WO2017194237A1 - Turbine für einen abgasturbolader mit zweiflutigem turbinengehäuse und einer ventil-anordnung mit verbesserter abströmung - Google Patents

Turbine für einen abgasturbolader mit zweiflutigem turbinengehäuse und einer ventil-anordnung mit verbesserter abströmung Download PDF

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valve
exhaust gas
turbine
opening
partition wall
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PCT/EP2017/056874
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French (fr)
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Georg Mehne
Christoph Sparrer
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger with twin-flow turbine housing and a valve arrangement with improved outflow.
  • An internal combustion engine 1 which is charged by an exhaust gas turbocharger 2, is characterized by the arrangement of the guidance of fresh air and exhaust gases shown in FIG.
  • the exhaust gas from the engine 1 Burn ⁇ voltage across the turbine 3, which drives the compressor 4 in the intake tract upstream of the inlet of the engine 1 via a common shaft 5 flows.
  • By compressing the intake air more fuel per cylinder stroke can be added and the torque of the engine 1 is increased.
  • FIG. 1 For reasons of clarity, some elements of the air duct are not shown in FIG. These are, for example, an air filter arranged in front of the compressor, an air flow meter arranged in front of the compressor, an intercooler arranged behind the compressor, a tank, a crankcase vent arranged behind the throttle valve and a catalytic converter arranged behind the turbine. On a representation of an optionally existing exhaust gas recirculation or secondary air injection was also omitted.
  • the throttle valve 8 In boosted operation, the throttle valve 8 is fully open.
  • the regulation of the charge can be effected, for example, by blowing off part of the exhaust gas mass flow through a wastegate system 7.
  • Displacement air system 6 is arranged over the excess, compressed intake air can be blown off and returned to the intake ⁇ .
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of an exhaust gas turbocharger 2 according to the prior art.
  • This representation contains a section in the area of the Wastegate system.
  • Said wastegate system 7 is arranged in the turbine housing 9.
  • the wastegate system 7 is actuated via a wastegate actuator 10, which is attached to the compressor housing 11 using a holder. Between the
  • Turbine housing 9 and the compressor housing 11 is a bearing assembly 12, in which the common rotor shaft of turbine and compressor wheel is housed.
  • 3 shows the wastegate system 7 in a plan view and in a sectional view of the side view. Shown is the wastegate opening 13 in the turbine housing 9, which can be released or closed via a flap plate 14. If necessary, a part of the exhaust gas mass flow can be routed past the turbine impeller.
  • the opening or closing operation of the flap plate 14 via a linear movement of a control rod 15 which is driven by a controlled pneumatic or electric Wastegate Actuator 10. This linear movement is transmitted via a connecting plate 16 to an outer wastegate lever 17.
  • Wastegatespindel 19 transmits the rotational movement by means of the pivot arm 19a on the valve plate 14. Due to the linear guided control rod 15 is additionally a compensating joint 20 in the kinematics required to ensure a Schränkungsaus GmbH.
  • exhaust gas turbochargers with single-turbine housing, which has only one arranged in a helical form around the turbine runner 9c exhaust gas supply passage, a so-called exhaust gas.
  • Corresponding exhaust gas turbines are also referred to as monoscroll turbines.
  • This technology has the disadvantage that the charge changes, ie the exchange of exhaust gas and fuel-gas mixture, the one Individual cylinders of the internal combustion engine during operation by the pulsating exhaust gas back pressure negatively influence each other. This adversely affects the filling of the cylinders of the engine with the fuel-gas mixture, which in turn deteriorates its consumption, response and performance.
  • segmented scroll turbine housings 9a and twin-scroll turbine housings 9b as illustrated in FIG. Both turbines contain a partition wall 21, which is provided between the two exhaust gas flows 22, 23.
  • the partition wall 21 is arranged so that the turbine runner 9c is acted upon by both exhaust gas flows 22, 23 to 180 ° over the full wheel entry width.
  • the dividing wall 21 is arranged in the radial direction to the turbine wheel, as a result of which this exhaust gas flows 22, 23 to 360 ° on a proportion, for. B. each 50% of the Radeintrittsumble is applied.
  • an exhaust manifold 24 is used in both types of turbines, in which case two cylinders are combined in four-cylinder engines and three cylinders in each case for six-cylinder engines. Each strand is in turn connected to an exhaust gas flow of the twin-bladed turbine housing. This ensures that the exhaust pulses of the individual cylinders influence as little as possible negatively.
  • FIG. 5 illustrates the exhaust manifold of a four-cylinder engine, in which two exhaust pipes of the respective cylinders are combined to form one strand.
  • the exhaust pipes 26 and 29 of the first and the fourth cylinder are combined into one strand.
  • the off ⁇ gas lines 27 and 28 of the second and the third cylinder to summarized in one strand.
  • the arrows are intended to illustrate the respective separate exhaust gas mass flows 25.
  • a boost pressure control in exhaust gas turbochargers with double-flow turbine housings takes place, as in monoscroll turbines, by blowing off excess exhaust gases via a wastegate system.
  • a switchable, controllable or controllable flood connection between the separate exhaust gas flows has proven to be advantageous.
  • this is a valve arrangement which, if required, allows overflow of exhaust gas between the exhaust gas floods.
  • the use of a second valve adversely affects the cost and space of the exhaust gas turbocharger.
  • FIG. 7 A possible embodiment of such a wastegate system 7 for a twin-flow turbine housing 9 is shown in FIG. For this, the two exhaust gas flows 22, 23 of the turbine housing 9 and the two wastegate outlets 30, 32 and the outlet funnel 31 can be seen.
  • Both the exhaust gas flows 22, 23 and the wastegate outlets 30, 32 are separated from each other by a partition 21.
  • both exhaust gas flows 22, 23 are actuated via a common flap plate 14, wherein at an opening of the two Wastegat outlets 30, 32 and the two exhaust gas flows 22 and 23 are fluidly connected via the outlet funnel 31 at the same time.
  • a pivot arm 19a is provided, which is rotationally actuated via the wastegate spindle 19.
  • Such a valve assembly may also be referred to as a swing arm flapper valve.
  • the main function of this embodiment is a regulation of Wastegate mass flow of both exhaust gas flows with a valve arrangement.
  • DE 10 2013 002 894 A1 discloses a turbine for an exhaust gas turbocharger which has a turbine housing in which two floods through which exhaust gas can flow are provided, and which also has a bypass channel. Furthermore, a valve is provided, which blocks both the flood connection and the bypass channel in the closed state and in the opened state opens both the flood connection and the bypass channel.
  • This valve is designed as a swing ⁇ arm-flap valve and rotatably movable. It has a swivel arm pivotable about a pivot point, at the end region of which a flap plate is fastened, which is widened by a spherical-segment-shaped valve body.
  • valve body 36 When using such a rotatably pivotable swivel arm flap valve, which also acts as a valve element for actuating the wastegate valve and the flood connection, there is a limited degree of freedom in the design of the valve body. This will be explained with reference to FIGS. 7 and 8, in which the movement of a valve body 36 is illustrated. From these figures it can be seen that the movement of the valve body 36 is limited by a circle shown in dashed lines. Consequently, the outer contour of the valve body 36 must be selected such that the valve body 36 does not exceed the circumference of the circle when it moves. This has the disadvantage, for example, that the shape of the valve body 36 can not be chosen freely and, for example, can not be cylindrical.
  • an exhaust gas turbine for an exhaust gas turbocharger which has a turbine housing, which has two exhaust gas flows through exhaust gas and a bypass.
  • a translational, ie linear adjustable along an axis valve arrangement is provided, which can also be referred to as a linear valve.
  • the illustrated linear valve valve element as a shaft, a cup-shaped lid and a flap plate.
  • the exhaust gas flows are fluidly separated from each other and the bypass is closed.
  • the Ab ⁇ gas flows are fluidly interconnected and the bypass is closed.
  • the exhaust gas flows are fluidly interconnected and the bypass is open at the same time.
  • the respective valve element, flap plate, swivel arm, etc. are in the region of the outlet funnel in the exhaust gas exhaust gas flow. This leads to the obstruction and turbulence of the exhaust gas mass flow, which in turn can take negative influence on the flow of an exhaust gas catalyst downstream of the exhaust gas turbine, which in particular precludes a rapid and uniform heating of the catalyst.
  • the object of the invention is therefore to provide a turbine for an exhaust gas turbocharger with a twin-bladed turbine housing and designed as a linear valve valve arrangement whose Abgasabströmung is improved. This object is achieved by a turbine having the features set out in claim 1.
  • a turbine for an exhaust gas turbocharger comprising a turbine housing, which has two exhaust gas flows through which an exhaust gas can flow, between which a partition wall is provided, and which have a common wastegate opening.
  • the turbine housing is equipped with a linear valve which has a valve element for opening and closing the wastegate opening and an adjustment shaft with a shaft longitudinal axis for actuating the valve element.
  • the turbine is characterized in that the Adjustment of the linear valve is guided in the direction of a partition plane spanned by the partition wall through the partition wall and is movably arranged in the direction of its longitudinal axis shaft in the partition wall, wherein the valve element is arranged in a partition wall recess between the exhaust gas flows and from the region of the exhaust gas, in the direction of the wastegate opening, is guided against a valve seat, which is formed on the exhaust gas floods facing the inside of the wastegate opening.
  • valve element is in the closed state of the linear valve sealingly on the valve seat and thus closes the wastegate opening.
  • partition-off ⁇ saving in which the valve member is disposed, filled in by the valve element so that an overflow of the exhaust gas is prevented from an exhaust Flute by the partition wall recess to the other exhaust Flute.
  • Wastegate opening flowing hot exhaust gas mass flow directly in the exhaust gas mass flow downstream of the turbine housing arranged exhaust gas catalyst i. flows without prior deflection, and without obstacles, so that the catalytic converter can be brought to its operating temperature faster and can be kept longer or better at its operating temperature.
  • FIG. 9 shows a detail of the turbine housing in a sectional illustration for illustrating a first exemplary embodiment of a turbine according to the invention, the linear valve being in the closed state
  • FIG. 10 shows a detail of the turbine housing in a sectional view as in FIG. 9, the linear valve being in the partially opened state
  • Figure 12 shows a further section of the turbine housing in
  • FIG. 13 shows perspective views of alternative embodiments of valve elements of the linear valve which can be used in connection with the invention.
  • Function and naming components are denoted by the same reference numerals throughout the figures.
  • the items shown below are intended as examples of under ⁇ stanliche versions or embodiments of the invention and are not intended to exclude other alternative configurations as defined by the claims.
  • FIGS. 9, 10 and 11 each show a section of the turbine housing in a sectional illustration to illustrate a first exemplary embodiment of a turbine according to the invention, wherein the linear valve in FIG. 9 is in the closed state, in the partially opened state in FIG. 10 and in the fully opened state in FIG located.
  • two exhaust gas flows 22, 23 through which an exhaust gas can flow are provided in the turbine housing 9. Between these two exhaust gas flows 22, 23 there is a partition 21. Furthermore, the two exhaust gas flows 22, 23 have a common wastegate opening 13 and an outlet funnel 31 adjoining thereto. Further, when shown Embodiment, a linear valve for opening and closing the wastegate opening 13 and at the same time for opening and closing a flood connection by means of a flood connection window 21b and thus provided a flood connection cross-section.
  • the linear valve has a valve element 35 and a Ver ⁇ society 33 with a shaft longitudinal axis 33 a.
  • the Ven ⁇ tilelement 35 is in a partition wall recess 21a of the partition 21 between the exhaust gas flow passages 22, 23 are arranged, and has a valve plate 34, a fixedly connected to the valve plate 34 or integrally formed flood valve spool 36, and a valve body 39 on.
  • valve element 35 is guided out of the region of the exhaust gas flows 22, 23 in the direction of the wastegate opening 13, against a valve seat 13 a, which is formed on the inside of the wastegate opening 13 facing the exhaust gas flows 22, 23.
  • the valve plate 34 With the valve plate 34, the valve element 35 is located in the ge ⁇ closed state of the linear valve sealingly to the Ven ⁇ tilsitz 13a, a valve body 39 is arranged on the side remote from the Verstellschaft 33 outside of the valve disc 34, which protrudes into the waste gate opening 13 into and depending on the design even, as shown here, through the Wastega ⁇ te opening 13 protrudes.
  • the valve body 39 has at least in a partial region on a conical, cylindrical, hemispherical or para belförmige outer geometry, an opening cross section of the wastegate opening is determined by the 13 during opening of the Li ⁇ near valve.
  • the valve body over a first part region has a cylindrical and subsequently a conical Au ⁇ Hzgeometrie.
  • the valve plate 34 is lifted from the valve seat 13a and an annular gap between the inner edge of the wastegate opening 13 during the progressive opening of the linear valve, ie when moving the valve element 35 in the drawing to the right, in the region of the exhaust gas flows 22, 23 inside and released to the cylindrical portion of the valve body 39, as can be seen in Figure 10.
  • the flood valve slide 36 is provided between the valve plate 34 and the adjustment shaft 33.
  • the adjustment shaft 33 and also the flood valve slide 36 are guided by the partition wall 21 of the turbine housing 9 provided between the exhaust gas flows 22, 23 and movable within this partition wall 21 in the longitudinal direction of the adjustment shaft 33, ie in the direction of the shaft longitudinal axis 33a is illustrated by the arrow in Figure 9.
  • the valve disk 34 is also moved in the longitudinal direction of the adjustment shaft 33.
  • the linear valve 35 can be brought from a closed position to an open position, and vice versa.
  • the adjustment shaft 33, together with the flood valve slide 36, the valve plate 34 and the closing body 39 form a one-piece component.
  • the flood valve spool 36 is in a corresponding slide recess in the partition wall 21 in the direction of
  • the dividing wall 21 has a flood connection window 21b formed as a breakthrough through the dividing wall, which is arranged in the dividing wall 21 such that it is in the closed state of the linear valve, as in FIG Figure 9 shown, is closed by the flood valve slide 36.
  • the flood connection tion window 21b is preferably rectangular in shape, but may also be round, oval, triangular or in any other suitable form.
  • a valve window 40 designed as a breakthrough by the flood valve spool 36, is provided in the flood valve spool 36.
  • This valve window 40 is arranged to progressively release the flood communication window 21b provided in the partition 21 as the linear valve is opened, to the maximum coverage of the flood communication window 21b and the valve window 40, as shown in Figs. In this way, by opening a
  • the valve window 40 is also preferably rectangular in shape, but may also be round, oval, triangular or other useful form, so that by cooperation of the geometry of flood communication window 21b and valve window 40 a certain opening characteristic of the flood connection ⁇ cross-section over the valve lift of the valve element 35 can be achieved.
  • the advantage of this embodiment is that when opening the linear valve, via the valve lift of the valve element 35, first a defined by the valve body 39 cross section of the wastegate opening 13 is released and at the same time a defined flood connection cross section is released.
  • valve seat 13a of the turbine housing 9 is located directly in the material of the wastegate housing 9 on the exhaust gas flows 22, 23 facing inside of the wastegate opening 13 formed integrally with the turbine housing.
  • FIGS. 9 to 11 has the feature that the linear valve and the dividing wall 21 arranged in the region of the linear valve, in particular with dividing wall recess 21a, slide recess and flood connection window 21b, between the exhaust gas flows 22, 23, components a separate, in the turbine housing (9) used valve assembly 43 are.
  • the valve assembly 43 is inserted into the turbine housing 9 and connected thereto by, for example, screw connection 44 (as shown here), weld connection, press connection, caulking connection or rivet connection.
  • the partition wall 21 can be processed in the region of the linear valve advantageously separated from the rest of the turbine housing 9 and equipped with partition wall recess 21b and sliding over ⁇ recess.
  • the valve element 39 consisting of the valve body 39, valve plate 34, flood valve slide 36 and adjustment shaft 33, for example formed in one piece, can furthermore advantageously be provided outside the turbine housing 9 in the partition wall 21 of the valve assembly 43 Hole or the partition wall recess 21b and the slide recess are used.
  • the valve assembly 43 thus formed is then inserted in a simple manner, in the figures 9 to 11 from right to left, in the turbine housing 9 and screwed by means of screw ⁇ connections 44 with the turbine housing 9.
  • FIG. 10 shows the first exemplary embodiment shown in FIG. 9, wherein in FIG. 10 the linear valve is in the partially opened state.
  • the valve plate 34 of the valve element 35 has detached from its valve seat 13a, so that between the radial outer jacket of the valve body 39 and the inner edge of the wastegate opening 13 of the turbine housing 9, a narrow annular gap is opened, through which the gas flows 22 and 23, an exhaust gas mass flow 25 can flow into the outlet hopper 31.
  • This exhaust gas flows-as illustrated by the dashed arrows-at ⁇ almost at least almost in the direction of the elongated shaft longitudinal axis 33a of the adjustment 33 from said annular gap, so that in the exhaust duct downstream of the turbine housing arranged exhaust gas catalyst of this exhaust gas mass flow, in Advantageously, is directly flowed.
  • the exhaust gas catalyst comes through this direct, almost laminar flow by means of the hot exhaust gas comparatively quickly to its operating temperature and thus can perform its function better than in the case of a flow by means of a redirected, turbulent exhaust gas mass flow. From the figure, 10 is further seen that the flooding ⁇ connection window 21b and the valve window 40 overlap partially in this partially opened condition of the linear valve, so that the connection between the two exhaust gas flows 22 and 23 is partially opened.
  • FIG. 11 likewise shows the first exemplary embodiment, wherein in FIG. 11 the linear valve is in the fully opened state.
  • the valve plate 34 and the valve body 39 are completely in the partition recess 21 a in the direction of
  • a broader exhaust gas mass flow 25 can be conducted through the outlet funnel 31 directly towards the downstream catalytic converter (not shown). This is again directly flowed through the exhaust gas mass flow and can therefore be kept longer at its loading ⁇ operating temperature, so that its functionality is ensured over a longer period.
  • FIG 12 shows another exemplary embodiment of the invention ⁇ , wherein the linear valve is in the partially open state.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 9 to 11 in that the valve body 39 is cylindrical over its entire axial extent that the valve seat 13 a, which is arranged on the inside of the wastegate opening 13, through one in the wastegate Opening 13 mounted, separate valve seat ring 42 is formed. This valve seat ring 42 is pressed into the turbine housing 9 in the region of the wastegate opening 13.
  • the linear valve and the partition wall 21 are not combined in this area to form a separate valve assembly, but realized in one piece with the turbine housing 9.
  • valve member 35 When installing the valve element 35 of the linear valve in the turbine housing 9, the valve member 35 is set in the figure 12 from left to right in the turbine housing 9 mono- here initially, wherein the Verstellschaft 33 and the venting valve ⁇ slide 36 through or into the corresponding slide From ⁇ recess and the bore in the partition wall 21 are guided and wherein the separate valve seat ring 42 is not yet pressed into the turbine housing 9, so that the valve plate 34 can be positioned in the region of the exhaust gas flows 22 and 23. Only then is the separate valve seat ring 42 pressed in from the direction of the outlet funnel 31 into the wastegate opening 13 of the turbine housing 9. Also in this embodiment, the by the
  • valve member 35 has a Verstellschaft 33, a Flutenventil- slide 36 within which a valve window 40 is provided, and a valve disc 34 has.
  • a valve body 39 may be provided, which is not required in every case.
  • This valve body 39 is advantageously shaped such that the desired direct flow of a downstream arranged catalytic converter is further optimized by means of the guided through the wastegate opening exhaust gas mass flow 25.
  • a valve member 35 is illustrated, in which the flood valve spool 36 is cuboid-shaped and the valve body 39 is cylindrical.
  • valve element 35 is illustrated, in which the flood valve slide 36 is of cuboid design and the valve body 39 is of conical design.
  • valve element 35 is illustrated, in which the flood valve spool 36 is cuboid and the valve body 39 is formed parabolic.
  • valve element 35 is illustrated, in which the flood valve slide 36 is cuboid and in which on the valve plate 34, no valve body is provided.
  • a valve member 35 is illustrated, in which the flood valve spool 36 is cylindrical and in which the valve disc 34 ge ⁇ forms through the upper end surface of the cylindrical flood valve spool 36.
  • the sealing surface is formed between the outer surface of the valve disk 34 facing away from the adjustment shaft 33 and an inner surface of the valve seat 13a of the turbine housing 9 arranged inside the exhaust gas flows 22, 23.
  • a downstream exhaust gas catalyst is directly flowed through the exhaust gas mass flow 25 conducted through the wastegate opening.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse mit zwei Abgasfluten, zwischen denen eine Trennwand vorgesehen ist, und die eine gemeinsame Wastegate-Öffnung aufweisen. Das Turbinengehäuse ist mit einem Linearventil ausgestattet, welches ein Ventilelement und einen Verstellschaft zur Betätigung des Ventilelements aufweist. Die Turbine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellschaft des Linearventils in einer Trennwandebene durch die Trennwand geführt ist und in Richtung seiner Schaft-Längsachse in der Trennwand beweglich angeordnet ist, wobei das Ventilelement in einer Trennwand-Aussparung zwischen den Abgasfluten angeordnet ist und aus dem Bereich der Abgasfluten, in Richtung auf die Wastegate-Öffnung hin, gegen einen Ventilsitz geführt ist, der auf der den Abgasfluten zugewandten Innenseite der Wastegate-Öffnung ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Turbine für einen Abgasturbolader mit zweiflutigem Turbinen- gehäuse und einer Ventil-Anordnung mit verbesserter Abströmung
Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader mit zweiflutigem Turbinengehäuse und einer Ventil-Anordnung mit verbesserter Abströmung.
Ein Verbrennungsmotor 1, der von einem Abgasturbolader 2 aufgeladen wird, zeichnet sich durch die in der Figur 1 dargestellte Anordnung der Führung von Frischluft und Abgasen aus. Im aufgeladenen Betrieb strömt das Abgas aus dem Verbren¬ nungsmotor 1 über die Turbine 3, welche den Verdichter 4 im Ansaugtrakt vor dem Einlass des Motors 1 über eine gemeinsame Welle 5 antreibt. Durch die Verdichtung der Ansaugluft kann mehr Kraftstoff pro Zylinderhub zugemischt werden und das Drehmoment des Motors 1 wird erhöht.
In der Figur 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit einige Elemente der Luftführung nicht dargestellt. Dies sind zum Beispiel ein vor dem Verdichter angeordneter Luftfilter, ein vor dem Verdichter angeordneter Luftmengenmesser, ein hinter dem Verdichter angeordneter Ladeluftkühler, ein Tank, eine hinter der Drosselklappe angeordnete Kurbelgehäuse-Entlüftung und ein hinter der Turbine angeordneter Katalysator. Auf eine Darstellung einer gegebenenfalls vorhandenen Abgasrückführung oder Sekundärlufteinblasung wurde ebenfalls verzichtet.
Im aufgeladenen Betrieb ist die Drosselklappe 8 vollständig geöffnet. Die Regelung der Aufladung kann zum Beispiel durch Abblasen eines Teils des Abgasmassenstroms durch ein Waste- gate-System 7 erfolgen.
Auf der Verdichterseite ist desweiteren ein sogenanntes
Schubumluft-System 6 angeordnet, über das überschüssige, verdichtete Ansaugluft abgeblasen und in den Ansaugtrakt zu¬ rückgeführt werden kann.
In der Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Abgas- turboladers 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. Diese Darstellung enthält einen Schnitt im Bereich des Wastega- te-Systems. Das genannte Wastegate-System 7 ist im Turbinengehäuse 9 angeordnet. Das Wastegate-System 7 wird über einen Wastegate-Aktuator 10 betätigt, der unter Verwendung eines Halters am Verdichtergehäuse 11 befestigt ist. Zwischen dem
Turbinengehäuse 9 und dem Verdichtergehäuse 11 befindet sich eine Lagerbaugruppe 12, in welcher die gemeinsame Läuferwelle von Turbinenrad und Verdichterrad untergebracht ist. Die Figur 3 zeigt das Wastegate-System 7 in einer Draufsicht sowie in einer Schnittdarstellung der Seitenansicht. Dargestellt ist die Wastegate-Öffnung 13 im Turbinengehäuse 9, die über einen Klappenteller 14 freigegeben oder verschlossen werden kann. So kann bei Bedarf ein Teil des Abgasmassenstroms am Turbinenlaufrad vorbei geleitet werden. Die Öffnungs- bzw. Schließ-Betätigung des Klappentellers 14 erfolgt über eine Linearbewegung einer Regelstange 15, die von einem pneumatischen oder elektrischen Wastegateaktuator 10 gesteuert angetrieben wird. Diese Linearbewegung wird über eine Verbindungsplatte 16 an einen äußeren Wastegatehebel 17 übertragen. Die in einer Buchse 18 gelagerte Wastegatespindel 19 überträgt die Drehbewegung mittels des Schwenkarms 19a auf den Klappenteller 14. Aufgrund der linear geführten Regelstange 15 ist zusätzlich ein Ausgleichsgelenk 20 in der Kinematik erforderlich, um einen Schränkungsausgleich zu gewährleisten.
Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf Abgasturbolader mit einflutigem Turbinengehäuse, das nur einen schneckenförmig um das Turbinenlaufrad 9c angeordneten Abgas-Zuführkanal, eine sogenannte Abgasflute aufweist. Entsprechende Abgasturbinen werden auch als Monoscroll-Turbinen bezeichnet. Diese Technologie hat den Nachteil, dass sich die Ladungswechsel, sprich der Austausch von Abgas und Brennstoff-Gas-Gemisch, der ein- zelnen Zylinder des Verbrennungsmotors im Betrieb durch den pulsierenden Abgasgegendruck gegenseitig negativ beeinflussen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Befüllung der Zylinder des Motors mit Brennstoff-Gas-Gemisch aus, wodurch wiederum dessen Verbrauch, Ansprechverhalten und Nennleistung verschlechtert wird .
Um dieses Problem zu beheben oder zumindest zu verringern, können zweiflutige oder mehrflutige Turbinengehäuse verwendet werden, die entsprechend zwei oder mehr voneinander getrennte Abgas¬ fluten aufweisen. Dabei unterscheidet man zwischen Seg- mented-Scroll-Turbinengehäusen 9a und Twin-Scroll- Turbinengehäusen 9b, wie es in der Figur 4 veranschaulicht ist. Beide Turbinen enthalten eine Trennwand 21, die zwischen den beiden Abgasfluten 22, 23 vorgesehen ist. Bei dem Segmented- Scroll-Turbinengehäuse 9a ist die Trennwand 21 so angeordnet, dass das Turbinenlaufrad 9c von beiden Abgasfluten 22, 23 auf je 180° über die volle Radeintrittsbreite beaufschlagt wird. Bei der Twin-Scroll-Turbinengehäuse 9b ist die Trennwand 21 in radialer Richtung zum Turbinenrad angeordnet, wodurch dieses von beiden Abgasfluten 22, 23 auf 360° auf einem Anteil, z. B. je 50% der Radeintrittsbreite beaufschlagt wird. Bei beiden Turbinen-Bauarten kommt -wie es aus der Figur 5 ersichtlich ist- ein Abgaskrümmer 24 zum Einsatz, bei dem bei Vierzylinder-Motoren jeweils zwei Zylinder und bei Sechszylinder-Motoren jeweils drei Zylinder zu einem Strang zusam- mengefasst sind. Jeder Strang ist wiederum mit einer Abgasflute des zweiflutigen Turbinengehäuses verbunden. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Abgaspulse der einzelnen Zylinder möglichst wenig negativ beeinflussen.
In der Figur 5 ist der Abgaskrümmer eines Vierzylinder-Motors veranschaulicht, bei welchem jeweils zwei Abgasleitungen der jeweiligen Zylinder zu einem Strang zusammengefasst sind. So sind die Abgasleitungen 26 und 29 des ersten und des vierten Zylinders zu einem Strang zusammengefasst . Des Weiteren sind die Ab¬ gasleitungen 27 und 28 des zweiten und des dritten Zylinders zu einem Strang zusammengefasst . Die eingezeichneten Pfeile sollen die jeweiligen voneinander getrennten Abgas-massenströme 25 verdeutlichen .
Eine Ladedruckregelung bei Abgasturboladern mit zweiflutigen Turbinengehäusen erfolgt wie bei Monoscroll-Turbinen durch Abblasen von überschüssigen Abgasen über ein Wastegate-System. Zu einer weiteren Reduzierung der Ladungswechselverluste bei Abgasturboladern mit zweiflutigen Turbinengehäusen hat sich eine schaltbare, steuerbare oder regelbare Flutenverbindung zwischen den getrennten Abgasfluten als vorteilhaft erwiesen. Dabei handelt es sich wie beim Wastegate-System um eine Ventil-Anordnung, die bei Bedarf ein Überströmen von Abgas zwischen den Abgasfluten ermöglicht. Die Verwendung eines zweiten Ventils wirkt sich allerdings nachteilig auf die Kosten und den Bauraum des Abgasturboladers aus.
Um diese Nachteile zu vermeiden ist es bereits bekannt, die Funktionalitäten von Wastegate-System und Flutenverbindung unter Verwendung einer einzigen Ventil-Anordnung zu realisieren.
Eine mögliche Ausführungsform eines derartigen Wastega- te-Systems 7 für ein zweiflutiges Turbinengehäuse 9 ist in der Figur 6 dargestellt. Aus dieser sind die beiden Abgasfluten 22, 23 des Turbinengehäuses 9 sowie die beiden Wastegate-Auslässe 30, 32 und der Auslasstrichter 31 ersichtlich.
Sowohl die Abgasfluten 22, 23 als auch die Wastegate-Auslässe 30, 32 sind durch eine Trennwand 21 voneinander getrennt. Somit können beide Abgasfluten 22, 23 über einen gemeinsamen Klappenteller 14 betätigt werden, wobei bei einer Öffnung der beiden Wastegat-Auslässe 30, 32 auch zugleich die beiden Abgasfluten 22 und 23 fluidtechnisch über den Auslasstrichter 31 miteinander verbunden werden. Zur Verstellung des Klappentellers 14 ist ein Schwenkarm 19a vorgesehen, welcher über die Wastegatespindel 19 rotatorisch betätigt wird. Eine solche Ventil-Anordnung kann auch als Schwenkarm-Klappenventil bezeichnet werden. Die Hauptfunktion dieser Ausführungsform ist eine Regulierung des Wastegate-Massenstroms beider Abgasfluten mit einer Ventil-Anordnung .
Aus der DE 10 2013 002 894 AI ist eine Turbine für einen Ab- gasturbolader bekannt, welche ein Turbinengehäuse aufweist, in welchem zwei von Abgas durchströmbare Fluten vorgesehen sind, und welches des Weiteren einen Umgehungskanal aufweist. Ferner ist ein Ventil vorgesehen, welches im geschlossenen Zustand sowohl die Flutenverbindung als auch den Umgehungskanal sperrt und im geöffneten Zustand sowohl die Flutenverbindung als auch den Umgehungskanal öffnet. Dieses Ventil ist auch als Schwenk¬ arm-Klappenventil gestaltet und rotatorisch bewegbar. Es weist einen um einen Drehpunkt schwenkbaren Schwenkarm auf, an dessen Endbereich ein Klappenteller befestigt ist, der durch einen kugelsegmentförmigen Ventilkörper erweitert ist.
Bei Verwendung eines derartigen rotatorisch schwenkbaren Schwenkarm-Klappenventils, das zugleich als Ventilelement zur Betätigung des Wastegate-Ventils und der Flutenverbindung wirkt, besteht ein limitierter Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Ventilkörpers. Dies wird anhand der Figuren 7 und 8 erläutert, in welchen die Bewegung eines Ventilkörpers 36 veranschaulicht ist. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass die Bewegung des Ventilkörpers 36 durch einen gestrichelt dargestellten Kreis limitiert ist. Folglich muss die Außenkontur des Ventilkörpers 36 derart gewählt werden, dass der Ventilkörper 36 bei seiner Bewegung die Kreislinie nicht nach außen überschreitet. Dies hat beispielsweise den Nachteil, dass die Form des Ventilkörpers 36 nicht frei gewählt werden und zum Beispiel nicht zylinderförmig sein kann.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2010 008 411 AI eine Abgasturbine für einen Abgasturbolader bekannt, welche ein Turbinengehäuse aufweist, welches zwei von Abgas durchströmbare Abgasfluten und einen Bypass aufweist. Zwischen den Abgasfluten und dem Bypass ist eine translatorisch, also linear entlang einer Achse verstellbare Ventil-Anordnung vorgesehen, die auch als Linearventil bezeichnet werden kann. In diesem speziellen Fall weist das dargestellte Linearventil als Ventilelement einen Schaft, einen topfförmigen Deckel und einen Klappenteller auf. In einer ersten Stellung dieses Linearventils sind die Abgasfluten fluidtechnisch voneinander getrennt und der Bypass geschlossen. In einer zweiten Stellung dieses Linearventils sind die Ab¬ gasfluten fluidtechnisch miteinander verbunden und der Bypass ist geschlossen. In einer dritten Stellung dieses Linearventils sind die Abgasfluten fluidtechnisch miteinander verbunden und der Bypass ist zugleich geöffnet.
In allen gezeigten bekannten Beispielen steht das jeweilige Ventilelement, Klappenteller, Schwenkarm etc. im Bereich des Auslasstrichters in dem abströmenden Abgasmassenstrom. Dadurch kommt es zur Behinderung und Verwirbelung des Abgasmassen- Stromes, was wiederum negativen Einfluss auf die Anströmung eines Abgaskatalysators stromabwärts der Abgasturbine nehmen kann, was insbesondere einer schnellen und gleichmäßigen Aufheizung des Katalysators entgegensteht. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Turbine für einen Abgasturbolader mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse und einer als Linearventil ausgebildeten Ventil-Anordnung anzugeben, deren Abgasabströmung verbessert ist. Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den im Anspruch 1 abgegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben . Erfindungsgemäß wird eine Turbine für einen Abgasturbolader vorgeschlagen, mit einem Turbinengehäuse, welches zwei von einem Abgas durchströmbare Abgasfluten aufweist, zwischen denen eine Trennwand vorgesehen ist, und die eine gemeinsamen Wastega- te-Öffnung aufweisen. Das Turbiengehäuse ist mit einem Line- arventil ausgestattet, welches ein Ventilelement, zum Öffnen und Schließen der Wastegate-Öffnung, und einen Verstellschaft mit einer Schaft-Längsachse, zur Betätigung des Ventilelements aufweist. Die Turbine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellschaft des Linearventils in Richtung einer durch die Trennwand aufgespannten Trennwandebene durch die Trennwand geführt ist und in Richtung seiner Schaft-Längsachse in der Trennwand beweglich angeordnet ist, wobei das Ventilelement in einer Trennwand-Aussparung zwischen den Abgasfluten angeordnet ist und aus dem Bereich der Abgasfluten, in Richtung auf die Wastegate-Öffnung hin, gegen einen Ventilsitz geführt ist, der auf der den Abgasfluten zugewandten Innenseite der Wastegate-Öffnung ausgebildet ist.
Auf diese Weise liegt das Ventilelement im geschlossenen Zustand des Linearventils dichtend auf dem Ventilsitz an und verschließt so die Wastegate-Öffnung . Zugleich wird die Trennwand-Aus¬ sparung, in der das Ventilelement angeordnet ist, durch das Ventilelement so ausgefüllt, dass ein Überströmen von Abgas von einer Abgasflute durch die Trennwand-Aussparung zur anderen Abgasflute verhindert ist.
Die Vorteile einer Turbine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bestehen insbesondere darin, dass im Betrieb der Turbine, der bei geöffnetem Wastegate-Ventil durch die
Wastegate-Öffnung abströmende heiße Abgasmassenstrom einen im Abgasmassenstrom stromab des Turbinengehäuses angeordneten Abgaskatalysator direkt, d.h. ohne vorherige Umlenkung, und ohne Hindernisse anströmt, so dass der Abgaskatalysator schneller auf seine Betriebstemperatur gebracht werden kann und länger bzw. besser auf seiner Betriebstemperatur gehalten werden kann.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gemäß der abhängigen Ansprüche sowie deren Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren 9 bis 13 ersichtlich. Es zeigt:
Figur 9 einen Ausschnitt des Turbinengehäuses in Schnitt- darstellung zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Turbine, wobei sich das Linearventil im geschlossenen Zustand befindet, Figur 10 einen Ausschnitt des Turbinengehäuses in Schnitt¬ darstellung wie in Figur 9, wobei sich das Linearventil im teilweise geöffneten Zustand befindet,
Figur 11 den Ausschnitt des Turbinengehäuses wie in den Figuren
9 und 10, wobei sich das Linearventil im vollständig geöffneten Zustand befindet, Figur 12 einen weiteren Ausschnitt des Turbinengehäuses in
Schnittdarstellung, zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei sich das Linearventil im teilweise geöffneten Zustand befindet und
Figur 13 perspektivische Darstellungen von im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren alternativen Ausführungen von Ventilelementen des Linearventils. Funktions- und Benennungsgleiche Bauteile sind in den Figuren durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die dargestellten Gegenstände sind als Beispiele für unter¬ schiedliche Ausführungen oder Weiterbildungen der Erfindung zu verstehen und sollen weitere alternative Gestaltungen gemäß der Definition der Ansprüche nicht ausschließen.
Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen jeweils einen Ausschnitt des Turbinengehäuses in Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Turbine, wobei sich das Linearventil in Figur 9 im geschlossenen Zustand, in Figur 10 im teilweise geöffneten Zustand und in Figur 11 im vollständig geöffneten Zustand befindet.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel sind im Turbinengehäuse 9 zwei von einem Abgas durchströmbare Abgasfluten 22, 23 vor- gesehen. Zwischen diesen beiden Abgasfluten 22, 23 befindet sich eine Trennwand 21. Des Weiteren weisen die beiden Abgasfluten 22, 23 eine gemeinsame Wastegate-Öffnung 13 und einen sich daran anschließenden Auslasstrichter 31 auf. Ferner ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Linearventil zum Öffnen und Schließen der Wastegate-Öffnung 13 und zugleich zum Öffnen und Schließen einer Flutenverbindung mittels eines Flutenverbindungsfensters 21b und somit eines Flutenverbindungsquerschnitts vorgesehen. Das Linearventil weist ein Ventilelement 35 und einen Ver¬ stellschaft 33 mit einer Schaft-Längsachse 33a auf. Das Ven¬ tilelement 35 ist in einer Trennwand-Aussparung 21a der Trennwand 21 zwischen den Abgasfluten 22, 23 angeordnet und weist einen Ventilteller 34, einen mit dem Ventilteller 34 fest verbundenen oder einstückig ausgebildeten Flutenventilschieber 36 sowie einen Ventilkörper 39 auf.
Das Ventilelement 35 ist aus dem Bereich der Abgasfluten 22, 23 in Richtung auf die Wastegate-Öffnung 13 hin, gegen einen Ventilsitz 13a geführt, der auf der den Abgasfluten 22, 23 zugewandten Innenseite der Wastegate-Öffnung 13 ausgebildet ist . Mit dem Ventilteller 34 liegt das Ventilelement 35 im ge¬ schlossenen Zustand des Linearventils dichtend auf dem Ven¬ tilsitz 13a an, wobei auf der vom Verstellschaft 33 abgewandten Außenseite des Ventiltellers 34 ein Ventilkörper 39 angeordnet ist, der in die Wastegate-Öffnung 13 hinein ragt und je nach Ausführung sogar, wie hier dargestellt, durch die Wastega¬ te-Öffnung 13 hindurch ragt.
Der Ventilkörper 39 weist zumindest in einem Teilbereich eine kegelförmige, zylinderförmige, halbkugelförmige oder para- belförmige Außengeometrie auf, durch die beim Öffnen des Li¬ nearventils ein Öffnungsquerschnitt der Wastegate-Öffnung 13 bestimmt ist. In dem in den Figuren 9, 10 und 11 gezeigten Beispiel weist der Ventilkörper über einen ersten Teilbereich eine zylinderförmige und daran anschließend eine kegelförmige Au¬ ßengeometrie auf. Dadurch wird beim fortschreitenden Öffnen des Linearventils, also beim Verschieben des Ventilelements 35, in der Zeichnung nach rechts, in den Bereich der Abgasfluten 22, 23 hinein, zunächst der Ventilteller 34 vom Ventilsitz 13a abgehoben und ein Ringspalt zwischen dem Innenrand der Wastegate-Öffnung 13 und dem zylinderförmigen Teilbereich des Ventilkörpers 39 freigegeben, wie in Figur 10 erkennbar ist. Der über den Ringspalt abströmende Teil des Abgasmassenstromes 25 ist mit gestrichelten Pfeilen symbolisiert. Bei weiter fortschreitender Öffnung des Linearventils wird dann die Wastegate-Öffnung 13 zwischen dem kegelförmigen Teilbereich des Ventilkörpers 39 und dem Innenrand der Wastegate-Öffnung 13 zunehmend freigegeben, bis zur ma- ximalen Öffnung, die in Figur 11 dargestellt ist. Dadurch nimmt der über die Wastegate-Öffnung 13 abströmende Abgasmassenstrom 25 in gleichem Maße zu und kann ungehindert, hindernisfrei durch den Auslasstrichter 31 in das Abgassystem (nicht dargestellt) abgeführt werden, wo es beispielsweise direkt auf einen dort angeordneten Katalysator (nicht dargestellt) trifft.
Der Flutenventilschieber 36 ist zwischen dem Ventilteller 34 und dem Verstellschaft 33 vorgesehen. Der Verstellschaft 33 und auch der Flutenventilschieber 36 sind durch die zwischen den Ab- gasfluten 22, 23 vorgesehene Trennwand 21 des Turbinengehäuses 9 geführt und innerhalb dieser Trennwand 21 in Längsrichtung des Verstellschaftes 33, also in Richtung der Schaft-Längsachse 33a, bewegbar, wie es durch den Pfeil in der Figur 9 veranschaulicht ist. Durch diese Bewegung von Verstellschaft 33 und Fluten- ventilschieber 36 wird auch der Ventilteller 34 in Längsrichtung des Verstellschaftes 33 bewegt. Durch diese Bewegung des Ventiltellers 34 kann das Linearventil 35 von einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position gebracht werden, und umgekehrt .
Der Verstellschaft 33 kann zusammen mit dem Flutenventilschieber 36, dem Ventilteller 34 und dem Abschlusskörper 39 ein einstückiges Bauteil bilden. Der Flutenventilschieber 36 ist in einer korrespondierenden Schieber-Ausnehmung in der Trennwand 21 in Richtung der
Schaft-Längsachse 33a verstellbar aufgenommen. Die Trennwand 21 weist im Bereich des Ventilschiebers 36, also auch im Bereich der Schieber-Ausnehmung, ein als Durchbruch durch die Trennwand ausgebildetes, Flutenverbindungsfenster 21b auf, das so in der Trennwand 21 angeordnet ist, dass es bei geschlossenen Zustand des Linearventils, wie in Figur 9 dargestellt, durch den Flutenventilschieber 36 verschlossen ist. Das Flutenverbin- dungsfenster 21b ist vorzugsweise rechteckig geformt, kann aber auch rund, oval, dreieckig oder in einer anderen zweckmäßigen Form ausgebildet sein. Im geschlossenen Zustand des Linearventils ist so in vorteilhafter Weise die Wastegate-Öffnung 13 geschlossen und zugleich ist auch die Trennung der beiden Abgasfluten 22, 23 voneinander gewährleistet.
Im Flutenventilschieber 36 ist ein, als Durchbruch durch den Flutenventilschieber 36 ausgebildetes, Ventilfenster 40 vor- gesehen. Dieses Ventilfenster 40 ist so angeordnet, dass es beim fortschreitenden Öffnen des Linearventils das in der Trennwand 21 vorgesehene Flutenverbindungsfenster 21b fortschreitend, bis zur maximalen Überdeckung von Flutenverbindungsfenster 21b und Ventilfenster 40, freigibt, wie in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Auf diese Weise werden durch das Öffnen eines
Flutenverbindungsquerschnittes die beiden Abgasfluten 22, 23 fortschreitend fluidtechnisch miteinander verbunden. Das Ventilfenster 40 ist ebenfalls vorzugsweise rechteckig geformt, kann aber auch rund, oval, dreieckig oder in einer anderen Zweckmäßigen Form ausgebildet sein, so dass durch Zusammenwirken der Geometrie von Flutenverbindungsfenster 21b und Ventilfenster 40 eine bestimmte Öffnungscharakteristik des Flutenverbindungs¬ querschnitts über den Ventilhub des Ventilelements 35 erzielt werden kann. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass beim Öffnen des Linearventils, über den Ventilhub des Ventilelements 35, zunächst ein durch den Ventilkörper 39 definierter Querschnitt der Wastegate-Öffnung 13 freigegeben wird und zugleich ein definierter Flutenverbindungsquerschnitt freigegeben wird. Durch die Abstimmung der Geometrie und Anordnung von Ventilkörper 39 und Flutenverbindungsfenster 21b in Kombination mit dem Ventilfenster 40 kann so das Öffnungsverhalten von Wastega- te-Öffnung 13 und Flutenverbindungsquerschnitt auf einander abgestimmt werden. Bei dem in den Figuren 9 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 13a des Turbinengehäuses 9 unmittelbar im Material des Wastegategehäuses 9 auf der den Abgasfluten 22, 23 zugewandten Innenseite der Wastegate-Öffnung 13 einstückig mit dem Turbinengehäuse ausgebildet.
Weiterhin weist die in den Figuren 9 bis 11 dargestellte Ausführung das Merkmal auf, dass das Linearventil und die im Bereich des Linearventils angeordnete Trennwand 21, insbesondere mit Trennwand-Aussparung 21a, Schieber-Ausnehmung und Flutenverbindungsfenster 21b, zwischen den Abgasfluten 22, 23, Bestandteile einer separaten, in das Turbinengehäuse (9) eingesetzten Ventilbaueinheit 43 sind. Die Ventilbaueinheit 43 ist in das Turbinengehäuse 9 eingesetzt und mit diesem zum Beispiel mittels Schraubverbindung 44 (wie hier dargestellt) , Schweißverbindung, Pressverbindung, Stemmverbindung oder Nietverbindung verbunden.
So kann die Trennwand 21 im Bereich des Linearventils in vorteilhafter Weise getrennt vom restlichen Turbinengehäuse 9 bearbeitet und mit Trennwand-Aussparung 21b und Schie¬ ber-Ausnehmung ausgestattet werden. Beim Einbau der Ventilbaueinheit 43 in das Turbinengehäuse 9 kann weiterhin in vorteilhafter Weise zunächst außerhalb des Turbinengehäuses 9 das aus Ventilkörper 39, Ventilteller 34, Flutenventilschieber 36 und Verstellschaft 33 bestehende, zum Beispiel einstückig ausgebildete Ventilelement 35 in die in der Trennwand 21 der Ventilbaueinheit 43 vorgesehene Bohrung bzw. die Trenn- wand-Aussparung 21b und die Schieber-Ausnehmung eingesetzt werden. Die dadurch gebildete Ventilbaueinheit 43 wird dann in einfacher Weise, in den Figuren 9 bis 11 von rechts nach links, in das Turbinengehäuse 9 eingesetzt und mittels der Schraub¬ verbindungen 44 mit dem Turbinengehäuse 9 verschraubt.
Die Figur 10 zeigt das in der Figur 9 dargestellte erste Ausführungsbeispiel, wobei sich in der Figur 10 das Linearventil im teilweise geöffneten Zustand befindet. In diesem teilweise geöffneten Zustand des Linearventils hat sich der Ventilteller 34 des Ventilelements 35 von seinem Ventilsitz 13a gelöst, so dass zwischen dem radialen Außenmantel des Ventilkörpers 39 und dem Innenrand der Wastegate-Öffnung 13 des Turbinengehäuses 9 ein schmaler Ringspalt geöffnet ist, durch welchen aus den Ab- gasfluten 22 und 23 ein Abgasmassenstrom 25 in den Auslasstrichter 31 fließen kann. Dieses Abgas strömt dabei -wie es durch die gestrichelt gezeichneten Pfeile veranschaulicht ist- zu¬ mindest nahezu in Richtung der verlängerten Schaft-Längsachse 33a des Verstellschafts 33 aus dem genannten Ringspalt, so dass ein im Abgaskanal stromab des Turbinengehäuses angeordneter Abgaskatalysator von diesem Abgasmassenstrom, in vorteilhafter Weise, direkt angeströmt wird. Der Abgaskatalysator kommt durch diese direkte, nahezu laminare Anströmung mittels des heißen Abgases vergleichsweise schnell auf seine Betriebstemperatur und kann damit seine Funktion besser erfüllen als im Falle einer Anströmung mittels eines umgeleiteten, verwirbelten Abgasmassenstromes . Aus der Figur 10 ist des Weiteren ersichtlich, dass sich in diesem teilweise geöffneten Zustand des Linearventils das Fluten¬ verbindungsfenster 21b und das Ventilfenster 40 teilweise überschneiden, so dass auch die Verbindung zwischen den beiden Abgasfluten 22 und 23 teilweise geöffnet ist.
Die Figur 11 zeigt ebenfalls das erste Ausführungsbeispiel, wobei sich in der Figur 11 das Linearventil im vollständig geöffneten Zustand befindet. In diesem vollständig geöffneten Zustand des Linearventils sind der Ventilteller 34 und der Ventilkörper 39 vollständig in die Trennwand-Aussparung 21a in Richtung der
Abgasfluten 22, 23 zurückgezogen, so dass die Wastegate-Öffnung 13 vollständig geöffnet ist. In diesem vollständig geöffneten Zustand der Wastegate-Öffnung 13 kann ein breiterer Abgasmassenstrom 25 durch den Auslasstrichter 31 direkt in Richtung zu dem stromab angeordneten Abgaskatalysator (nicht dargestellt) geleitet werden. Dieser wird durch den Abgasmassenstrom wiederum direkt angeströmt und kann deshalb länger auf seiner Be¬ triebstemperatur gehalten werden, so dass dessen Funktionalität über einen längeren Zeitraum sichergestellt ist.
Aus der Figur 11 ist des Weiteren ersichtlich, dass in diesem vollständig geöffneten Zustand des Linearventils auch das Flutenverbindungsfenster 21b und somit der Flutenverbin- dungsquerschnitt in der Trennwand 21 vollständig geöffnet ist, da sich das im Flutenventilschieber 36 angeordnete Ventilfenster 40 vollständig in Überschneidung mit dem Flutenverbindungs¬ fenster 21b in der Trennwand 21 befindet.
Die Figur 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er¬ findung, wobei sich das Linearventil im teilweise geöffneten Zustand befindet . Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 9 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Ventilkörper 39 über seine komplette axiale Erstreckung zylinderförmig ausgebildet ist, dass der Ventilsitz 13a, der auf Innenseite der Wastegate-Öffnung 13 angeordnet ist, durch einen in der Wastegate-Öffnung 13 montierten, separaten Ventilsitzring 42 ausgebildet ist. Dieser Ventilsitzring 42 ist im Bereich der Wastegate-Öffnung 13 in das Turbinengehäuse 9 eingepresst .
Weiterhin sind in diesem Ausführungsbeispiel das Linearventil und die Trennwand 21 in diesem Bereich nicht zu einer separaten Ventilbaueinheit zusammengefasst , sondern mit dem Turbinen- gehäuse 9 einstückig realisiert.
Beim Einbau des Ventilelements 35 des Linearventils in das Turbinengehäuse 9 wird hier zunächst das Ventilelement 35 in der Figur 12 von links nach rechts in das Turbinengehäuse 9 ein- gesetzt, wobei der Verstellschaft 33 und der Flutenventil¬ schieber 36 durch bzw. in die korrespondierende Schieber-Aus¬ nehmung und die Bohrung in der Trennwand 21 geführt werden und wobei der gesonderte Ventilsitzring 42 noch nicht in das Turbinengehäuse 9 eingepresst ist, so dass der Ventilteller 34 bis in den Bereich der Abgasfluten 22 und 23 positioniert werden kann. Erst dann wird der gesonderte Ventilsitzring 42 aus Richtung des Auslasstrichters 31 in die Wastegate-Öffnung 13 des Turbinengehäuses 9 eingepresst. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der durch die
Wastegate-Öffnung geleitete heiße Abgasmassenstrom 25 im teilweise geöffneten Zustand des Linearventils und auch im vollständig geöffneten Zustand des Linearventils einem stromab angeordneten Abgaskatalysator (nicht dargestellt) direkt zugeleitet, so dass dieser Abgaskatalysator schneller auf seine Betriebstemperatur gebracht werden kann und länger auf seiner Betriebstemperatur gehalten werden kann.
Die Figur 13 zeigt perspektivische Darstellungen von im Zu¬ sammenhang mit der Erfindung verwendbaren Ventilelementen 35. Aus diesen Darstellungen ist jeweils ersichtlich, dass das Ventilelement 35 einen Verstellschaft 33, einen Flutenventil- Schieber 36, innerhalb dessen ein Ventilfenster 40 vorgesehen ist, und einen Ventilteller 34 aufweist. Auf der vom Verstellschaft 33 abgewandten Seite des Ventiltellers 34 kann ein Ventilkörper 39 vorgesehen sein, was jedoch nicht in jedem Fall erforderlich ist. Dieser Ventilkörper 39 wird in vorteilhafter Weise derart geformt, dass die gewünschte direkte Anströmung eines stromab angeordneten Abgaskatalysators mittels des durch die Wastegate-Öffnung geleiteten Abgasmassenstromes 25 weiter optimiert ist. In der Figur 13a ist ein Ventilelement 35 veranschaulicht, bei welchem der Flutenventilschieber 36 quaderförmig ausgebildet ist und der Ventilkörper 39 zylindrisch ausgebildet ist.
In der Figur 13b ist ein Ventilelement 35 veranschaulicht, bei welchem der Flutenventilschieber 36 quaderförmig ausgebildet ist und der Ventilkörper 39 kegelförmig ausgebildet ist.
In der Figur 13c ist ein Ventilelement 35 veranschaulicht, bei welchem der Flutenventilschieber 36 quaderförmig ausgebildet ist und der Ventilkörper 39 parabelförmig ausgebildet ist.
In der Figur 13d ist ein Ventilelement 35 veranschaulicht, bei welchem der Flutenventilschieber 36 quaderförmig ausgebildet ist und bei welchem auf dem Ventilteller 34 kein Ventilkörper vorgesehen ist.
In der Figur 13e ist ein Ventilelement 35 veranschaulicht, bei welchem der Flutenventilschieber 36 zylindrisch ausgebildet ist und bei welchem der Ventilteller 34 durch die obere Abschlussfläche des zylindrischen Flutenventilschiebers 36 ge¬ bildet ist. Bei allen diesen Ausführungsformen ist im geschlossenen Zustand des Linearventils die Dichtfläche zwischen der vom Verstell¬ schaft 33 abgewandten Außenfläche des Ventiltellers 34 und einer innerhalb der Abgasfluten 22, 23 angeordneten Innenfläche des Ventilsitzes 13a des Turbinengehäuses 9 gebildet. Bei allen diesen Ausführungsformen wird sowohl im teilweise geöffneten als auch im vollständig geöffneten Zustand des Linearventils ein stromab angeordneter Abgaskatalysator durch den durch die Wastegate-Öffnung geleiteten Abgasmassenstrom 25 direkt an- geströmt.

Claims

Patentansprüche
1. Turbine (3) für einen Abgasturbolader (2) mit einem Tur- binengehäuse (9), welches zwei von einem Abgas durchströmbare Abgasfluten (22, 23) aufweist, zwischen denen eine Trennwand (21) vorgesehen ist, und die eine gemeinsamen Wastegate-Öffnung (13) aufweisen, und
mit einem Linearventil, welches ein Ventilelement (35) , zum Öffnen und Schließen der Wastegate-Öffnung (13), und einen Verstellschaft (33) mit einer Schaft-Längsachse (33a) , zur Betätigung des Ventilelements (35) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellschaft (33) in Richtung einer durch die Trennwand aufgespannten Trennwandebene durch die Trennwand (21) geführt ist und in Richtung seiner
Schaft-Längsachse (33a) in der Trennwand (21) beweglich an¬ geordnet ist, wobei das Ventilelement (35) in einer Trenn¬ wand-Aussparung (21a) zwischen den Abgasfluten (22, 23) angeordnet ist und aus dem Bereich der Abgasfluten, in Richtung auf die Wastegate-Öffnung (13) hin, gegen einen Ventilsitz (13a) geführt ist, der auf der den Abgasfluten (22, 23) zugewandten Innenseite der Wastegate-Öffnung (13) ausgebildet ist.
2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (35) einen Ventilteller (34) aufweist, mit dem es im geschlossenen Zustand des Linearventils (35) dichtend auf dem Ventilsitz (13a) anliegt und dass auf der vom Verstellschaft (33) abgewandten Außenseite des Ventiltellers (34) ein Ventilkörper (39) angeordnet ist, der in die Wastegate-Öffnung (13) hinein ragt.
3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (39) zumindest in einem Teilbereich eine kegelförmige, zylinderförmige, halbkugelförmige oder parabel- förmige Außengeometrie aufweist, durch die beim Öffnen des Linearventils ein Öffnungsquerschnitt der Wastegate-Öffnung (13) bestimmt ist.
4. Turbine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilteller (34) und dem Verstellschaft (33) ein mit dem Ventilteller (34) fest verbundener oder mit diesem einstückig ausgebildeter Flutenventilschieber (36) vorgesehen ist, der in einer korrespondierenden Schieber-Ausnehmung in der Trennwand (21) in Richtung der Schaft-Längsachse (33a) ver¬ stellbar aufgenommen ist .
5. Turbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (21) im Bereich des Ventilschiebers (36) ein, als
Durchbruch durch die Trennwand ausgebildetes, Flutenverbindungsfenster (21b) aufweist, das so in der Trennwand (21) angeordnet ist, dass es bei geschlossenen Zustand des Line¬ arventils durch den Flutenventilschieber (36) verschlossen ist.
6. Turbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Flutenventilschieber (36) ein, als Durchbruch durch den Flutenventilschieber (36) ausgebildetes, Ventilfenster (40) so angeordnet ist, dass es beim fortschreitenden Öffnen des Li- nearventils das in der Trennwand (21) vorgesehene Flutenver¬ bindungsfenster (21b) fortschreitend freigibt, so dass die beiden Abgasfluten (22, 23) fluidtechnisch miteinander verbunden sind .
7. Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (13a), der auf der den Abgasfluten (22, 23) zugewandten Innenseite der
Wastegate-Öffnung (13) angeordnet ist, durch einen in der Wastegate-Öffnung (13) montierten Ventilsitzring (42) ausge- bildet ist.
8. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (42) im Bereich der Wastegate-Öffnung (13) in das Turbinengehäuse (9) eingepresst ist.
9. Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearventil und die im Bereich des Linearventils angeordnete Trennwand (21) zwischen den Abgas- fluten (22, 23), Bestandteile einer separaten, in das Turbinengehäuse (9) eingesetzten Ventilbaueinheit (43) sind.
10. Turbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbaueinheit (43) in das Turbinengehäuse (9) eingesetzt und mit diesem mittels Schraubverbindung (44), Schweißverbindung, Pressverbindung, Stemmverbindung oder Nietverbindung verbunden ist .
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