe, wobei die zweiten Zylinder eine zweite Zylindergruppe bilden. Internal combustion engine 10 has a cylinder housing 12, through which at least one combustion chamber not recognizable in FIG. 1 is formed, in particular in the form of a cylinder. In the present case, the internal combustion engine 10 has at least one first cylinder and at least one additionally provided second cylinder. In particular, it can be provided that the internal combustion engine 10 has a plurality of first cylinders and a plurality of second cylinders. The first cylinders form a first cylinder group, wherein the second cylinder form a second cylinder group.
In die jeweiligen Zylinder werden Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, sowie Luft eingebracht. Hierzu umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 einen von der Luft durch ström baren Ansaugtrakt 14, über welchen die Verbrennungskraftmaschine 10 während ihres Betriebs die Luft aus der Umgebung ansaugt. In dem Ansaugtrakt 14 ist ein Luftfilter 16 zum Filtern der Luft angeordnet. In the respective cylinders fuel, especially liquid fuel, and air are introduced. For this purpose, the internal combustion engine 10 comprises an air intake through the ble intake section 14 through which the internal combustion engine 10 sucks the air from the environment during its operation. In the intake tract 14, an air filter 16 for filtering the air is arranged.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen Abgasturbolader 18, welcher einen in dem Ansaugtrakt 14 angeordneten Verdichter 20 aufweist. Der Verdichter 20 umfasst ein in Fig. 1 nicht erkennbares Verdichtergehäuse sowie ein Verdichterrad 22, welches drehbar in dem Verdichtergehäuse angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Verdichterrad 22 um eine Drehachse 24 relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar ist. Die von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugte und den Ansaugtrakt 14 durchströmende Luft wird mittels des Verdichters 20, insbesondere mittels des The internal combustion engine 10 further comprises an exhaust gas turbocharger 18, which has a compressor 20 arranged in the intake tract 14. The compressor 20 comprises a compressor housing, not visible in FIG. 1, and a compressor wheel 22, which is rotatably arranged in the compressor housing. This means that the compressor wheel 22 is rotatable about an axis of rotation 24 relative to the compressor housing. The sucked by the internal combustion engine 10 and the intake tract 14 by flowing air is by means of the compressor 20, in particular by means of the
Verdichterrads 22, verdichtet und dadurch erwärmt. Um einen besonders hohen Compressor wheel 22, compressed and thereby heated. To a particularly high
Aufladegrad zu realisieren, ist in dem Ansaugtrakt 14 stromab des Verdichters 20 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 26 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Im Ansaugtrakt 14 ist ferner ein Ansaugmodul in Form eines Ladeluftverteilers 28 angeordnet. Mittels des To realize the degree of supercharging, a cooling device in the form of a charge air cooler 26 is arranged in the intake tract 14 downstream of the compressor 20, by means of which the compressed and thus heated air is cooled. In addition, an intake module in the form of a charge air distributor 28 is arranged in the intake tract 14. By means of the
Ladeluftverteilers 28 wird die verdichtete und auch als Ladeluft bezeichnete Luft auf die jeweiligen Zylinder verteilt, sodass die verdichtete Luft (Ladeluft) über den Charge air distributor 28, the compressed and also referred to as charge air air is distributed to the respective cylinders, so that the compressed air (charge air) on the
Ladeluftverteiler 28 in den Zylinder einströmt. Charge air distributor 28 flows into the cylinder.
Der Kraftstoff wird beispielsweise mittels jeweiliger Injektoren direkt in die Zylinder eingespritzt. Aus diesem Zuführen von Kraftstoff und Luft in den jeweiligen Zylinder resultiert im jeweiligen Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches gezündet wird. Die Zündung erfolgt beispielsweise durch Fremdzündung oder Selbstzündung. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet. Die vorigen und folgenden Ausführungen können jedoch auch ohne weiteres auf andere Verbrennungskraftmaschinen übertragen werden. The fuel is injected for example by means of respective injectors directly into the cylinder. From this supply of fuel and air into the respective cylinder results in the respective cylinder, a fuel-air mixture, which is ignited. Ignition occurs, for example, by spark ignition or auto-ignition. The Internal combustion engine 10 is designed for example as a diesel engine. However, the foregoing and following embodiments may be readily applied to other internal combustion engines.
Aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert Abgas der From the combustion of the fuel-air mixture results in the exhaust gas
Verbrennungskraftmaschine 10. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst dabei einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 30, mittels welchem das Abgas aus den jeweiligen Zylindern abgeführt wird. In dem Abgastrakt 30 ist ein Abgaskrümmer 32 angeordnet, mittels welchem die ersten Zylinder zu einer ersten Flut 34 und die zweiten Zylinder zu einer zweiten Flut 36 des Abgastrakts 30 zusammengeführt werden. Die erste Flut 34 ist von Abgas aus den ersten Zylindern, nicht jedoch von Abgas aus den zweiten Zylindern durchströmbar, wobei die zweite Flut 36 von Abgas aus den zweiten Zylindern, nicht jedoch von Abgas aus den ersten Zylindern durchströmbar ist. Die Fluten 34 und 36 sind dabei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt. Internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 in this case comprises an exhaust tract 30 through which the exhaust gas can flow, by means of which the exhaust gas is discharged from the respective cylinders. In the exhaust tract 30, an exhaust manifold 32 is arranged, by means of which the first cylinder to a first flood 34 and the second cylinder are brought together to form a second flood 36 of the exhaust tract 30. The first flow 34 can be traversed by exhaust gas from the first cylinders, but not by exhaust gas from the second cylinders, wherein the second flow 36 of exhaust gas from the second cylinders, but not exhaust gas from the first cylinders can be flowed through. The floods 34 and 36 are at least partially fluidly separated from each other.
Der Abgasturbolader 18 umfasst ferner eine in dem Abgastrakt 30 angeordnete Turbine 38, welche ein in Fig. 1 nicht erkennbares Turbinengehäuse und ein in dem The exhaust-gas turbocharger 18 furthermore comprises a turbine 38 arranged in the exhaust-gas tract 30, which has a turbine housing which is not recognizable in FIG. 1 and in which
Turbinengehäuse drehbar angeordnetes Turbinenrad 40 umfasst. Das Turbinenrad 40 ist dabei um die Drehachse 24 relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar. Das Turbine housing rotatably mounted turbine wheel 40 includes. The turbine wheel 40 is rotatable about the axis of rotation 24 relative to the turbine housing. The
Turbinengehäuse weist einen Aufnahmeraum auf, in welchem das Turbinenrad 40 aufgenommen ist. Das Verdichterrad 22 und das Turbinenrad 40 sind Bestandteile eines im Ganzen mit 42 bezeichneten Rotors des Abgasturboladers 18. Der Rotor 42 umfasst dabei eine Welle 44, mit welcher das Verdichterrad 22 und das Turbinenrad 40 drehfest verbunden sind. Das im Abgastrakt 30 angeordnete Turbinenrad 40 ist dabei von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar, wobei das Verdichterrad 22 über die Welle 44 von dem Turbinenrad 40 angetrieben werden kann. Dadurch wird mittels des Verdichterrads 22 die Luft verdichtet, sodass im Abgas enthaltene Energie zum Turbine housing has a receiving space in which the turbine wheel 40 is received. The compressor wheel 22 and the turbine wheel 40 are components of a generally designated 42 rotor of the exhaust gas turbocharger 18. The rotor 42 includes a shaft 44, with which the compressor wheel 22 and the turbine wheel 40 are rotatably connected. The turbine wheel 40 arranged in the exhaust tract 30 can be driven by the exhaust gas of the internal combustion engine 10, wherein the compressor wheel 22 can be driven by the turbine wheel 40 via the shaft 44. As a result, the air is compressed by means of the compressor wheel 22, so that the energy contained in the exhaust gas for
Verdichten der Luft genutzt werden kann. Compressing the air can be used.
Vorliegend ist die Turbine 38 als zweiflutige Turbine ausgebildet und umfasst demzufolge zwei zumindest teilweise voneinander getrennte Fluten 46 und 48, wobei die Flut 46 fluidisch mit der Flut 34 und die Flut 48 fluidisch mit der Flut 36 verbunden ist. Dadurch kann das die Flut 34 durchströmende Abgas aus der Flut 34 aus- und in die Flut 46 einströmen, wobei das die Flut 36 durchströmende Abgas aus der Flut 36 aus- und in die Flut 48 einströmen kann. Das die Fluten 46 und 48 durchströmende Abgas kann schließlich zu dem Turbinenrad 40 strömen und dieses antreiben. Die Fluten 46 und 48 sind zwei in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang verlaufende und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Spiralkanäle, welche über jeweilige, in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums In the present case, the turbine 38 is designed as a double-flow turbine and consequently comprises two at least partially separated flows 46 and 48, wherein the flow 46 is fluidically connected to the flow 34 and the flow 48 is fluidically connected to the flow 36. As a result, the exhaust gas flowing through the tide 34 can flow out of the tide 34 and flow into the tide 46, wherein the exhaust gas flowing through the tide 36 can flow out of the tide 36 and flow into the tide 48. The exhaust gas flowing through the floods 46 and 48 may eventually flow to and drive the turbine wheel 40. The floods 46 and 48 are two in the circumferential direction of the receiving space extending over the circumference and exhaust gas from the internal combustion engine through which flow through the spiral channels, which via respective, in the circumferential direction of the receiving space
aufeinanderfolgende Auslassöffnungen 94 und 96 (Fig. 4) in den Aufnahmeraum münden. Die Auslassöffnungen werden beispielsweise auch als Düsen bezeichnet. successive outlet openings 94 and 96 (FIG. 4) open into the receiving space. The outlet openings are for example also called nozzles.
Die Turbine 38 umfasst ferner eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte The turbine 38 further comprises a particularly schematically illustrated in Fig. 1
Versteileinrichtung 70, welche vorliegend als Zungenschieber ausgebildet ist. Die Adjusting device 70, which is designed here as a tongue slider. The
Versteileinrichtung umfasst je Auslassöffnung 94 beziehungsweis 96 einen um die Drehachse 24 relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbaren Sperrkörper 90 beziehungsweise 92, mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Adjusting device comprises per outlet 94 and 96 respectively a displaceable about the axis of rotation 24 relative to the turbine housing locking body 90 or 92, by means of which a flow-through of the exhaust gas
Strömungsquerschnitt der jeweils zugeordneten Auslassöffnung 94 beziehungsweise 96 einstellbar ist. Beispielsweise ist ein in Fig. 1 nicht dargestellter Aktor vorgesehen, mittels welchem die Sperrkörper 90 und 92 bewegbar, das heißt um die Drehachse 24 verschiebbar sind, um dadurch die Strömungsquerschnitte der Auslassöffnungen 94 und 96 einzustellen. Flow cross section of the respectively associated outlet opening 94 and 96 is adjustable. For example, an actuator, not shown in FIG. 1, is provided by means of which the blocking bodies 90 and 92 are movable, that is to say displaceable about the axis of rotation 24, in order thereby to set the flow cross sections of the outlet openings 94 and 96.
In dem Abgastrakt 30 ist stromab der Turbine 38, insbesondere des Turbinenrads 40, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet. Das den Abgastrakt 30 durchströmende Abgas wird mittels der In the exhaust system 30 downstream of the turbine 38, in particular of the turbine wheel 40, an exhaust aftertreatment device 50 of the internal combustion engine 10 is arranged. The exhaust gas flowing through the exhaust tract 30 is by means of
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 nachbehandelt, bevor es beispielsweise an die Umgebung entlassen wird. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 umfasst beispielsweise wenigstens einen Rußfilter, mittels welchem Rußpartikel aus dem Abgas gefiltert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Exhaust after-treatment device 50 post-treated before it is discharged, for example, to the environment. The exhaust aftertreatment device 50 comprises, for example, at least one soot filter, by means of which soot particles can be filtered out of the exhaust gas. Alternatively or additionally, the
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 einen Katalysator, insbesondere einen SCR- Katalysator (SCR - selektive katalytische Reduktion), umfassen. Mittels eines solchen SCR-Katalysators kann das Abgas denoxiert beziehungsweise entstickt werden. Darunter ist zu verstehen, dass Stickoxide (NOx) mittels des SCR-Katalysators aus dem Abgas entfernt werden können. Hierzu wird beispielsweise ein Reduktionsmittel insbesondere in Form einer wässrigen Harnstofflösung in den Abgastrakt 30, insbesondere die Exhaust after-treatment device 50 a catalyst, in particular an SCR catalyst (SCR - selective catalytic reduction) include. By means of such an SCR catalyst, the exhaust gas can be denoxed or de-nitrogenized. This means that nitrogen oxides (NO x ) can be removed from the exhaust gas by means of the SCR catalytic converter. For this purpose, for example, a reducing agent, in particular in the form of an aqueous urea solution in the exhaust system 30, in particular the
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50, dosiert. Exhaust gas aftertreatment device 50, metered.
In den Zylindern sind jeweilige Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Die Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit einer als Kurbelwelle 52 ausgebildeten In the cylinders, respective pistons are received translationally movable. The pistons are articulated via respective connecting rods with a crankshaft 52 formed as
Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 10 gekoppelt, sodass infolge der gelenkigen Kopplung die translatorischen Bewegungen der Kolben in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 52 umgewandelt werden können. Diese rotatorische Output shaft of the internal combustion engine 10 is coupled so that due to the articulated coupling, the translational movements of the piston in a rotary Movement of the crankshaft 52 can be converted. This rotational
Bewegung der Kurbelwelle 52 ist in Fig. 1 durch einen Richtungspfeil 54 veranschaulicht. Movement of the crankshaft 52 is illustrated in FIG. 1 by a directional arrow 54.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen in dem Abgastrakt 30 The internal combustion engine 10 further includes one in the exhaust tract 30
angeordneten Temperatursensor 56, mittels welchem eine Temperatur des Abgases beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 erfassbar ist. Die arranged temperature sensor 56, by means of which a temperature of the exhaust gas or the exhaust gas aftertreatment device 50 can be detected. The
Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 wird auch als Betriebstemperatur sowie mit TAGN bezeichnet. Temperature of the exhaust aftertreatment device 50 is also referred to as the operating temperature and T AGN .
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst in der in Fig. 1 veranschaulichten The internal combustion engine 10 includes in the illustrated in Fig. 1
Ausführungsform optional eine Abgasrückführeinrichtung 58, mittels welcher eine Embodiment optionally an exhaust gas recirculation device 58, by means of which a
Abgasrückführung (AGR) durchführbar ist. Die Abgasrückführeinrichtung 58 kann jedoch auch entfallen, sodass die Verbrennungskraftmaschine 10 keine Exhaust gas recirculation (EGR) is feasible. However, the exhaust gas recirculation device 58 may also be omitted, so that the internal combustion engine 10 no
Abgasrückführeinrichtung aufweist. Exhaust gas recirculation device comprises.
Die Abgasrückführeinrichtung 58 umfasst wenigstens eine Abgasrückführleitung 60, welche an einer Abzweigstelle mit dem Abgastrakt 30 verbunden ist. Vorliegend ist die Abgasrückführleitung 60 an der Abzweigstelle mit der Flut 34 fluidisch verbunden. Die Abgasrückführleitung 60 ist darüber hinaus an einer Zuführstelle fluidisch mit dem The exhaust gas recirculation device 58 comprises at least one exhaust gas recirculation line 60, which is connected to the exhaust tract 30 at a branching point. In the present case, the exhaust gas recirculation line 60 is fluidically connected to the flow at the branching point. The exhaust gas recirculation line 60 is also fluid at a feed point with the
Ansaugtrakt 14 verbunden. Dadurch kann an der Abzweigstelle zumindest ein Teil des die Flut 34 durchströmenden Abgases abgezweigt werden. Das an der Abzweigstelle abgezweigte Abgas strömt in die Abgasrückführleitung 60 ein und durchströmt die Abgasrückführleitung 60. Das die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Abgas wird mittels der Abgasrückführleitung 60 zur Zuführstelle geführt und kann an der Zuführstelle in den Ansaugtrakt 14 einströmen. Das in den Ansaugtrakt 14 einströmende, Intake tract 14 connected. As a result, at least part of the exhaust gas flowing through the flow 34 can be branched off at the branching point. The exhaust branched off at the branch point flows into the exhaust gas recirculation line 60 and flows through the exhaust gas recirculation line 60. The exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation line 60 is led to the supply point by means of the exhaust gas recirculation line 60 and can flow into the intake tract 14 at the feed point. The incoming into the intake tract 14,
rückgeführte Abgas wird mittels der den Ansaugtrakt 14 durchströmenden Luft recirculated exhaust gas is by means of the intake 14 flowing through the air
mitgenommen und in die Zylinder transportiert. taken and transported in the cylinder.
Die Abgasrückführeinrichtung 58 umfasst ein in der Abgasrückführleitung 60 The exhaust gas recirculation device 58 includes an exhaust gas recirculation line 60
angeordnetes Ventilelement 62, welches auch als AGR-Ventil (Abgasrückführ-Ventil) bezeichnet wird. Mittels des Ventilelements 62 ist eine Menge des die arranged valve element 62, which is also referred to as EGR valve (exhaust gas recirculation valve). By means of the valve element 62 is an amount of the
Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases einstellbar. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 58 eine in der Abgasrückführleitung 60 angeordnete Exhaust gas recirculation line 60 by flowing exhaust gas adjustable. Furthermore, the exhaust gas recirculation device 58 comprises a disposed in the exhaust gas recirculation line 60
Kühleinrichtung 64, welche auch als AGR-Kühler (Abgasrückführ-Kühler) bezeichnet wird. Die Kühleinrichtung 64 ist in Strömungsrichtung des Abgases durch die Cooling device 64, which is also referred to as EGR cooler (exhaust gas recirculation cooler). The cooling device 64 is in the flow direction of the exhaust gas through the
Abgasrückführleitung 60 stromab des Ventilelements 62 angeordnet und zum Kühlen des rückzuführenden Abgases ausgebildet. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Recheneinrichtung 66, welche auch als Steuergerät oder Motorsteuergerät bezeichnet wird. Mittels der Exhaust gas recirculation line 60 disposed downstream of the valve element 62 and formed for cooling the recirculating exhaust gas. Furthermore, the internal combustion engine 10 includes a computing device 66, which is also referred to as a control unit or engine control unit. By means of
Recheneinrichtung 66 wird die Verbrennungskraftmaschine 10 betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt. Vorliegend ist die Recheneinrichtung 66 mit dem Ventilelement 62 verbunden, sodass das Ventilelement 62 von der Recheneinrichtung 66 ansteuerbar ist. Unter diesem Ansteuern ist zu verstehen, dass das Ventilelement 62 mittels der Recheneinrichtung 66 betrieben wird, sodass mittels der Recheneinrichtung 66 über das Ventilelement 62 die Menge des die Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases einstellbar ist. Ferner ist die Recheneinrichtung 66 mit dem Temperatursensor 56 verbunden, sodass der Temperatursensor 56 ein die erfasste Temperatur der Computing device 66, the internal combustion engine 10 is operated, in particular controlled or regulated. In the present case, the computing device 66 is connected to the valve element 62, so that the valve element 62 can be actuated by the computing device 66. This driving means that the valve element 62 is operated by means of the computing device 66, so that the amount of exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation line 60 can be adjusted by means of the computing device 66 via the valve element 62. Furthermore, the computing device 66 is connected to the temperature sensor 56, so that the temperature sensor 56 a the detected temperature of
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 charakterisierendes Signal bereitstellt. Dieses Signal wird an die Recheneinrichtung 66 übertragen und von der Recheneinrichtung 66 empfangen. Ferner ist beispielsweise ein in Fig. 1 nicht erkennbarer Drehzahlsensor vorgesehen, mittels welchem die Drehzahl der Kurbelwelle 52 erfassbar ist Exhaust after-treatment device 50 provides characterizing signal. This signal is transmitted to the computing device 66 and received by the computing device 66. Further, for example, a not visible in Fig. 1 speed sensor is provided by means of which the rotational speed of the crankshaft 52 can be detected
beziehungsweise erfasst wird. Der Drehzahlsensor stellt ein die erfasste Drehzahl der Kurbelwelle 52 charakterisierendes Drehzahlsignal bereit, welches - da der or is recorded. The speed sensor provides a rotational speed signal characterizing the detected rotational speed of the crankshaft 52, which - as the
Drehzahlsensor mit der Recheneinrichtung 66 gekoppelt ist - an die Recheneinrichtung 66 übertragen und von der Recheneinrichtung 66 empfangen wird. Dadurch ist es möglich, dass mittels der Recheneinrichtung 66 Komponenten der Speed sensor is coupled to the computing device 66 - transmitted to the computing device 66 and received by the computing device 66. This makes it possible that by means of the computing device 66 components of
Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 56 erfassten Temperatur und/oder in Abhängigkeit von der mittels des Drehzahlsensors erfassten Drehzahl angesteuert und somit betrieben, das heißt geregelt oder gesteuert, werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Ventilelement 62 von der Internal combustion engine 10 is controlled in dependence on the temperature detected by the temperature sensor 56 and / or in dependence on the speed detected by the speed sensor and thus operated, that is controlled or controlled, are. In particular, it is provided that the valve element 62 of the
Recheneinrichtung 66 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Computing device 66 in dependence on the detected temperature of the
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 und/oder in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl angesteuert, das heißt geregelt oder gesteuert, wird. Exhaust gas aftertreatment device 50 and / or controlled in dependence on the detected speed, that is regulated or controlled, is.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 hat einen vorteilhaften Temperaturbereich beziehungsweise eine vorteilhafte Betriebstemperatur, in welchem beziehungsweise bei welcher das Abgas mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 besonders effektiv nachbehandelt werden kann. Dieser Temperaturbereich beträgt beispielsweise mehrere 100 Grad, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 beispielsweise bei einem Kaltstart beziehungsweise unmittelbar nach einem solchen Kaltstart der The exhaust aftertreatment device 50 has an advantageous temperature range or an advantageous operating temperature, in which or at which the exhaust gas can be aftertreated particularly effectively by means of the exhaust gas aftertreatment device 50. This temperature range is for example several hundred degrees, so that the exhaust aftertreatment device 50, for example, during a cold start or immediately after such a cold start of
Verbrennungskraftmaschine 10 nicht in dem vorteilhaften Temperaturbereich liegt. Um das Abgas und über dieses die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 besonders schnell aufzuheizen und somit in kurzer Zeit in den Temperaturbereich zu bringen, ist die Recheneinrichtung 66 (Motorsteuergerät) dazu ausgebildet, einen Aufheizbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu bewirken. In diesem Aufheizbetrieb ist mittels der Recheneinrichtung 66 eine höhere Temperatur des Abgases als in einem sich an den Aufheizbetrieb anschließenden Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt. Internal combustion engine 10 is not in the advantageous temperature range. To heat the exhaust gas and over this the exhaust aftertreatment device 50 particularly quickly and thus bring in a short time in the temperature range, is the Computing device 66 (engine control unit) designed to cause a heating operation of the internal combustion engine 10. In this heating operation, a higher temperature of the exhaust gas is set by means of the computing device 66 than in a normal operation of the internal combustion engine 10 subsequent to the heating operation.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist eine Motorbremseinrichtung 68 auf, welche wenigstens eine Konstantdrossel 78 umfasst. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass vorliegend zwei Konstantdrosseln 78 vorgesehen sind. Eine erste der Konstantdrosseln 78 ist beispielsweise genau einem der ersten Zylinder zugeordnet, wobei die zweite The internal combustion engine 10 has an engine brake device 68, which comprises at least one constant throttle 78. From Fig. 1 it can be seen that in the present case two constant throttles 78 are provided. A first of the constant throttles 78, for example, associated with exactly one of the first cylinder, the second
Konstantdrossel 78 beispielsweise genau einem der zweiten Zylinder zugeordnet ist. Über die jeweilige Konstantdrossel 78 ist dem jeweiligen Zylinder Gas insbesondere in Form von Luft zuführbar sowie Gas aus dem jeweiligen Zylinder abführbar. Mit anderen Worten kann - wenn die Konstantdrossel 78 freigegeben ist - Gas, insbesondere Luft, mittels des jeweiligen Kolbens aus dem jeweiligen Zylinder über die jeweilige Konstantdrossel 78 ausgeschoben sowie in den jeweiligen Zylinder eingesaugt werden. Constant throttle 78, for example, is associated with exactly one of the second cylinder. Via the respective constant throttle 78, gas can be supplied to the respective cylinder, in particular in the form of air, as well as gas can be discharged from the respective cylinder. In other words - when the constant throttle 78 is released - gas, in particular air, are pushed out by means of the respective piston from the respective cylinder via the respective constant throttle 78 and sucked into the respective cylinder.
Dem jeweiligen Zylinder sind ferner Gaswechselventile in Form von Einlassventilen und Auslassventilen zugeordnet. Mittels dieser Gaswechselventile wird der sogenannte Gaswechsel des jeweiligen Zylinders gesteuert. Darunter ist zu verstehen, dass die Luft beispielsweise in den jeweiligen Zylinder einströmen kann, wenn die Einlassventile geöffnet sind. Sind die Auslassventile geöffnet, so kann der jeweilige Kolben das jeweilige Abgas aus dem jeweiligen Zylinder über Auslasskanäle ausschieben. The respective cylinder gas exchange valves in the form of intake valves and exhaust valves are also assigned. By means of these gas exchange valves, the so-called gas exchange of the respective cylinder is controlled. By this is meant that the air can flow into the respective cylinder, for example, when the inlet valves are opened. If the exhaust valves are open, then the respective piston can push out the respective exhaust gas from the respective cylinder via exhaust ducts.
Die jeweilige Konstantdrossel 78 ist dabei zusätzlich zu den jeweiligen The respective constant throttle 78 is in addition to the respective
Gaswechselventilen vorgesehen und weist gegenüber den Einlasskanälen und Gas exchange valves provided and facing the intake ports and
Auslasskanälen einen wesentlich geringeren, von dem Gas durchströmbaren Outlet channels a much lower, can be traversed by the gas
Strömungsquerschnitt auf, sodass durch die jeweilige Konstantdrossel 78 eine Flow cross section, so that through the respective constant throttle 78 a
Motorbremse in Form einer Dekompressionsbremse darstellbar ist. Mittels der die Engine brake in the form of a decompression brake can be displayed. By means of the
Konstantdrosseln 78 umfassenden Motorbremseinrichtung 68 ist ein Motorbremsbetrieb beziehungsweise eine Motorbremse realisierbar. In dem Motorbremsbetrieb wird die jeweilige Konstantdrossel 78 mit besonders kleinem Querschnitt parallel zu den Constant throttles 78 comprehensive engine braking device 68 is an engine braking operation or an engine brake feasible. In the engine braking operation, the respective constant throttle 78 with a particularly small cross section is parallel to the
Auslassventilen beispielsweise nicht nur am Ende des Kompressionstaktes, sondern während des gesamten Motorbremsbetriebs geöffnet. Hierdurch erfolgt eine For example, exhaust valves are opened not only at the end of the compression stroke but during the entire engine braking operation. This results in a
Dekompression des mittels des jeweiligen Kolbens komprimierten Gases kontinuierlich, jedoch aufgrund des geringen Querschnitts der jeweiligen Konstantdrossel 78 bei hohem Gegendruck. Auch in der folgenden Expansionsphase ist eine hohe Motorbremswirkung vorhanden, da das Gas gegen den Widerstand der jeweiligen Konstantdrossel 78 in den jeweiligen Zylinder einströmt beziehungsweise angesaugt wird. Decompression of the compressed by the respective piston gas continuously, but due to the small cross-section of the respective constant throttle 78 at high back pressure. Also in the following expansion phase is a high engine braking effect present, since the gas flows against the resistance of the respective constant throttle 78 in the respective cylinder or is sucked.
Beispielsweise umfasst die Motorbremseinrichtung 68 auch den Zungenschieber (VerStelleinrichtung 70), sodass auch der Zungenschieber zum Bewirken der For example, the motor brake device 68 also includes the tongue slide (adjusting device 70), so that the tongue slide for effecting the
Motorbremse genutzt werden kann. Dabei wird die Motorbremseinrichtung 68 Engine brake can be used. In this case, the engine brake device 68th
beispielsweise auch als Turbobrake bezeichnet. for example, also referred to as turbo bolter.
Es wurde gefunden, dass die Turbobrake ein besonders großes Potential zur Erzeugung von hohen Luftmengen und negativen Ladungswechseln, das heißt hohen It has been found that the turbobrake has a particularly high potential for generating high amounts of air and negative charge changes, ie high
Motorgegendrücken hat, wodurch eine besonders schnelle Aufheizung beziehungsweise Aufwärmung des Abgastrakts 30 und somit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 realisierbar ist. Darüber hinaus weist die Turbobrake eine besonders hohe Robustheit gegenüber hohen Abgasmassenströmen und hohen Wärmeübergangszahlen auf. Motor back pressure has, whereby a particularly rapid heating or warming of the exhaust tract 30 and thus the exhaust aftertreatment device 50 can be realized. In addition, the turbo bolte has a particularly high robustness against high exhaust gas mass flows and high heat transfer coefficients.
Um nun die beschriebene Aufheizphase besonders effizient und effektiv durchzuführen, das heißt den Abgastrakt 30 beziehungsweise das Abgas und über dieses die In order to carry out the described heating phase in a particularly efficient and effective manner, that is to say the exhaust gas tract 30 or the exhaust gas and over this the
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 mit einem nur geringen Kraftstoff-Aufwand sowie in kurzer Zeit stark erwärmen zu können, ist die Recheneinrichtung 66 dazu ausgebildet, zum Bewirken des Aufheizbetriebs die Motorbremseinrichtung 68, das heißt die jeweilige Konstantdrossel 78 und den Aktor beziehungsweise die VerStelleinrichtung 70 anzusteuern. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, die Turbobrake für ein Exhaust gas aftertreatment device 50 with a low fuel cost and to heat up quickly in a short time, the computing device 66 is adapted to cause the Aufheizbetriebs the motor brake device 68, that is the respective constant throttle 78 and the actuator or the adjusting device 70 to control. In other words, it is intended to use the turbo engine for a
Aufheizverfahren des Abgastrakts 30 mitzunutzen. Der Turbobrake kommt somit eine Doppelfunktion zu, da sie zum einen zum Bewirken des Motorbremsbetriebs und zum andern zum Bewirken des Aufheizbetriebs genutzt wird. Das Aufheizverfahren beziehungsweise der Aufheizbetrieb kann somit auch bei relativ niederen Motorlasten stattfinden, wodurch hohe absolute Wärmemengen erzeugbar sind, die aufgrund der gesteigerten Abgasmengen und Strömungsgeschwindigkeiten gute Co-use heating method of the exhaust tract 30. The turbobrake thus has a dual function, since it is used on the one hand for effecting the engine braking operation and on the other hand for effecting the heating operation. The heating process or the heating operation can thus take place even at relatively low engine loads, whereby high absolute amounts of heat can be generated, the good due to the increased amounts of exhaust gas and flow rates
Wärmeübergangszahlen für die überströmten Oberflächen der aufzuwärmenden Bauteile des Abgastrakts 30 und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 verursacht werden. Heat transfer coefficients for the overflow surfaces of the components to be heated of the exhaust tract 30 and the exhaust aftertreatment device 50 are caused.
Zur Beeinflussung des Motorwirkungsgrads und des Turboladerwirkungsgrads dienen zumindest die als Motorbremsventile fungierenden Konstantdrosseln 78. Durch die Robustheit der Turbine 38 mit dem beispielsweise als angepasstes Dickschaufler- Turbinenrad ausgebildeten Turbinenrad 40, wobei die Turbine 38 auch Eintrittsdrücke bis über 10 bar ohne mechanische Probleme erträgt, ergibt sich ein gewünscht hohes Aufheiz-Potential, das bei üblichen Turbinen mit variabler Turbinengeometrie schon aufgrund der mechanischen Funktionalitäten zur Beherrschung der betreffenden Druck- Pulsation und den Gaskraftwirkungen bei weitem nicht vorhanden ist. At least the constant throttles 78 acting as engine brake valves serve to influence the engine efficiency and the turbocharger efficiency. Due to the robustness of the turbine 38 with the turbine wheel 40 embodied, for example, as a customized Dickschaufler turbine wheel, the turbine 38 also tolerates inlet pressures of more than 10 bar without mechanical problems a desired high heating potential, the usual turbines with variable turbine geometry already due to the mechanical functionalities for controlling the relevant pressure pulsation and the gas force effects is far from available.
Der Aufheizbetrieb wird beispielsweise durch eine spezielle Aufheiz-Regelung The heating operation is for example by a special heating control
bewerkstelligt, welche mittels der Recheneinrichtung 66 durchgeführt wird, die die entsprechenden Aktoren beziehungsweise die betreffenden Komponenten aktiviert oder deaktiviert. Je nach den zu fahrenden Motorbetriebspunkten der Aufheizphasen ergeben sich vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der Bauteile in Form der Konstantdrosseln 78, von Kraftstoff-Einspritzzeitpunkten, der Versteileinrichtung 70 und/oder der accomplished, which is carried out by means of the computing device 66, which activates or deactivates the corresponding actuators or the respective components. Depending on the motor operating points of the heating phases to be traveled, there are manifold possible combinations of the components in the form of the constant throttles 78, of fuel injection times, the adjusting device 70 and / or the
Versteileinrichtung hinsichtlich ihrer Positionen, da die VerStelleinrichtung beispielsweise gestuft oder stufenlos in unterschiedliche Stellungen bewegt werden kann. Der Regulating device with respect to their positions, since the adjusting device can be moved, for example stepped or continuously in different positions. Of the
Regelalgorithmus wird im Abgleich zu den Sollwerten der charakteristischen Control algorithm is compared to the setpoints of the characteristic
Temperaturen TAGN in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 auch die absoluten Wärmemengen HAGN des Abgases im Abgastrakt 30 über die Kraftstoff-Einspritzmengen für die Erreichung der zeitlich dominierten Optimierungsziele kontrollieren. Hierbei wird entsprechend der Aufgabenstellung naturgegeben unterschieoev^ob die Denoxierung durch schnelles Aufheizen oder der Rußfilter-Abbrand mit noch zusätzlich hohen Temperatures T AGN in the exhaust aftertreatment device 50 and the absolute heat quantities H AGN of the exhaust gas in the exhaust system 30 on the fuel injection quantities for the achievement of time-dominated optimization goals control. Here, according to the task given by nature unterschieoev ^ whether the denoxification by rapid heating or the soot filter burning with still high
Sauerstoffmengen optimal bedient werden soll. Oxygen quantities should be optimally served.
Die Konstantdrosseln 78 sind mit der Recheneinrichtung 66 gekoppelt und somit von der Recheneinrichtung 66 ansteuerbar. Die Konstantdrosseln 78 können somit mittels der Recheneinrichtung 66 geöffnet und geschlossen werden. Im geöffneten Zustand können die Konstantdrosseln 78 von dem beschriebenen Gas durchströmt werden, wobei das Gas im geschlossenen Zustand der Konstantdrosseln 78 nicht durch diese strömen kann. The constant chokes 78 are coupled to the computing device 66 and thus can be controlled by the computing device 66. The constant throttles 78 can thus be opened and closed by means of the computing device 66. In the open state, the constant throttle 78 can be traversed by the described gas, wherein the gas in the closed state of the constant throttle 78 can not flow through it.
Die Turbine 38 des Abgasturboladers 18 ist als Segmentturbine beziehungsweise The turbine 38 of the exhaust gas turbocharger 18 is as a segment turbine or
Mehrsegmentturbine ausgebildet. Das Turbinengehäuse weist dabei vorliegend genau zwei in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang zumindest im Multi-segment turbine formed. The turbine housing in this case has exactly two in the circumferential direction of the receiving space over its circumference at least in the present case
Wesentlichen spiralförmig verlaufende und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Spiralkanäle in Form der Fluten 46 und 48 auf, welche über die jeweiligen, in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums aufeinanderfolgenden Substantially spirally running and exhaust gas from the internal combustion engine through-flowable spiral channels in the form of the floods 46 and 48 which, via the respective, in the circumferential direction of the receiving space consecutive
beziehungsweise hintereinander angeordneten Auslassöffnungen 94 und 96 in den Aufnahmeraum münden. Das die Spiralkanäle durchströmende Abgas kann die or successively arranged outlet openings 94 and 96 open into the receiving space. The exhaust gas flowing through the spiral channels can the
Auslassöffnungen 94 und 96 durchströmen und somit aus den Spiralkanälen aus- und in den Aufnahmeraum einströmen. Dadurch kann das aus den Spiralkanälen ausströmende Abgas das Turbinenrad 40 anströmen und dadurch antreiben. Die Auslassöffnungen 94 und 96 werden auch als Düsen bezeichnet, wobei in Fig. 2 schematisch die in Fig. 2 mit 80 bezeichnete Düse des ersten Spiralkanals (Flut 46) dargestellt ist. Die jeweilige Düse wird auch als Zungenschieberdüse bezeichnet. Outlet openings 94 and 96 flow through and thus flow out of the spiral channels and flow into the receiving space. As a result, the exhaust gas flowing out of the spiral channels can flow against the turbine wheel 40 and thereby drive it. The outlet openings 94 and 96 are also referred to as nozzles, wherein in Fig. 2 schematically in Fig. 2 with 80 designated nozzle of the first spiral channel (flood 46) is shown. The respective nozzle is also referred to as a tongue slide nozzle.
Die Versteileinrichtung 70 ist ein Zungenschieber, welcher je Auslassöffnung 94 und 96 einen um die Drehachse 24 relativ zu dem Turbinengehäuse drehbaren beziehungsweise verschiebbaren oder bewegbaren Sperrkörper 90 beziehungsweise 92 in Form einer Zunge aufweist. Mittels dieses Sperrkörpers 90 beziehungsweise 92 beziehungsweise mittels dieser Zunge ist ein von Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt der jeweils zugeordneten Auslassöffnung 94 beziehungsweise 96 einstellbar. Mit anderen Worten weist der Zungenschieber einen ersten Sperrkörper 90 beziehungsweise eine erste Zunge auf, der beziehungsweise die der ersten Auslassöffnung 94 (Düsen) zugeordnet ist. Ferner umfasst der Zungenschieber einen zweiten Sperrkörper 92 beziehungsweise eine zweite Zunge, der beziehungsweise die der zweiten Auslassöffnung 96 (Düse) zugeordnet ist. Wird der erste Sperrkörper 90 um die Drehachse 24 gedreht, so wird dadurch der Strömungsquerschnitt der ersten Auslassöffnung 94 eingestellt. Wird der zweite Sperrkörper 92 um die Drehachse 24 gedreht, so wird dadurch der The adjusting device 70 is a tongue slide, which per outlet opening 94 and 96 has a about the axis of rotation 24 relative to the turbine housing rotatable or movable or movable locking body 90 or 92 in the form of a tongue. By means of this blocking body 90 or 92 or by means of this tongue, a flow cross-section through which the exhaust gas can flow is assigned to the respective associated outlet opening 94 or 96. In other words, the tongue slider has a first locking body 90 or a first tongue which is associated with the first outlet opening 94 (nozzles). Further, the tongue slider comprises a second locking body 92 and a second tongue associated with the second outlet opening 96 (nozzle). If the first blocking body 90 is rotated about the axis of rotation 24, then the flow cross section of the first outlet opening 94 is thereby set. If the second locking body 92 is rotated about the axis of rotation 24, so is the
Strömungsquerschnitt der zweiten Auslassöffnung 96 eingestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Sperrkörper 90 und 92 relativ zueinander beziehungsweise unabhängig voneinander um die Drehachse 24 drehbar sind. Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass die Sperrkörper 90 und 92 an einem gemeinsamen Ring gehalten und über diesen Ring gemeinsam um die Drehachse 24 relativ zu dem Turbinengehäuse, insbesondere mittels des Aktors, drehbar sind. Flow cross-section of the second outlet opening 96 is set. It can be provided that the locking body 90 and 92 are rotatable relative to each other or independently of each other about the axis of rotation 24. Preferably, it is also provided that the locking bodies 90 and 92 are held on a common ring and rotatable about this ring about the rotation axis 24 relative to the turbine housing, in particular by means of the actuator.
In Fig. 2 ist ferner eine Turbinenschaufel 82 des Turbinenrads 40 erkennbar. Die In Fig. 2, a turbine blade 82 of the turbine wheel 40 is further recognizable. The
Turbinenschaufel 82 weist eine Anströmkante 84 auf, über welche die Turbinenschaufel 82 beim Betrieb der Turbine 38 von dem Abgas angeströmt wird. Die in Fig. 2 besonders gut erkennbare, in axialer Richtung der Turbine 38 verlaufende Erstreckung der Turbine blade 82 has a leading edge 84, via which the turbine blade 82 is flowed by the exhaust gas during operation of the turbine 38. The particularly well visible in Fig. 2, extending in the axial direction of the turbine 38 extending the
Anströmkante 84, welche auch als Eintrittskante bezeichnet wird, ist eine sogenannte Einstrittsbreite, über welche die Turbinenschaufel 82 von dem Abgas angeströmt wird. Da die Auslassöffnungen 94 und 96 in Umfangsrichtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind, kann die gesamte Einstrittsbreite genutzt werden, um der Turbinenschaufel 82 das Abgas zuzuführen. Leading edge 84, which is also referred to as the leading edge, is a so-called inflow width, through which the turbine blade 82 is flown by the exhaust gas. Since the outlet ports 94 and 96 are arranged one behind the other in the circumferential direction, the entire inlet width can be used to supply the exhaust gas to the turbine blade 82.
Um nun die Kosten der Turbine 38 besonders gering zu halten sowie eine besonders hohe Robustheit der Turbine 38 zu realisieren, ist es vorgesehen, dass die Spiralkanäle symmetrisch zueinander ausgebildet sind und sich über den gleichen Umschlingungswinkel erstrecken. Dabei sind die Sperrkörper 90 und 92 beispielsweise derart ausgebildet, dass sie die gleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Länge oder ungleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Längen aufweisen. Die Spiralkanäle werden auch als Segmente oder Spiralsegmente bezeichnet. Somit ist die Turbine 38 als Segmentturbine oderIn order to keep the cost of the turbine 38 is particularly low and to realize a particularly high robustness of the turbine 38, it is provided that the spiral channels are formed symmetrically to each other and over the same Extend wrapping angle. In this case, the blocking bodies 90 and 92 are designed, for example, such that they have the same length extending in the circumferential direction of the receiving space or unequal lengths extending in the circumferential direction of the receiving space. The spiral channels are also referred to as segments or spiral segments. Thus, the turbine 38 is a segmented turbine or
ehrsegmentturbine ausgebildet.  honor segment turbine trained.
Üblicherweise sind derartige Mehrsegmentturbinen mit Zungenschiebern asymmetrisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Spiralsegmente unsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Die Funktion dieser einfachen Turbine basiert auf dem Drehschieber- Prinzip, bei dem die jeweiligen Zungenspitzen den betreffenden Usually, such multi-segment turbines are designed asymmetrically with tongue slides. This means that the spiral segments are formed asymmetrically to each other. The function of this simple turbine is based on the rotary valve principle, in which the respective tongue tips the relevant
Spiralenströmungsquerschnitt abgreifen und damit die Eintrittsdrallgeschwindigkeit beziehungsweise Turbinenleistung gewichtig beeinflussen. Durch die robuste Bauweise mit einer nur geringen Anzahl an beweglichen Teilen bietet sich dieser Turbinentyp besonders bei Nutzfahrzeug-Anwendungen an, die hohe Ansprüche an eine zuverlässige Verstellfunktion über viele 100.000 Kilometer haben. Die Anwendung der aufkommenden Ottomotoren-Aufladung, die sich in Richtung von variablen Turbinengeometrien entwickeln wird, dürfte diese Bauart ebenfalls sehr bedeutend machen. Tapping spiral flow cross-section and thus influence the entry spin speed or turbine power weighty. The robust construction with only a small number of moving parts makes this type of turbine particularly suitable for commercial vehicle applications that have high demands on a reliable adjustment function over many 100,000 kilometers. The application of the emerging gasoline engine supercharging, which will evolve towards variable turbine geometries, should also make this design very significant.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Abgasrückführleitung 60 fluidisch mit der Flut 34, nicht jedoch mit der Flut 36 verbunden ist/Daher wird die Flut 34 auch als AGR-Flut bezeichnet, so dass die Flut 46, in die die Flut 34 mündet, auch als AGR-Segment, AGR- Kanal oder AGR-Leitung bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass die Flut 34 und die Flut 46 insbesondere dazu genutzt werden, eine hinreichend hohe Menge an rückzuführendem Abgas und somit eine hinreichend hohe AGR-Rate bereitzustellen. Demgegenüber kommt der Flut 36 und der Flut 48 insbesondere die Aufgabe zu, das From Fig. 1 it can be seen that the exhaust gas recirculation line 60 fluidly connected to the flood 34, but not with the flood 36 / Therefore, the flood 34 is also referred to as EGR flood, so that the flood 46, in which the flood 34 opens , also referred to as EGR segment, EGR channel or EGR line. This means that the flood 34 and the flood 46 are used in particular to provide a sufficiently high amount of recirculating exhaust gas and thus a sufficiently high EGR rate. In contrast, the flood 36 and the flood 48 in particular the task, the
Verbrennungsluftverhältnis λ auf gewünschte Werte einzustellen, so dass die Flut 36 auch als Lambda-Flut bezeichnet wird. Demzufolge wird die Flut 48 auch als Lambda- Spiralkanal, Lambda-Segment oder Lambda-Leitung bezeichnet. Setting the combustion air ratio λ to desired values, so that the flood 36 is also referred to as lambda flood. Accordingly, the flood 48 is also referred to as lambda spiral channel, lambda segment or lambda line.
Die als Zungenschieber ausgebildete Versteileinrichtung 70 ist eine Variabilität, mittels welcher die Turbine 38 bedarfsgerecht an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden kann. Daher wird die Turbine 38 auch als Vario-Segment-Turbine bezeichnet. Da die Flut 34 eine AGR-Flut ist, ist die erste Zylindergruppe eine sogenannte AGR- Zylindergruppe, an die die Flut 34 angeschlossen ist. Die AGR-Zylindergruppe The adjusting device 70 designed as a tongue slider is a variability by means of which the turbine 38 can be adapted as needed to different operating points. Therefore, the turbine 38 is also referred to as a Vario-segment turbine. Since the flood 34 is an EGR flood, the first cylinder group is a so-called EGR cylinder group to which the flood 34 is connected. The EGR cylinder group
bewerkstelligt mithilfe der Aufstaufähigkeit des betreffenden Turbinensegments in Form der Flut 46 die Abgasrückführung über die Kühleinrichtung 64 zur Luftseite beziehungsweise dem Ansaugtrakt 14. Die als Zungenschieberturbine ausgebildete Turbine 38 wie auch das Abgasrückführventil (Ventilelement 62) werden über eine Regelung mit hinterlegten und applizierten elektronischen Daten auf optimales Verhalten bezüglich Verbrauch und Emission geregelt. accomplishes the exhaust gas recirculation via the cooling device 64 to the air side using the Aufstaufähigkeit the relevant turbine segment in the form of the flood 46 or the intake tract 14. The designed as a tongue slide turbine turbine 38 as well as the exhaust gas recirculation valve (valve element 62) are controlled by a scheme with stored and applied electronic data on optimal behavior in terms of consumption and emission.
Für ein schnelles Ansprechen der Abgasnachbehandlungsanlage in Form der For a quick response of the exhaust aftertreatment system in the form of
Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 kann die Regelung der auch als Vario-Turbine bezeichneten Turbine 38 mit dem Abgasrückführventil wie auch der jeweiligen Exhaust gas aftertreatment device 50 may be the control of the designated also as a Vario turbine turbine 38 with the exhaust gas recirculation valve as well as the respective
Konstantdrossel 78 im jeweiligen Zylinder im Rahmen des Thermomanagements sehr wirkungsvoll durchgeführt werden. Constant throttle 78 in the respective cylinder in the context of thermal management are carried out very effectively.
Wie aus Entwicklungsaktivitäten eines hochaufgeladenen Motorbremssystems mit der Turbobrake gefunden wurde, dürfte mithilfe der robusten, variablen As evidenced by the development activities of a supercharged engine braking system with the turbo bolter, the robust, variable engine is expected to be used
Zungenschieberturbine das otorbremssystem sehr stark gegenüber dem Stand der Technik bevorteilt sein, wenn die kleinen Konstantdrosselventile (Konstantdrosseln 78) in den Zylindern mitvorliegen und in den Motorbremsphasen geöffnet werden. Tongue slider turbine the otorbremssystem very much over the prior art vorteilt be, if the small constant throttle valves (constant throttles 78) mitbefliegen in the cylinders and are opened in the engine braking phases.
Die jeweiligen Auslassöffnungen 94 und 96 sind auf einem sogenannten The respective outlet openings 94 and 96 are on a so-called
Eintrittsdurchmesser angeordnet, auf welchem das Abgas die Auslassöffnungen 94 und 96 durchströmt und demzufolge von den Spiralkanälen (Fluten 46 und 48) in den Inlet diameter arranged on which the exhaust gas flows through the outlet openings 94 and 96 and consequently from the spiral channels (floods 46 and 48) in the
Aufnahmeraum strömt. Fig. 3 zeigt jeweilige Spiralflächenverläufe der Spiralkanäle vorliegend ohne Düsenquerschnittsfläche des hier im Mittelpunkt stehenden Recording room streams. Fig. 3 shows respective spiral surface courses of the spiral channels present without nozzle cross-sectional area of the here in the center
symmetrischen und als Segmentgehäuse bezeichneten Turbinengehäuses, zum Beispiel der Zweisegment-Turbine mit der symmetrischen Winkelaufteilung 180 Grad-180 Grad. Mit anderen Worten, der erste Spiralkanal (Flut 46) weist einen von dem Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitt AS1 auf, dessen Verlauf entlang der Erstreckung des ersten Spiralkanals durch einen in Fig. 3 gezeigten Verlauf 86 veranschaulicht ist. Demzufolge weist der zweite Spiralkanal (Flut 48) einen von dem Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitt AS2 auf, dessen Verlauf entlang der Erstreckung des zweiten Spiralkanals in Fig. 3 durch einen Verlauf 88 veranschaulicht ist. symmetrical and called segment housing turbine housing, for example, the two-segment turbine with the symmetrical angular distribution 180 degrees-180 degrees. In other words, the first spiral channel (flood 46) has a flow cross-section AS1 through which the exhaust gas can flow, the course of which along the extension of the first spiral channel is illustrated by a profile 86 shown in FIG. Accordingly, the second spiral channel (flood 48) has a flow cross-section through which the exhaust gas flow AS2 whose course along the extension of the second spiral channel in Fig. 3 by a curve 88 is illustrated.
Die jeweilige Erstreckung beziehungsweise der jeweilige Verlauf des jeweiligen The respective extent or the respective course of the respective
Spiralkanals wird beispielsweise mithilfe einer Laufvariablen φ beschrieben. Dies bedeutet, dass die Laufvariable φ jeweils auf den Spiralkanal bezogen wird Spiral channels are described using a variable φ, for example. This means that the variable φ is always related to the spiral channel
beziehungsweise werden kann, um diesen an jeder Stelle in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums beziehungsweise des Turbinenrads 40 über dessen Umfang or can be, to this at any point in the circumferential direction of the receiving space or the turbine wheel 40 over its circumference
beschreiben zu können. Bezogen auf den zweiten Spiralkanal wird die Laufvariable φ mit φλ bezeichnet. Bezogen auf den ersten Spiralkanal wird die Laufvariable φ mit c AGR bezeichnet. to be able to describe. With reference to the second spiral channel, the variable φ is included φ λ . With reference to the first spiral channel, the variable φ is designated c A GR.
Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige Verlauf des jeweiligen It is preferably provided that the respective course of the respective
Strömungsquerschnitts AS1 beziehungsweise AS2 folgender Gesetzmäßigkeit gehorcht: Flow cross-section AS1 or AS2 following law complies:
AS2 = AS20 x (1 -φΑ2ο) Δ ex2 und AS1 = AS10 x (1 -(PAGR / <Ριο )Δ ex1 . AS2 = AS20 x (1 -φ Α / φ 2 ο) Δ ex2 and AS1 = AS10 x (1 - ( PAGR / <Ριο) Δ ex1.
Dabei beginnt der erste Spiralkanal ab einem sogenannten Eintrittsquerschnitt des ersten Spiralkanals, wobei der Eintrittsquerschnitt des ersten Spiralkanals mit AS10 bezeichnet wird. Der zweite Spiralkanal beginnt ab einem Eintrittsquerschnitt des zweiten In this case, the first spiral channel starts from a so-called inlet cross section of the first spiral channel, wherein the inlet cross section of the first spiral channel is denoted by AS10. The second spiral channel starts from an inlet cross-section of the second
Spiralkanals, wobei der Eintrittsquerschnitt des zweiten Spiralkanals mit AS20 bezeichnet wird. Bezogen auf die Umfangsrichtung des Aufnahmeraums beziehungsweise des Turbinenrads 40 befindet sich der Eintrittsquerschnitt des ersten Spiralkanals bei dem Winkel >i0, während sich der Eintrittsquerschnitt des zweiten Spiralkanals bei einem Winkel φ2ο befindet. Der Winkel φ2ο wird auch als Eintrittswinkel φλι0 bezeichnet. Der Winkel φ10 wird auch als Eintrittswinkel cpAGR,o bezeichnet. Spiral channels, wherein the inlet cross-section of the second spiral channel is denoted by AS20. Based on the circumferential direction of the receiving space or the turbine wheel 40 is the inlet cross-section of the first spiral channel at the angle> i 0 , while the inlet cross-section of the second spiral channel is at an angle φ 2 ο. The angle φ 2 ο is also referred to as entry angle φ λι0 . The angle φ 10 is also referred to as entrance angle cp A GR, o.
Mit anderen Worten wird durch die oben genannte Gesetzmäßigkeit ein jeweiliger Verlauf, insbesondere Spiralenverlauf, der Spiralkanäle für einen jeweiligen In other words, by the above-mentioned law, a respective course, in particular spiral course, of the spiral channels for a respective
Flächenabgriff der Sperrkörper beschrieben. Dabei ist ex1 ein erster Exponent, welcher mindestens den Wert 2 aufweist. Ferner ist ex2 ein zweiter Exponent, welcher Area tap the locking body described. In this case, ex1 is a first exponent which has at least the value 2. Furthermore, ex2 is a second exponent, which
mindestens den Wert 2 oder größer aufweist. Als jeweiliger Exponent ex1 und ex2 kann dabei eine natürliche, positive Zahl verwendet werden, wobei der Exponent ex1 und/oder der Exponent ex2 vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 beträgt. Da vorliegend die Spiralkanäle symmetrisch zueinander ausgebildet sind, sind die Exponenten ex1 und ex2 at least 2 or greater. In this case, a natural, positive number can be used as the respective exponent ex1 and ex2, the exponent ex1 and / or the exponent ex2 preferably being 2, 3, 4 or 5. Since in the present case the spiral channels are formed symmetrically to one another, the exponents are ex1 and ex2
beziehungsweise ihre Werte gleich. Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform beträgt der jeweilige Exponent ex1 beziehungsweise ex2 2. Das Hauptmerkmal ist somit der gleiche Flächenverlauf mit gleichen Absolutwerten der beiden Segmentspiralen, die stromauf in den Turbinenzulaufkanal beziehungsweise die Fluten 34 und 36 einmünden, welche beispielsweise auch als Krümmerleitungen bezeichnet werden. or their values the same. In the embodiment illustrated in FIG. 3, the respective exponent is ex1 or ex2 2. The main feature is thus the same surface course with equal absolute values of the two segment spirals which flow upstream into the turbine inlet channel or the floods 34 and 36, which for example also designate manifold lines become.
Durch gleiche oder ungleiche Längen der Sperrkörper 90 und 92 kann somit trotz des symmetrischen Turbinengehäuses ein symmetrisches oder asymmetrisches Verhalten der Abgasstränge beziehungsweise Fluten 34, 36 und somit der Turbine 38 insgesamt realisiert werden. Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform der Turbine 38, wobei die Sperrkörper mit 90 und 92 bezeichnet sind. Ferner ist in Fig. 4 die mit 94 bezeichnete und dem Sperrkörper 90 zugeordnete erste Auslassöffnung des ersten Spiralkanals erkennbar. Darüber hinaus ist in Fig. 4 die mit 96 bezeichnete, dem Sperrkörper 92 zugeordnete Auslassöffnung des zweiten Spiralkanals erkennbar. Bei der ersten Ausführungsform sind die Sperrkörper 90 und 92 gleich lang und erstrecken sich dabei um jeweils 90 Grad in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums beziehungsweise des Turbinenrads 40 über dessen Umfang. Dadurch kann ein symmetrisches Verhalten der Abgasstränge beziehungsweise der Fluten 34 und 36 realisiert werden. By equal or unequal lengths of the locking body 90 and 92 thus a symmetrical or asymmetrical behavior of the exhaust gas lines or floods 34, 36 and thus the turbine 38 can be realized in spite of the symmetrical turbine housing. Fig. 4 shows a first embodiment of the turbine 38, wherein the locking bodies are designated 90 and 92. Furthermore, in FIG. 4, the first outlet opening of the first spiral channel designated 94 and associated with the blocking body 90 can be seen. In addition, in FIG. 4, the outlet opening of the second spiral channel assigned 96, the blocking body 92, can be seen. In the first embodiment, the locking bodies 90 and 92 are the same length and extend in each case by 90 degrees in the circumferential direction of the receiving space or the turbine wheel 40 over its circumference. As a result, a symmetrical behavior of the exhaust gas lines or the floods 34 and 36 can be realized.
Fig. 5 zeigt das Flächenverlaufsdiagramm der ersten Ausführungsform mit den FIG. 5 shows the surface course diagram of the first embodiment with FIGS
Exponenten ex1 = ex2 = 2. Das in Fig. 5 gezeigte Flächenverlaufsdiagramm Exponent ex1 = ex2 = 2. The surface course diagram shown in FIG
berücksichtigt die in Fig. 5 durch einen Bereich 95 bezeichnete, jeweilige takes into account the respective designated in Fig. 5 by an area 95, respectively
Düsenquerschnittsfläche in Umfangsrichtung. Da die Sperrkörper 90 und 92 gleich lang sind, ist der Zungenschieber als symmetrischer Drehschieber ausgebildet. Der Nozzle cross-sectional area in the circumferential direction. Since the locking body 90 and 92 are the same length, the tongue slider is designed as a symmetrical rotary valve. Of the
Verstellbereich des Zungenschiebers beträgt beispielsweise 70 Grad. Somit ist jeder Sperrkörper 90 beziehungsweise 92 um 70 Grad drehbar. In Fig. 4 ist mit 98 eine jeweilige Maximalposition, mit 100 eine jeweilige Nullposition der jeweiligen Zungenspitze und mit 102 eine jeweilige Minimalposition bezeichnet. Die Maximalposition 98 ist eine Offenposition, in welcher die Spiralfläche sowie die Düsenfläche von ca. 1.100 Adjustment of the tongue slider is for example 70 degrees. Thus, each locking body 90 or 92 is rotatable by 70 degrees. In FIG. 4, 98 denotes a respective maximum position, with 100 a respective zero position of the respective tongue tip and 102 a respective minimum position. The maximum position 98 is an open position in which the spiral surface and the nozzle surface of about 1,100
Quadratmillimeter in jedem Spiralsegment simultan abgegriffen werden. In der vollständigen Schließposition von 70 Grad beträgt dieser Flächenwert in jedem Segment ca. 450 Quadratmillimeter. Verbindet man die drei Abgriffspunkte Offen-, Null- und Schließposition der beiden Segmentspiralen, so ergeben sich im Flächendiagramm zur Abszisse bei symmetrischem Zungenschieber parallele Verbindungslinien 104 dieser Punkte. Der symmetrische Zungenschieber würde bei den in Fig. 4 mit Pfeilen 106 angedeuteten Gehäusezungen die Schließposition einnehmen. Square millimeters in each spiral segment are tapped simultaneously. In the full closed position of 70 degrees, this area value in each segment is approximately 450 square millimeters. If the three tapping points open, zero and closed position of the two segment spirals are combined, parallel connecting lines 104 of these points are obtained in the area diagram relative to the abscissa in the case of a symmetrical tongue slider. The symmetrical tongue slider would occupy the closed position in the indicated in Fig. 4 with arrows 106 housing tongues.
Ist der Zungenschieber beispielsweise asymmetrisch ausgebildet, so sind die Zungen asymmetrisch beziehungsweise unterschiedlich lang ausgebildet. Der in Fig. 4 For example, if the tongue slider is asymmetrical, the tongues are asymmetrical or of different lengths. The in Fig. 4
veranschaulichte symmetrische Zungenschieber wird beispielsweise als 90-90- Zungenschieber bezeichnet, da beide Sperrkörper 90 und 92 über 90 Grad verlaufen. In Fig. 6 verläuft der Sperrkörper 92 ebenfalls über 90 Grad, wobei der Sperrkörper 90 beispielsweise über 110 Grad verläuft. Der Zungenschieber wird somit als 90-110- Zungenschieber bezeichnet. Verläuft der Sperrkörper 92 beispielsweise über 90 Grad, während der Sperrkörper 90 über 130 Grad verläuft, so würde der Zungenschieber beispielsweise als 90-130-Zungenschieber bezeichnet werden. Da trotz dieser asymmetrischen Zungen beziehungsweise der unterschiedlich langen Zungen das symmetrische Turbinengehäuse beibehalten wird, liegen die Enden des betreffenden 90- 10-Zungenschiebers und des 90-130-Zungenschiebers (nicht dargestellt) in der Schließposition ebenfalls wie beim symmetrischen Zungenschieber weiterhin direkt unterhalb der Gehäusezunge, welche jeweils durch den Pfeil 106 veranschaulicht ist. Um die AGR-Rate zu erhöhen, wird nun der symmetrische 90-90-Zungenschieber für einen asymmetrischen Spiralen-Aufstaukanal um jeweils 20 Grad Umschlingung an der AGR- Kanalseite (AGR-Zunge) zu den Schieberversionen 90-110 und 90-130 (nicht dargestellt) modifiziert. illustrated symmetrical tongue slider is referred to as 90-90 tongue slider, for example, since both locking body 90 and 92 extend over 90 degrees. In Fig. 6, the locking body 92 also extends over 90 degrees, wherein the locking body 90, for example, extends over 110 degrees. The tongue slider is thus referred to as a 90-110 tongue slider. For example, if the blocking body 92 extends over 90 degrees, while the blocking body 90 extends over 130 degrees, then the tongue slider would be referred to, for example, as a 90-130 tongue slider. Because despite this Asymmetrical tongues or the tongues of different lengths, the symmetrical turbine housing is maintained, the ends of the respective 90- 10-tongue slide and the 90-130-tongue slide (not shown) in the closed position also as in the symmetrical tongue slide directly below the housing tongue, which respectively is illustrated by the arrow 106. In order to increase the EGR rate, the symmetrical 90-90 reed shifter for an asymmetric scroll accumulation channel will now be looped 20 degrees around the EGR channel side (AGR tongue) to the slider versions 90-110 and 90-130 (not shown) modified.
Im Flächendiagramm spiegelt sich die Zungenverlängerung der AGR-Zunge (Sperrkörper 90) in den Abgriffspunkten am Verlauf 86, die gegenüber dem Abgriff am Verlauf 88 geringere Flächenwerte aufweisen, wider (nicht dargestellt). Die beiden asymmetrischen Zungenschieber beeinflussen somit die Verbindungslinien des simultanen In the area diagram, the tongue extension of the AGR tongue (blocking body 90) is reflected in the tapping points on the course 86, which have smaller area values than the tapping on the course 88 (not shown). The two asymmetric tongue slides thus influence the connecting lines of the simultaneous
Zungenabgriffs, wodurch die Steigungen der Linie die Abweichungen der AGR-Zunge im Flächendiagramm widerspiegeln (nicht dargestellt). Mit diesem einfachen Konzept wird eine kostengünstige Variantenvielfalt zur Beeinflussung des Motorverhaltens hinsichtlich Verbrauch und Emission ermöglicht. Um mit einfachsten Mitteln die Abgasrückführleitung auf die zweite Zylindergruppe und nicht mehr die erste Zylindergruppe zu legen, beispielsweise aufgrund von Bauraumproblemen, bietet das Konzept der symmetrischen Segmentgehäuse mit identischem Turbinengehäuse und für einen Zungenschieber Vorteile, da dann beispielsweise der in Fig. 6 gezeigte Zungenschieber lediglich um 180 Grad gedreht verbaut werden muss. Mit anderen Worten wird der Zungenschieber nur um den Segment-Teilungswinkel von 180 Grad gedreht, wobei vorausgesetzt wird, dass der Zungenschieber diese Neumontage mit gleichem Verstellbereich beherrscht. Da wir ein symmetrisches Turbinengehäuse vorliegen haben, besteht praktisch das unveränderte Motorverhalten hinsichtlich der AGR-Fähigkeit, wobei jetzt die Flut 36 die AGR-Flut ist. Tongue tap, whereby the slopes of the line reflect the deviations of the AGR tongue in the area diagram (not shown). With this simple concept, a cost-effective variety of variants for influencing the engine behavior in terms of consumption and emission is possible. In order to place the exhaust gas recirculation line with the simplest means on the second cylinder group and not the first cylinder group, for example because of space problems, the concept of symmetrical segment housing with identical turbine housing and for a tongue slider advantages, since then, for example, the tongue slider shown in Fig. 6 only must be installed rotated by 180 degrees. In other words, the tongue slider is rotated only by the segment pitch angle of 180 degrees, assuming that the tongue slider dominates this new installation with the same adjustment. Since we have a symmetrical turbine housing, there is virtually no change in engine performance in terms of EGR capability, with flood 36 now being the EGR flood.
Durch das symmetrische Segment-Spiral-Gehäuse in Kombination mit einem Due to the symmetrical segment spiral housing in combination with a
symmetrischen oder asymmetrischen Zungenschieber lässt sich eine einfachste Symmetrical or asymmetrical tongue slider can be a simplest
Anpassbarkeit der Turbine 38 mit geringstem Aufwand hinsichtlich des Motor-Bedarfs an AGR und λ schaffen. Ferner ergeben sich folgende Vorteile: breiter Verwendungsbereich der unveränderten Turbinenhauptteile wie Gehäuse, Rad und VerStelleinrichtung, Vertauschen des Verhaltens der ersten Zylindergruppe mit der zweiten Zylindergruppe allein durch die Gestaltung des Zungenschiebers beziehungsweise Ummontage des Zungenschiebers, so dass kein Gehäusetausch erforderlich ist und sich der Vorteil ergibt, dass alle Basis-Turbinenteile wie auch der Zungenschieber verwendbar sind; günstige Kostenbasis des Turbinenmodul-Konzepts bezogen den breiten Einsatzbereich (im Wesentlichen der Schiebertausch); Zungenschieberturbine auch für hochaufgeladenen Motorbremsbetrieb (Turbobrake) bestens geeignet. Adaptability of the turbine 38 with minimal effort in terms of engine needs for EGR and λ create. Furthermore, there are the following advantages: wide range of use of the unchanged turbine main parts such as housing, wheel and adjusting device, interchanging the behavior of the first cylinder group with the second cylinder group solely by the design of the tongue slider or conversion of the tongue slider, so that no housing replacement is required and gives the advantage in that all base turbine parts as well as the tongue slide can be used; favorable Cost basis of the turbine module concept related to the wide range of applications (essentially the slide exchange); Tongue slider turbine also highly suitable for highly charged engine braking operation (turbo brake).
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Verbrennungskraftmaschine10 internal combustion engine
12 Zylindergehäuse 12 cylinder housing
14 Ansaugtrakt  14 intake tract
16 Luftfilter  16 air filters
18 Abgasturbolader  18 turbocharger
20 Verdichter  20 compressors
22 Verdichterrad  22 compressor wheel
24 Drehachse  24 axis of rotation
26 Ladeluftkühler  26 intercooler
28 Ladeluftverteiler  28 Charge air distributor
30 Abgastrakt  30 exhaust tract
32 Abgaskrümmer  32 exhaust manifold
34 Flut  34 flood
36 Flut  36 flood
38 Turbine  38 turbine
40 Turbinenrad  40 turbine wheel
42 Rotor  42 rotor
44 Welle  44 wave
46 Flut  46 flood
48 Flut  48 flood
50 Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 exhaust aftertreatment device
52 Kurbelwelle 52 crankshaft
54 Richtungspfeil  54 directional arrow
56 Temperatursensor  56 temperature sensor
58 Abgasrückführeinrichtung  58 exhaust gas recirculation device
60 Abgasrückführleitung  60 exhaust gas recirculation line
62 Ventilelement  62 valve element
64 Kühleinrichtung  64 cooling device
66 Recheneinrichtung  66 computing device
68 Motorbremseinrichtung 70 Doppelpfeil68 Motor brake device 70 double arrow
72 Diagramm72 diagram
74 Ordinate 74 ordinates
76 Abszisse  76 abscissa
78 Konstantdrossel 78 Constant choke
80 Düse 80 nozzle
82 Turbinenschaufel 82 turbine blade
84 Düsenbreite84 nozzle width
86 Verlauf 86 History
88 Verlauf  88 History
90 Sperrkörper 90 locking body
92 Sperrkörper92 locking body
94 Auslassöffnung94 outlet opening
95 Bereich 95 area
96 Auslassöffnung 96 outlet opening
98 Maximalposition98 maximum position
100 Nullposition100 zero position
102 Minimalposition102 minimum position
104 Verbindungslinie104 connecting line
106 Richtungspfeil 106 directional arrow

Claims

Patentansprüche claims
Turbine (38) für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmeraum, in welchem ein Turbine (38) for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine (10), with a turbine housing, which has a receiving space in which
Turbinenrad (40) um eine Drehachse (24) relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufnehmbar ist, und wenigstens zwei in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums über dessen Umfang verlaufende und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) durchströmbare Spiralkanäle (46, 48) aufweist, welche über jeweilige, in Turbine wheel (40) about a rotational axis (24) relative to the turbine housing is rotatably receivable, and at least two in the circumferential direction of the receiving space extending over its circumference and by exhaust gas of the internal combustion engine (10) flow-through spiral channels (46, 48), which via respective, in
Umfangsrichtung des Aufnahmeraums aufeinanderfolgende Auslassöffnungen (94, 96) in den Aufnahmeraum münden, und mit einer VerStelleinrichtung (70), welche je Auslassöffnung (94, 96) einen um die Drehachse (24) relativ zu dem Circumferential direction of the receiving space successive outlet openings (94, 96) open into the receiving space, and with an adjusting device (70), which per outlet opening (94, 96) one about the rotation axis (24) relative to the
Turbinengehäuse verschiebbaren Sperrkörper (90, 92) aufweist, mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt der jeweils Turbine housing slidable locking body (90, 92), by means of which a flow-through of the exhaust flow cross-section of each
zugeordneten Auslassöffnung (94, 96) einstellbar ist, associated outlet opening (94, 96) is adjustable,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Spiralkanäle (46, 48) symmetrisch zueinander ausgebildet sind und sich über den gleichen Umschlingungswinkel erstrecken, wobei die Sperrkörper (90, 92) die gleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Länge oder ungleiche, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums erstreckende Längen aufweisen. the spiral channels (46, 48) are symmetrical to each other and extend over the same angle of wrap, wherein the locking bodies (90, 92) have the same length extending in the circumferential direction of the receiving space or unequal lengths extending in the circumferential direction of the receiving space.
Turbine (38) nach Anspruch 1 , Turbine (38) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Turbinengehäuse genau zwei Spiralkanäle (46, 48) aufweist, welche jeweils einen Umschlingungswinkel von 180 Grad aufweisen. the turbine housing exactly two spiral channels (46, 48), each having a wrap angle of 180 degrees.
3. Turbine (38) nach Anspruch 1 oder 2, 3. turbine (38) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
alle Spiralkanäle (46, 48) des Turbinengehäuses die Spiralkanäle (46, 48) symmetrisch zueinander ausgebildet sind und sich über den gleichen  All spiral channels (46, 48) of the turbine housing, the spiral channels (46, 48) are symmetrical to each other and the same
Umschlingungswinkel erstrecken.  Extend wrapping angle.
4. Turbine (38) nach den vorherigen Ansprüchen, 4. Turbine (38) according to the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei unveränderter Lage der Spiralkanäle (46, 48) des Gehäuses der Turbine (38) durch einfache, drehende Um-Montage von 180° der vorliegenden Sperrkörper (90, 92) um die Drehachse (24), der ungleichen, sich in Umfangsrichtung des  with unchanged position of the spiral channels (46, 48) of the housing of the turbine (38) by simple, rotational re-assembly of 180 ° of the present locking body (90, 92) about the axis of rotation (24), the uneven, in the circumferential direction of the
Aufnahmeraums erstreckenden Längen einen Wechsel der Fixierung des  Lengths a change of fixation of the receiving space
Abgasrückführrohrs (60) von der Flut 34 zur Flut 36 mit nahezu gleicher Aufstau- Charakteristik ergibt.  Exhaust gas recirculation pipe (60) from the flood 34 to the flood 36 with almost the same accumulation characteristic results.
5. Abgasturbolader (18) für eine Verbrennungskraftmaschine (10), mit einer Turbine (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 5. Exhaust gas turbocharger (18) for an internal combustion engine (10), with a turbine (38) according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008039085A1 (en) 2008-08-21 2010-02-25 Daimler Ag Internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger
DE102011016528A1 (en) * 2011-04-08 2012-01-19 Daimler Ag Turbine for exhaust-gas turbocharger of internal combustion engine of motor vehicle i.e. passenger car, has first flooded part arranged separately from second and third flooded parts in circumferential direction
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