WO2019170280A1 - Luftführungsabschnitt für einen abgasturbolader und abgasturbolader - Google Patents

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WO2019170280A1
WO2019170280A1 PCT/EP2019/000058 EP2019000058W WO2019170280A1 WO 2019170280 A1 WO2019170280 A1 WO 2019170280A1 EP 2019000058 W EP2019000058 W EP 2019000058W WO 2019170280 A1 WO2019170280 A1 WO 2019170280A1
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air guide
section
exhaust gas
air
guide section
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PCT/EP2019/000058
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Jürgen GANSER
Timm Kiener
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Ihi Charging Systems International Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an air guide portion for an exhaust gas turbocharger of the type specified in the preamble of claim 1 and an exhaust gas turbocharger according to claim 10.
  • Air duct sections for exhaust gas turbochargers which have a variable inlet cross-section upstream of a compressor wheel of the air duct section, are known. These variable inlet cross-sections serve as a so-called
  • map-stabilizing measure In other words, that means one
  • Compressor is brought about.
  • an air guide section which has a movable element in its inflow upstream of the compressor wheel, which is designed to be covered over a facing end face of the compressor wheel, wherein the cover, starting from a channel wall of the inflow channel direction of a channel center the inflow channel takes place.
  • a comparable procedure for reducing the channel cross section can be found in the patent DE 10 2012 011 423 B3.
  • an elastic element is disclosed that expands starting from the channel wall by supplying compressed air in the direction of the channel center so as to reduce the inlet cross-section.
  • the invention is based on the object to provide an improved air duct section for an exhaust gas turbocharger. Furthermore, the invention is based on the object to provide an exhaust gas turbocharger, which is characterized by a high
  • An inventive air guide section for an exhaust gas turbocharger which is designed to flow through, has a wheel chamber for rotatably receiving a compressor wheel with a plurality of impeller blades. Furthermore, a spiral channel is formed downstream of the wheel chamber in the air guide portion, wherein between the wheel chamber and the spiral channel, a diffuser channel in
  • Air guide section is executed. Upstream of the wheel chamber is formed an inlet channel in the air guide section for the inflow of fluid to be compressed, wherein in the inlet channel a cross-sectional change unit for changing a
  • Inlet cross section of the inlet channel is arranged.
  • the change in cross section for changing the inlet cross section on an active element which has at least two movably formed element parts for bringing about a diaphragm, which are translationally and / or rotationally hineinragbar in the inlet cross section or completely removable from the inlet cross section by means of an adjustment.
  • the inventive design of the cross-sectional modification unit allows rapid opening and closing within fractions of a second as they are required for operation in automotive applications.
  • the inventive design of the cross-sectional modification unit allows rapid opening and closing within fractions of a second as they are required for operation in automotive applications.
  • the element parts on active sections which are constructed facing each other forming a flow opening.
  • the flow-through opening can be brought about by an opposing arrangement of the element parts.
  • the active sections can then preferably in the closed state of
  • the two element parts are arranged fixed together at one end of the element in the air guide section, wherein a relative movement of the element parts in particular an opposite direction can be brought about.
  • Quantity can be produced inexpensively.
  • the active element is designed to be movable by means of a positive guide. That is, in other words, that a slotted guide is formed, which can realize a clear and thus secure movement of the active element.
  • a positive guide in other words, that a slotted guide is formed, which can realize a clear and thus secure movement of the active element.
  • Pin connections provide a secure connection in particular of two components which are designed to be movable relative to one another.
  • the pin connection can be formed in a riveted connection and / or with the aid of a securing element so that the at least two components are designed to be captive with pin and relative to one another and the pin movable ,
  • the movement elements connecting the element parts to the adjustment unit are designed to extend in a straight line, whereby at the same time a stable cross-sectional change unit is realized at a cost-effective production.
  • a second aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger, comprising a flow-through exhaust gas guide section and a flow-through
  • Air guide section In the exhaust gas guide section is a turbine wheel in one
  • Air guide section also received rotatably, wherein the turbine wheel is rotatably connected to the compressor wheel.
  • the air guide section is designed according to one of claims 1 to 9.
  • the inventive Air guide section leads in comparison to the prior art to a shift of the surge line of the exhaust gas turbocharger, so that an increase towards smaller
  • Mass flow through the air guide section is possible. Overall, the efficiency of the exhaust-gas turbocharger increases in the area of small mass flows, and consequently a reduction of combustion-engine-specific emissions of an internal combustion engine connected to the exhaust gas turbocharger can be brought about.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an air guide section according to the invention with an inlet channel in a fully open position of a cross-sectional change unit in a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 in a longitudinal section cut the air duct section like. 1 with the inlet channel in a partially narrowing position of the cross-sectional change unit
  • FIG. 3 shows in a longitudinal section an air guide section according to the invention with an inlet channel in a completely narrowing position of the cross-sectional change unit
  • FIG. 4 is a plan view of an active element of the cross-sectional change unit of the air guide section according to the invention of a second embodiment in its fully narrowing position
  • Fig. 5 in a plan view the active element like. Fig. 4 in a fully open position.
  • the air guide section 1 is in one
  • Ansaugstrang arranged an internal combustion engine, not shown, wherein the internal combustion engine, for example, a gasoline engine or a diesel engine.
  • the exhaust gas turbocharger 2 further comprises a not shown through-flow exhaust gas guide section and a bearing section, not shown, wherein the air guide portion in a non-illustrated intake of the
  • the exhaust gas turbocharger 2 comprises a running gear 3, which is a compressor wheel 4 for
  • Turbine wheel rotatably connecting, not shown wave has.
  • the shaft is rotatably mounted in the bearing portion of the exhaust gas turbocharger 2, which is positioned between the air guide portion 1 and the exhaust gas guide portion.
  • this has at least one spiral channel, not shown, and an upstream of the spiral channel in the exhaust gas guide section formed not shown inlet channel.
  • the inlet channel serves to condition the exhaust gas, which is in operation of the
  • the turbine wheel in a rotating motion.
  • the compressor 4 is also rotated, so that it sucks combustion air and compressed.
  • the compressor wheel 4 is rotatably received in a wheel chamber 5 of the air guide section 1 about its axis of rotation 6 and has a plurality of impeller blades 8 on a hub 7. Downstream of the wheel chamber 5, an annular spiral channel 9, the compressor wheel 4 is formed comprising, between the spiral channel 9 and the wheel chamber 5, a diffuser channel 10 for further conditioning of the compressor 4 sucked and compressed fluid is configured. Upstream of the wheel chamber 5, the air guide section 1 has an inlet channel 11, via which the fluid to be compressed can flow.
  • a cross-sectional change unit 12 for changing an inlet cross-section 13 of the inlet channel 11 is arranged.
  • Cross-section modification unit 12 comprises an active element 14 and an adjustment unit 15 which can move the active element 14.
  • the active element 14 is formed like a blade and has in the present
  • the closed position due to the positioning of the element parts 17, 18, the ring-shaped diaphragm 16 is formed.
  • effective portions 19 of the two element parts 17, 18 are formed like a ring segment, wherein the element parts 17, 18 have movement elements 20 in the form of lever arms, so that the effective portions 19 realize the annular aperture 16.
  • the annular aperture 16 is not to be understood that it is formed closed in the axial direction along the axis of rotation 6.
  • the annular aperture 16 is not to be understood that it is formed closed in the axial direction along the axis of rotation 6.
  • the number of active sections 19 respectively. the number of element parts 17, 18 having them is not limited to two. These can be designed to be overlapping on one side in particular in the closed position as well as on both sides. Likewise, they can be formed in one plane as well as in different planes.
  • the active sections 19 are arranged to release the inlet cross section 13 in a completely releasing manner.
  • the active sections 19 are arranged partially reducing the inlet cross section 13 in the direction of the compressor wheel 4.
  • the active sections 19 are arranged to constrict the inlet cross-section 13 in its fully closed position. The complete closed position is not to be understood as meaning that the inlet cross section 13 is completely closed. This would result in rotation of the power tool 3 to a negative pressure, which could lead to damage to the rotor 3.
  • the active portions 19 are arranged to reduce the inlet cross-section 13 at its maximum position.
  • the active element 14 of the first embodiment is formed pliers-shaped.
  • the pin 22 is immovably received in the air guide portion 1, whereby a fixation of the active element 14 in the region of the first element ends 21 is brought about.
  • Wirkettis 14 is a shape similar to an open forceps shape is formed.
  • the adjusting unit 15 is spaced apart from the movement elements 20 at the first element end 21
  • Movement elements 20 which are designed to be operatively connected to the element parts 17, 18, operatively connected.
  • the active portions 19 each have on their outer surface 25 a receiving element 26, which is a movable connection of the movement element 20 and the element part 17; 18 serves.
  • Receiving element 26 is designed in the form of an eye, with the aid of a further pin 27 a simple connection with the moving member 20 is brought about.
  • the further pin 27 is received in a further receiving opening 28 of the movement element 20, such that the further pin 27 is an operative connection between the movement element 20 and the corresponding element part 17; 18 trains.
  • the further pin 27 is positively guided in a groove 29, wherein the groove 29 is configured in the air guide section 1.
  • the groove 29 is formed in an insert element in the form of an annular disc, which is inserted into the inlet channel 11 in a non-illustrated embodiment.
  • a slide guide is brought about, which is used for the jam-free movement of the active element 14.
  • the adjustment unit 15 is the first
  • Element end 21 arranged adjacent. It could also be the second
  • the active element 14 of the air guide section 1 is shown in its second embodiment in its maximally decreasing position of the inlet cross section 13 or in the position completely releasing the inlet cross section 13.
  • the active portions 19 are formed with the movement elements 20 partially fixed and partially movable relative to each other. At the end remote from the first element end 21 second element end 24 of the element parts 17, 18, the two effective portions 19 of the element parts 17, 18 with each other via more
  • Embodiment are three movement elements 20 in the region of the second
  • Element end 24 which are connected to each other and with the element parts 17, 18 relative to each other movable.
  • Two of the three movement elements 20 are movably connected at their ends to the active portions 19 of the active element 14, wherein they are movably connected to each other at their ends remote from these ends with the third movement element 20.
  • the third movement element 20 With the help of the third movement element 20 a stability in the adjustment of the effective portions 19 is brought about, wherein the third movement element 20, which is the two other movement elements 20 connected together, a translational movement in the direction of the first arrow 30 and the other two
  • Movement elements 20 are formed a rotational movement in the direction of the second arrow 31 and the third arrow 32 exercising.
  • Both embodiments presented have element parts 17, 18 which, in the closed state, thus at the maximum possible inlet cross-section 13, are at least touching, preferably overlapping over an angular range of at least 2 °, at their element part ends 33 facing the second element end 24.
  • the movement elements 20 and in particular the adjustment unit 15 lie completely outside the inlet cross-section 13 as well as the element parts 17, 18 themselves.
  • the opposing element part ends 33 of the element parts 17, 18 and / or the movement elements 20 may be smooth and / or contoured, for example in the form of a tongue and groove engagement, and / or formed with particular elastically formed damping elements to avoid acoustically conspicuous collision.
  • the effective portions 19, but also the entire active element 14 may in particular be contoured at their surfaces in the flow, for example. Beveled or rounded, be designed for improved flow guidance.
  • the active element 14 is designed in the form of a disc-shaped aperture. However, it could also be over a certain axial extent, i. in other words be sleeve-shaped in the closed state, and allow a flow over the corresponding axial extent flow.
  • the movement of the active element 14 can be carried out damped or in particular the movement be brought about controlled, so that acoustically disturbing noises are avoided. In other words, they are
  • Adjustment unit 15 is provided.
  • the movement elements 20 are designed to bring about a cost-effective production strip or rod-shaped under straight extension.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, wobei der Luftführungsabschnitt (1) durchströmbar ausgebildet ist, und wobei eine Radkammer (5) zur drehbaren Aufnahme eines Verdichterrades (4) mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln (8) ausgestaltet ist, und mit einem Spiralkanal (9), welcher stromab der Radkammer (5) im Luftführungsabschnitt (1) ausgebildet ist, wobei zwischen der Radkammer (5) und dem Spiralkanal (9) ein Diffusorkanal (10) im Luftführungsabschnitt (1) ausgeführt ist, und wobei stromauf der Radkammer (5) ein Eintrittskanal (11) im Luftführungsabschnitt (1) zum Einströmen von zu verdichtendem Fluid ausgebildet ist, und wobei im Eintrittskanal (11) eine Querschnittsänderungseinheit (12) zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts (13) des Eintrittskanals (11) angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist die Querschnittsänderungseinheit (12) zur Änderung des Eintrittsquerschnitts (13) ein Wirkelement (14) auf, welches zumindest zwei bewegbar ausgebildete Elementteile (17, 18) zur Herbeiführung einer Blende (16) aufweist, die mit Hilfe einer Verstelleinheit (15) translatorisch und/oder rotatorisch in den Eintrittsquerschnitt (13) hineinragbar oder aus dem Eintrittsquerschnitt (13) entfernbar ausgebildet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Luftführungsabschnitt (1) für einen Abgasturbolader (2).

Description

Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 10.
Luftführungsabschnitte für Abgasturbolader, die einen veränderbaren Eintrittsquerschnitt stromauf eines Verdichterrades des Luftführungsabschnitts aufweisen, sind bekannt. Diese veränderbaren Eintrittsquerschnitte dienen einer so genannten
kennfeldstabilisierenden Maßnahme. Das heißt mit anderen Worten, dass eine
Verschiebung einer Pumpgrenze des Wirkkomplexes Luftführungsabschnitt und
Verdichterrad herbeigeführt wird.
Aus der Patentschrift DE 10 2010 026 176 B4 geht ein Luftführungsabschnitt hervor, welcher in seinem Einströmkanal stromauf des Verdichterrades ein bewegbares Element aufweist, welches eine ihm zugewandt ausgebildete Stirnfläche des Verdichterrades überdeckbar ausgebildet ist, wobei die Überdeckung ausgehend von einer Kanalwandung des Einströmkanals Richtung einer Kanalmitte des Einströmkanals erfolgt.
Eine vergleichbare Vorgehensweise zur Verringerung des Kanalquerschnitts kann der Patentschrift DE 10 2012 011 423 B3 entnommen werden. Hier ist ein elastisches Element offenbart, dass ausgehend von der Kanalwandung sich durch Zufuhr von Druckluft in Richtung der Kanalmitte ausdehnt um so den Eintrittsquerschnitt zu reduzieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen Abgasturbolader anzugeben, welcher sich durch einen hohen
Wirkungsgrad auszeichnet.
Diese Aufgaben werden durch einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, welcher durchströmbar ausgebildet ist, weist eine Radkammer zur drehbaren Aufnahme eines Verdichterrades mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln auf. Des Weiteren ist ein Spiralkanal stromab der Radkammer im Luftführungsabschnitt ausgebildet, wobei zwischen der Radkammer und dem Spiralkanal ein Diffusorkanal im
Luftführungsabschnitt ausgeführt ist. Stromauf der Radkammer ist ein Eintrittskanal im Luftführungsabschnitt zum Einströmen von zu verdichtendem Fluid ausgebildet, wobei im Eintrittskanal eine Querschnittsänderungseinheit zur Veränderung eines
Eintrittsquerschnitts des Eintrittskanals angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist die Querschnittsänderungseinheit zur Änderung des Eintrittsquerschnitts ein Wirkelement auf, welches zumindest zwei bewegbar ausgebildete Elementteile zur Herbeiführung einer Blende aufweist, die mit Hilfe einer Verstelleinheit translatorisch und/oder rotatorisch in den Eintrittsquerschnitt hineinragbar oder aus dem Eintrittsquerschnitt vollständig entfernbar ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Querschnittsänderungseinheit erlaubt ein schnelles Öffnen und Schließen innerhalb von Sekundenbruchteilen wie sie für den Betrieb in automobilen Anwendungen erforderlich sind. Darüber hinaus ist der
Bauraumbedarf stromauf des Verdichters im Gegensatz zu vielen bekannten Konzepten sehr gering; dadurch kann das System in heute bekannten/üblichen Bauräumen ohne größere Änderungen integriert werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts weisen die Elementteile Wirkabschnitte auf, die einander zugewandt eine Durchströmöffnung ausbildend aufgebaut sind. Somit kann auf einfache Weise, insbesondere bei einer konkaven Ausgestaltung der Wirkabschnitte durch ein gegenüberliegendes Anordnen der Elementteile die Durchströmöffnung herbeigeführt werden.
Die Wirkabschnitte können dann bevorzugt im geschlossenen Zustand des
Wirkelementes einen Kreisumfang bildend ausgestaltet sein, da der Eintrittskanal des Luftführungsabschnitts überwiegend einen kreisförmigen Eintrittsquerschnitt aufweist. Jedoch können die Wirkabschnitte auch eine von der Kreisform abweichende
Durchströmöffnung bildend ausgestaltet sein. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts sind die beiden Elementteile an einem Elementende gemeinsam im Luftführungsabschnitt fixiert angeordnet, wobei eine Relativbewegung der Elementteile in insbesondere eine entgegengesetzte Richtung herbeiführbar ist. Der Vorteil ist die Fixierung des
Wirkelementes an einer einzigen Stelle im Luftführungsabschnitt.
Sofern die Elementteile spiegelgleich ausgebildet sind, können sie in einer hohen
Stückzahl kostengünstig hergestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist das Wirkelement mit Hilfe einer Zwangsführung bewegbar ausgeführt. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Kulissenführung ausgebildet ist, welche eine eindeutige und damit gesicherte Bewegung des Wirkelementes realisieren lässt. Insbesondere sofern die Zwangsführung in Form einer gekrümmten Nut im Luftführungsabschnitt ausgebildet ist, kann ein Verklemmen der Querschnittsänderungseinheit vermieden werden.
In einem weiter kostengünstigen da einfachen Aufbau der Querschnittsänderungseinheit sind die Elementteile und die Elementteile mit der Verstelleinheit wirkverbindenden Bewegungselemente mit Hilfe einer Stift-Verbindung miteinander verbunden. Stift- Verbindungen stellen eine sichere Verbindung insbesondere zweier bewegbar zueinander ausgebildeter Bauteile dar. Die Stift-Verbindung kann in einer Nietverbindung und/oder mit Hilfe eines Sicherungselementes ausgebildet sein, damit die zumindest zwei Bauteile unverlierbar mit Stift und relativ zueinander und dem Stift bewegbar ausgeführt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts sind die die Elementteile mit der Verstelleinheit verbindenden Bewegungselemente sich geradlinig erstreckend ausgestaltet, wodurch bei kostengünstiger Herstellung zugleich eine stabile Querschnittsänderungseinheit realisiert ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einen durchströmbaren
Luftführungsabschnitt. Im Abgasführungsabschnitt ist ein Turbinenrad in einer
Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen. Im
Luftführungsabschnitt ist ein Verdichterrad in einer Radkammer des
Luftführungsabschnitts ebenfalls drehbar aufgenommen, wobei das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Luftführungsabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet. Der erfindungsgemäße Luftführungsabschnitt führt im Vergleich zum Stand der Technik zu einer Verschiebung der Pumpgrenze des Abgasturboladers, so dass eine Steigerung hin zu kleineren
Massenströmen durch den Luftführungsabschnitt möglich ist. Insgesamt steigert sich im Bereich der kleinen Massenströme der Wirkungsgrad des Abgasturboladers, und es kann demzufolge eine Reduzierung von verbrennungskraftmaschinenspezifischen Emissionen einer in Verbindung mit dem Abgasturbolader stehenden Verbrennungskraftmaschine herbeigeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Es zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitt mit einem Einlasskanal in einer vollständig geöffneten Position einer Querschnittsänderungseinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 in einem Längsschnittausschnitt den Luftführungsabschnitt gern. Fig. 1 mit dem Einlasskanal in teilweise verengender Position der Querschnittsänderungseinheit,
Fig. 3 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitt mit einem Einlasskanal in einer vollständig verengenden Position der Querschnittsänderungseinheit,
Fig. 4 in einer Draufsicht ein Wirkelement der Querschnittsänderungseinheit des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels in seiner vollständig verengenden Position, und
Fig. 5 in einer Draufsicht das Wirkelement gern. Fig. 4 in einer vollständig geöffneten Position.
Ein erfindungsgemäßer Luftführungsabschnitt 1 eines erfindungsgemäßen
Abgasturboladers 2 in einem ersten Ausführungsbeispiel, welcher durchströmbar ausgebildet ist, ist in Fig. 1 illustriert. Der Luftführungsabschnitt 1 ist in einem
Ansaugstrang einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet, wobei die Verbrennungskraftmaschine bspw. ein Ottomotor oder ein Dieselmotor ist. Der Abgasturbolader 2 weist weiterhin einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einen nicht näher dargestellten Lagerabschnitt auf, wobei der Luftführungsabschnitt in einem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der
Verbrennungskraftmaschine durchströmbar aufgenommen ist.
Der Abgasturbolader 2 umfasst ein Laufzeug 3, welches ein Verdichterrad 4 zum
Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein nicht näher dargestelltes
Turbinenrad zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad 4 mit dem
Turbinenrad drehfest verbindende, nicht näher dargestellte Welle aufweist. Die Welle ist im Lagerabschnitt des Abgasturboladers 2 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt 1 und dem Abgasführungsabschnitt positioniert ist.
Zur Einströmung des Abgases in den Abgasführungsabschnitt weist dieser zumindest einen nicht näher dargestellten Spiralkanal und einen stromauf des Spiralkanals im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten nicht näher dargestellten Eintrittskanal auf. Der Eintrittskanal dient einer Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine das Turbinenrad in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle wird das Verdichterrad 4 ebenfalls in Rotation versetzt, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.
Das Verdichterrad 4 ist in einer Radkammer 5 des Luftführungsabschnitts 1 um seine Drehachse 6 drehbar aufgenommen und weist an einer Nabe 7 eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 8 auf. Stromab der Radkammer 5 ist ein ringförmiger Spiralkanal 9 das Verdichterrad 4 umfassend ausgebildet, wobei zwischen dem Spiralkanal 9 und der Radkammer 5 ein Diffusorkanal 10 zur weiteren Konditionierung des vom Verdichterrad 4 angesaugten und verdichteten Fluids ausgestaltet ist. Stromauf der Radkammer 5 weist der Luftführungsabschnitt 1 einen Eintrittskanal 11 auf, über den das zu verdichtende Fluid einströmen kann.
Im Eintrittskanal 11 ist eine Querschnittsänderungseinheit 12 zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts 13 des Eintrittskanals 11 angeordnet. Die
Querschnittsänderungseinheit 12 umfasst ein Wirkelement 14 und eine das Wirkelement 14 bewegbare Verstelleinheit 15. Das Wirkelement 14 ist blendenformartig ausgebildet und weist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel zwei bewegbare Elementteile 17, 18, ein erstes Elementteil 17 und ein zweites Elementteil 18, auf, die in einer den Eintrittsquerschnitt 13 verengenden Position, einer Schließposition des Wirkelementes 14, zur Herbeiführung einer ringförmigen Blende 16 angeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, dass in der Schließposition aufgrund der Positionierung der Elementteile 17, 18 die ringformartige Blende 16 ausgebildet Ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Wirkabschnitte 19 der beiden Elementteile 17, 18 ringsegmentartig ausgebildet, wobei die Elementteile 17, 18 Bewegungselemente 20 in Form von Hebelarmen aufweisen, damit die Wirkabschnitte 19 die ringförmige Blende 16 realisieren.
Die ringförmige Blende 16 ist nicht so zu verstehen, dass sie auch in axialer Richtung entlang der Drehachse 6 geschlossen ausgebildet ist. Hier können sich die
Wirkabschnitte 19 kontaktieren, sie können auch beabstandet voneinander ausgebildet sein.
Ebenso ist die Anzahl der Wirkabschnitte 19 resp. die Anzahl der sie aufweisenden Elementteile 17, 18 nicht auf zwei begrenzt. Diese können sich insbesondere in der Schließposition einseitig als auch beidseitig überlappend ausgeführt sein. Ebenso können sie in einer Ebene ausgebildet sein als auch in unterschiedlichen Ebenen.
In der vollständig geöffneten Position, wie in den Figuren 1a und 1 b illustriert, sind insbesondere die Wirkabschnitte 19 den Eintrittsquerschnitt 13 vollständig freigebend angeordnet.
In den Figuren 2a und 2b sind die Wirkabschnitte 19 den Eintrittsquerschnitt 13 in Richtung auf das Verdichterrad 4 teilweise reduzierend angeordnet. In den Figuren 3a und 3b sind die Wirkabschnitte 19 den Eintrittsquerschnitt 13 in ihrer vollständigen Schließposition verengend angeordnet. Die vollständige Schließposition ist nicht derart zu verstehen, dass der Eintrittsquerschnitt 13 vollständig geschlossen wird. Dies würde bei Rotation des Laufzeugs 3 zu einem Unterdrück führen, der zu Schäden am Laufzeug 3 führen könnte. Die Wirkabschnitte 19 sind den Eintrittsquerschnitt 13 an ihrer Position maximal verkleinernd angeordnet.
Das Wirkelement 14 des ersten Ausführungsbeispiels ist zangenförmig ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die beiden Elementteile 17, 18 an nur einem ihrer gegenüberliegenden ersten Elementenden 21 miteinander und relativ zueinander bewegbar ausgeführt sind. Hierzu sind die an diesen ersten Elementenden 21
ausgebildeten Bewegungselemente 20 mit Hilfe eines Stiftes 22 verbunden, welcher in jeweils einer Aufnahmeöffnung 23 der Bewegungselemente 20 eine Relativbewegung der beiden Elementteile 17, 18 zueinander herbeiführbar, angeordnet ist.
Der Stift 22 ist im Luftführungsabschnitt 1 unbewegbar aufgenommen, wodurch eine Fixierung des Wirkelementes 14 im Bereich der ersten Elementenden 21 herbeigeführt ist.
An ihren von den ersten Elementenden 21 abgewandt ausgebildeten zweiten
Elementenden 24 sind die beiden Elementteile 17, 18 unabhängig voneinander ausgebildet, wodurch im teilweise oder vollständig geöffneten Zustand des
Wirkelementes 14 eine Form ähnlich einer geöffneten Zangenform ausgebildet ist.
Zur klemmfreien Bewegung des Wirkelementes 14 ist die Verstelleinheit 15 mit den von den Bewegungselementen 20 am ersten Elementende 21 beabstandeten
Bewegungselementen 20, welche mit den Elementteilen 17, 18 wirkverbunden ausgeführt sind, wirkverbunden ausgebildet. Zur Herbeiführung der Wirkverbindung zwischen den Elementteilen 17, 18 und diesen Bewegungselementen 20 weisen die Wirkabschnitte 19 jeweils an ihrer Außenfläche 25 ein Aufnahmeelement 26 auf, welches einer bewegbaren Verbindung des Bewegungselementes 20 und des Elementteils 17; 18 dient. Das
Aufnahmeelement 26 ist in Form einer Öse ausgeführt, wobei mit Hilfe eines weiteren Stiftes 27 eine einfache Verbindung mit dem Bewegungselement 20 herbeigeführt ist. Der weitere Stift 27 ist in einer weiteren Aufnahmeöffnung 28 des Bewegungselementes 20 aufgenommen, derart, dass der weitere Stift 27 eine Wirkverbindung zwischen dem Bewegungselement 20 und dem entsprechenden Elementteil 17; 18 ausbildet.
Der weitere Stift 27 ist in einer Nut 29 zwangsgeführt angeordnet, wobei die Nut 29 im Luftführungsabschnitt 1 ausgestaltet ist. Zur vereinfachten Herstellung ist in einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel die Nut 29 in einem Einsatzelement in Form einer Ringscheibe ausgebildet, welche in den Eintrittskanal 11 einlegbar ist. Somit ist eine Kulissenführung herbeigeführt, welche zur klemmfreien Bewegung des Wirkelementes 14 eingesetzt ist.
Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit 15 dem ersten
Elementende 21 benachbart angeordnet. Ebenso könnte es auch den zweiten
Elementenden 24 benachbart positioniert sein. In den Figuren 4 und 5 ist das Wirkelement 14 des Luftführungsabschnitts 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel in seiner den Eintrittsquerschnitt 13 maximal verkleinernden Position bzw. in der den Eintrittsquerschnitt 13 vollständig freigebenden Position dargestellt. Die Wirkabschnitte 19 sind mit den Bewegungselementen 20 teilweise fest und teilweise relativ zueinander bewegbar ausgebildet. An dem vom ersten Elementende 21 abgewandt ausgebildeten zweiten Elementende 24 der Elementteile 17, 18 sind die beiden Wirkabschnitte 19 der Elementteile 17, 18 miteinander über weitere
Bewegungselemente 20 miteinander verbunden. Im vorliegenden zweiten
Ausführungsbeispiel liegen drei Bewegungselemente 20 im Bereich des zweiten
Elementendes 24 vor, die miteinander und mit den Elementteilen 17, 18 relativ zueinander bewegbar verbunden sind. Zwei der drei Bewegungselemente 20 sind an ihren Enden mit den Wirkabschnitten 19 des Wirkelements 14 bewegbar verbunden, wobei sie an ihren von diesen Enden abgewandt ausgebildeten Enden mit dem dritten Bewegungselement 20 bewegbar zueinander verbunden sind. Mit Hilfe des dritten Bewegungselementes 20 wird eine Stabilität bei der Verstellung der Wirkabschnitte 19 herbeigeführt, wobei das dritte Bewegungselement 20, welches die beiden anderen Bewegungselemente 20 miteinander verbindend ausgeführt ist, eine translatorische Bewegung in Richtung des ersten Pfeiles 30 und die beiden anderen
Bewegungselemente 20 eine rotatorische Bewegung in Richtung des zweiten Pfeiles 31 bzw. des dritten Pfeiles 32 ausübend ausgebildet sind.
Beide vorgestellten Ausführungsbeispiele weisen Elementteile 17, 18 auf, welche im geschlossenen Zustand, somit bei dem maximal möglichen kleinsten Eintrittsquerschnitt 13, an ihren dem zweiten Elementende 24 zugewandt ausgebildeten Elementteilenden 33 zumindest berührend, bevorzugterweise über einen Winkelbereich von mindestens 2° überlappend ausgebildet sind.
In der Einstellung des vollständig freigegebenen Eintrittsquerschnitts 13 liegen die Bewegungselemente 20 und insbesondere die Verstelleinheit 15 vollständig außerhalb des Eintrittsquerschnitts 13 wie auch die Elementteile 17, 18 selbst.
Die einander gegenüberliegenden Elementteilenden 33 der Elementteile 17, 18 und/oder der Bewegungselemente 20 können glatt und/oder konturiert, z.B. in Form eines Nut- Feder-Eingriffs, und/oder mit insbesondere elastisch ausgebildeten Dämpfungselementen zur Vermeidung von akustisch auffälligem Zusammenstoß ausgebildet sein. Insbesondere die Wirkabschnitte 19, allerdings auch das gesamte Wirkelement 14 können insbesondere an ihren in der Strömung stehenden Flächen konturiert, bspw. gefast oder abgerundet, zur verbesserten Strömungsführung ausgebildet sein.
In den beiden vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist das Wirkelement 14 in Form einer scheibenförmig ausgebildeten Blende ausgeführt. Ebenso könnte es sich jedoch auch über eine bestimmte axiale Erstreckung, d.h. mit anderen Worten im geschlossen Zustand hülsenförmig ausgebildet sein, und eine über die entsprechende axiale Erstreckung Strömungsführung ermöglichen.
Es sind unterschiedliche Verstelleinheiten 15 zur Zwangsführung der Bewegung des Wirkelementes 14 denkbar. So ist in den Ausführungsbeispielen sowohl eine rein rotatorische Bewegung des Wirkelementes 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und eine translatorische sowie rotatorische Bewegung des Wirkelementes 14 wie im zweiten Ausführungsbeispiel erläutert vorgesehen.
Ebenso kann die Bewegung des Wirkelementes 14 gedämpft ausgeführt werden oder insbesondere die Bewegung kontrolliert herbeigeführt werden, damit akustisch störende Geräusche vermieden werden. Das heißt mit anderen Worten, es sind
Dämpfungseigenschaften und/oder eine Kontrolle des Geschwindigkeitsgradienten„kurz vor Schließen“ des Wirkelementes 14 (zwecks Vermeidung eines akustisch störenden Zusammenstoßes der Einzelelemente bei Erreichen der Schließposition) der
Verstelleinheit 15 vorgesehen.
Die Bewegungselemente 20 sind zur Herbeiführung einer kostengünstigen Herstellung leisten- oder stabförmig unter geradliniger Erstreckung ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1. Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, wobei der Luftführungsabschnitt (1 ) durchströmbar ausgebildet ist, und wobei eine Radkammer (5) zur drehbaren Aufnahme eines Verdichterrades (4) mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln (8) ausgestaltet ist, und mit einem Spiralkanal (9), welcher stromab der Radkammer (5) im Luftführungsabschnitt (1 ) ausgebildet ist, wobei zwischen der Radkammer (5) und dem Spiralkanal (9) ein Diffusorkanal (10) im Luftführungsabschnitt (1 ) ausgeführt ist, und wobei stromauf der Radkammer (5) ein Eintrittskanal (11 ) im Luftführungsabschnitt (1 ) zum Einströmen von zu verdichtendem Fluid ausgebildet ist, und wobei im Eintrittskanal (11 ) eine Querschnittsänderungseinheit (12) zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts (13) des Eintrittskanals (11 ) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Querschnittsänderungseinheit (12) zur Änderung des Eintrittsquerschnitts (13) ein Wirkelement (14) aufweist, welches zumindest zwei bewegbar ausgebildete Elementteile (17, 18) zur Herbeiführung einer Blende (16) aufweist, die mit Hilfe einer Verstelleinheit (15) translatorisch und/oder rotatorisch in den
Eintrittsquerschnitt (13) hineinragbar oder aus dem Eintrittsquerschnitt (13) vollständig entfernbar ausgebildet sind.
2. Luftführungsabschnitt nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementteile (17, 18) Wirkabschnitte (19) aufweisen, die einander zugewandt zur Ausbildung einer Durchströmöffnung ausgebildet sind.
3. Luftführungsabschnitt nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirkabschnitte (19) im geschlossenen Zustand des Wirkelementes (14) einen Kreisumfang bildend ausgestaltet sind.
4. Luftführungsabschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elementteile (17, 18) an einem Elementende (21) gemeinsam im Luftführungsabschnitt (1 ) fixiert angeordnet sind, wobei eine Relativbewegung der Elementteile (17, 18) in insbesondere eine entgegengesetzte Richtung
herbeiführbar ist.
5. Luftführungsabschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementteile (17, 18) spiegelgleich ausgebildet sind.
6. Luftführungsabschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wirkelement (14) mit Hilfe einer Zwangsführung (29) bewegbar ausgeführt ist.
7. Luftführungsabschnitt nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwangsführung (29) in Form einer gekrümmten Nut (29) im
Luftführungsabschnitt (1 ) ausgebildet ist.
8. Luftführungsabschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementteile (17, 18) und die Elementteile (17, 18) mit der Verstelleinheit (15) wirkverbindenden Bewegungselemente (20) mit Hilfe einer Stift-Verbindung miteinander verbunden sind.
9. Luftführungsabschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementteile (17, 18) mit der Verstelleinheit (15) verbindenden
Bewegungselemente (20) sich geradlinig erstreckend ausgestaltet sind.
10. Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem durchströmbaren Luftführungsabschnitt (1 ), wobei im Abgasführungsabschnitt ein Turbinenrad in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei im Luftführungsabschnitt (1 ) ein Verdichterrad (4) in einer Radkammer (5) des Luftführungsabschnitts (1 ) drehbar aufgenommen ist, und wobei das Turbinenrad mit dem Verdichterrad (4) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungsabschnitt (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
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