DE4411678A1 - Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines - Google Patents

Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines

Info

Publication number
DE4411678A1
DE4411678A1 DE4411678A DE4411678A DE4411678A1 DE 4411678 A1 DE4411678 A1 DE 4411678A1 DE 4411678 A DE4411678 A DE 4411678A DE 4411678 A DE4411678 A DE 4411678A DE 4411678 A1 DE4411678 A1 DE 4411678A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
flaps
gas turbocharger
turbocharger according
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4411678A
Other languages
German (de)
Inventor
Rolf Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH, MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to DE4411678A priority Critical patent/DE4411678A1/en
Publication of DE4411678A1 publication Critical patent/DE4411678A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/148—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

The turbocharger has an exhaust nozzle (7) connected to its plane of discharge (EA), and into which a tube (9) is inserted. The outlet opening of the tube is concentric with the radial turbine (3), and separates inner (8b) and outer (8a) exhaust channels. The outer channel can have one or more flaps (10a,b) in order to block the flow. The channel may be annular in cross-section, and the flaps pivot about axes outside the tube.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit Radialturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust gas turbocharger with a radial turbine according to the preamble of claim 1.

Zur Verbesserung der Leistungscharakteristik hat sich die Aufladung von Dieselmotoren mittels Abgasturbolader weitgehend durchgesetzt. Insbesondere größere Motoren werden nur noch mit Abgasturboaufladung betrieben, wobei zunehmend auch Fahrzeug-Dieselmotoren für LKW- und PKW-Antriebe, u. a. bedingt durch den Zwang zur Emissions- und Ver­ brauchsbeschränkung, sich der Abgasturboaufladung bedienen. Bei Ottomotoren ist eine Aufladung nur im Bereich der Vollastleistung sinnvoll, da im Teillastgebiet immer eine Drosselung erforderlich ist. Daher ist die Aufladung bei diesen Motoren eher selten anzu­ treffen. In allen wesentlichen Anwendungsfällen dominiert die radiale Bauweise des Abgasturboladers.Charging has been used to improve the performance characteristics largely enforced by diesel engines using an exhaust gas turbocharger. Larger engines in particular will only be charged with exhaust gas turbocharging operated, with increasing vehicle diesel engines for trucks and Car drives, u. a. due to the compulsion to emissions and ver restriction of use, use the exhaust gas turbocharger. At Gasoline engines are only charged at full load sensible, since throttling is always required in the partial load area is. Therefore, charging is rarely started with these engines to meet. The radial dominates in all essential applications Construction of the exhaust gas turbocharger.

Da die Leistungscharakteristik eines Dieselmotors ganz wesentlich von seiner Aufladung und deren Wirkungsweise bestimmt wird, unterliegt die Auslegung von Abgasturboladern einer ständigen Weiterentwicklung um ein optimales Betriebsverhalten mit höchsten Wirkungsgraden sowohl bei Teillast als auch bei Vollast über ein großes Drehzahlband hinweg zu erhalten. Die Wahl der geometrischen Abmessungen des Abgastur­ boladers und der somit zu erreichende Massendurchsatz spielt daher eine entscheidende Rolle. Wesentlich für ein gutes Beschleunigungs- und Teillastverhalten bei niedrigen Drehzahlen des Dieselmotors ist ein möglichst schnelles Hochlaufen des Turboladers zur Erzielung eines hohen Luftdurchsatzes. Dies führt zu einem klein bauenden Abgasturbolader mit möglichst geringer Massenträgheit des Läufers der mit dem bei Teillast zur Verfügung stehenden, reduzierten Abgas­ massenstrom schon eine ausreichende Ladeleistung abgibt. Dabei muß bei Vollast jedoch ein verringertes maximales Ladedruckverhältnis in Kauf genommen werden und ggf. Maßnahmen gegen die erhöhte Pumpneigung getroffen werden. Bei Turbinen größerer Abmessungen versucht man u. a. die Leistungsaufnahme der Turbine bei geringen Drehzahlen bzw. Teil­ last des Dieselmotors durch einen verstellbaren Leitschaufelapparat an der Turbine zu verbessern, um verdichterseitig einen erhöhten Luftdurchsatz zu erzielen.Because the performance characteristics of a diesel engine are very different from its charging and its mode of action is determined the design of exhaust gas turbochargers is a constant development to ensure optimal operating behavior with the highest levels of efficiency at part load as well as at full load over a large speed range  to obtain. The choice of the geometric dimensions of the exhaust gas boladers and the mass throughput to be achieved therefore play a crucial role. Essential for a good acceleration and is part load behavior at low speeds of the diesel engine the turbocharger starts up as quickly as possible to achieve this a high air flow. This leads to a small build Exhaust gas turbocharger with the lowest possible inertia of the rotor with the reduced exhaust gas available at partial load mass flow already provides sufficient charging power. It must at full load, however, a reduced maximum boost pressure ratio in Purchase and, if necessary, measures against the increased tendency to pump to be hit. With turbines of larger dimensions one tries u. a. the power consumption of the turbine at low speeds or part load of the diesel engine through an adjustable guide vane apparatus on the turbine to improve the compressor side To achieve air flow.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen gattungs­ gemäßen Abgasturbolader anzugeben, bei welchem mit einfachen Mitteln zur Verbesserung der Leistungscharakteristik eine Ladedruckerhöhung schon bei geringer Motordrehzahl erzielt wird.Proceeding from this, it is an object of the invention to create a genus to indicate appropriate exhaust gas turbocharger, in which with simple Means to improve the performance characteristics Boost pressure increase is achieved even at low engine speed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention the task is characterized by Part specified features of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß bei ge­ schlossenen Abgasklappen sich der effektive Austrittsdurchmesser der Radialturbine verringert und mit dem somit erhöhten Durchmesserver­ hältnis zwischen Ein- und Austritt der Radialturbine schon bei ge­ ringer Motordrehzahl ein erhöhter Arbeitsumsatz in der Radialturbine erzielen läßt. Hieraus resultiert ein erhöhter Ladedruck des Ver­ dichters, womit eine Verbesserung der Leistungscharakteristik des Dieselmotors bei niedriger Drehzahl einhergeht. The training according to the invention has the advantage that at ge closed exhaust flaps the effective outlet diameter of the Radial turbine reduced and with the thus increased diam Ratio between entry and exit of the radial turbine already at ge ringer engine speed an increased work turnover in the radial turbine can be achieved. This results in an increased boost pressure of the Ver poet, which improves the performance of the Diesel engine goes hand in hand at low speed.  

Je nach Auslegung des Motors und des Abgasturboladers werden bei zunehmender Drehzahl, etwa bei 50% der Nenndrehzahl, die Klappen geöffnet, so daß mit zunehmendem Abgasmassenstrom der Verdichter zügig seinen vollen Ladedruck mit dem erforderlichen Luftdurchsatz aufbaut. Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Möglichkeit zur Umrü­ stung bereits ausgeführter Abgasturbolader, da sich bei geringem Aufwand die baulichen Maßnahmen im wesentlichen auf dem Bereich des Austrittsstutzen beschränken.Depending on the design of the engine and the exhaust gas turbocharger, at increasing speed, approximately at 50% of the nominal speed, the flaps opened so that the compressor with increasing exhaust gas mass flow quickly its full boost pressure with the required air flow builds up. A major advantage is the possibility of converting Exhaust gas turbocharger already executed, since at low Structural measures essentially in the area of Limit outlet connection.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der Patentansprüche 2 bis 13.Further advantageous embodiments of the invention result from the features of claims 2 to 13.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.Preferred embodiments of the invention are set out below Explained with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Abgasturboladers mit innenverlaufendem Rohr, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of an exhaust gas turbocharger with innenverlaufendem tube,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Austrittsstutzen des Abgas­ turboladers mit geschlossener Abgasklappe gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows a cross section through the outlet port of the exhaust turbocharger with a closed exhaust gas flap according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des Austrittsstutzens des Abgasturbo­ laders gemäß Fig. 1 mit geöffneter Abgasklappe, Fig. 3 shows a cross-section of the discharge outlet of the exhaust turbo-supercharger shown in FIG. 1 with an opened exhaust valve,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt eines Abgasturboladers mit separierendem Rohr und Fig. 4 is a schematic longitudinal section of an exhaust gas turbocharger with a separating tube and

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Austrittsstutzen mit ge­ schlossener Abgasklappe gem. Fig. 4. Fig. 5 shows a cross section through the outlet port with ge closed flap acc. Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Abgasturbolader 1 einer nicht weiter dargestellten Kolbenbrennkraftmaschine gezeigt, der eine im Turboladergehäuse 2 angeordnete einstufige Radialturbine 3 und einen einstufigen Radial­ verdichter 4 aufweist. Die Radialturbine 3 treibt den Radialver­ dichter 4 über eine im Turboladergehäuse 2 gelagerte Welle 5 an. Die Radialturbine 3 und der Radialverdichter 4 sind mit ihrer Radscheibe 6 im Turboladergehäuse 2 einander gegenüberliegend angeordnet. Zur Abführung der aus der Radialturbine 3 austretenden Abgase schließt an die Austrittsebene A der Radialturbine 3 ein Austrittsstutzen 7 an. Der kreiszylindrische Abgaskanal 8 des Austrittsstutzens 7 erstreckt sich in unmittelbarem Anschluß an die Austrittsebene A koaxial zur Turbinenlängsachse L. Insoweit gleicht der Abgasturbolader 1 ge­ brauchsüblichen, dem Stand der Technik gemäßen Abgasturboladern.In Fig. 1, a turbocharger 1 is shown a reciprocating internal combustion engine, not shown, having a turbocharger arranged in the housing 2-stage radial turbine 3 and a single-stage radial compressor 4. The radial turbine 3 drives the radial compressor 4 via a shaft 5 mounted in the turbocharger housing 2 . The radial turbine 3 and the radial compressor 4 are arranged with their wheel disk 6 in the turbocharger housing 2 opposite one another. To exhaust from the radial exhaust gas turbine 3, an outlet nozzle 7 connects to the exit plane A of the radial turbine. 3 The circular-cylindrical exhaust duct 8 of the outlet nozzle 7 extends in direct connection to the outlet plane A coaxially to the longitudinal axis of the turbine L. In this respect, the exhaust gas turbocharger 1 is similar to customary, state-of-the-art exhaust gas turbochargers.

Ein innerhalb des Austrittsstutzens 7 eingesetztes, zur Turbinenläng­ sachse L koaxiales Rohr 9 trennt einen inneren Abgaskanal 8a von einem zum inneren Abgaskanal 8a konzentrischen, äußeren, ringför­ migen Abgaskanal 8b ab. Das Rohr 9 schließt in möglichst kurzem Abstand a an die Austrittsebene EA an, wobei der axiale Abstand a zu den Schaufeln der Radialturbine 3 derart gewählt ist, daß ein An­ streifen der Schaufeln 18 am Rohr 9 ausgeschlossen ist. Der Durch­ messer dr des Rohres 9 ist derart gewählt, daß er größer ist als der Nabendurchmesser dn und kleiner ist als der Gehäusedurchmesser dg an der Austrittsebene EA. Der Rohrrand liegt also dem beschaufelten Bereich an der Austrittsebene EA gegenüber. Somit ist es möglich, daß ein Teil des austretenden Abgasstromes A in den inneren Abgaskanal 8a und ein anderer Teil des Abgasstromes A in den äußeren Abgaskanal 8b strömen kann. Das Rohr 9 ist mittels Streben 14 in Austrittsstutzen 7 gehalten.An inserted within the outlet port 7 , to the turbine longitudinal axis L coaxial tube 9 separates an inner exhaust duct 8 a from an inner exhaust duct 8 a concentric, outer, ring-shaped exhaust duct 8 b. The tube 9 connects in the shortest possible distance a to the exit plane E A , the axial distance a to the blades of the radial turbine 3 being chosen such that a streaking of the blades 18 on the tube 9 is excluded. The diameter dr of the tube 9 is selected such that it is larger than the hub diameter dn and smaller than the housing diameter dg at the exit plane E A. So the edge of the tube is the bladed area opposite to the exit plane E A. It is thus possible that part of the exiting exhaust gas stream A can flow into the inner exhaust gas duct 8 a and another part of the exhaust gas stream A into the outer exhaust gas duct 8 b. The tube 9 is held in the outlet nozzle 7 by means of struts 14 .

Im stromabwärtigen Abstand von der Austrittsebene EA sind zum Ab­ sperren des äußeren Abgaskanals 8b zwei bezüglich des Kanalzentrums diametral gegenüberliegende Halbring-Abgasklappen 10a, b angeordnet. Wie weiter in Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die beiden Abgasklappen 10a, b mit ringstückförmigem Zuschnitt zum Öffnen und Schließen des äußeren Abgaskanals 8b im Austrittsstutzen 7 schwenkbar gelagert. Die beiden senkrecht zur Symmetrieachse S ihrer Abgasklappen 10a, b ste­ henden Schwenkachsen 11a, b sind dabei derart außerhalb des Rohres 9 liegend vom Kanalzentrum Z beabstandet, daß die Abgasklappen 10a, b beim Schwenken in die Offenstellung nicht am Rohr 9 anschlagen und blockieren können.At a downstream distance from the exit plane E A , two half-ring flaps 10 a, b are arranged diametrically opposite one another to block off the outer exhaust duct 8 b with respect to the center of the duct. As can also be seen in FIGS . 2 and 3, the two exhaust flaps 10 a, b with an annular cut for opening and closing the outer exhaust duct 8 b are pivotally mounted in the outlet port 7 . The two perpendicular to the axis of symmetry S of their exhaust flaps 10 a, b standing pivot axes 11 a, b are spaced outside the pipe 9 from the channel center Z such that the exhaust flaps 10 a, b do not strike the pipe 9 when pivoting into the open position and can block.

Fig. 3 zeigt die Abgasklappen 10a, b in ihrer Offenstellung, wobei die am äußeren Klappendurchmesser dk liegenden Klappenecken 12 der Abgas­ klappen 10a, b jeweils in Taschen 13 hineinragen, die den Austritts­ stutzen 7 im Schwenkbereich der Klappenecken 12 nach radial außen erweitern. Die Taschen 13 ermöglichen ein Aufschwenken der Klappen 10a, b ohne daß ihre Klappenecken 12 an der zylindrischen Innenwand des Austrittsstutzen 7 anschlagen. Fig. 3 shows the exhaust flaps 10 a, b in their open position, the flap corners 12 lying on the outer flap diameter d k of the exhaust flaps 10 a, b each protrude into pockets 13 which support the outlet 7 in the pivoting range of the flap corners 12 radially outward expand. The pockets 13 allow the flaps 10 a, b to be pivoted open without their flap corners 12 striking the cylindrical inner wall of the outlet nozzle 7 .

Zur gemeinsamen Betätigung der Klappen 10a, b ist eine Betätigungsvor­ richtung 16 vorgesehen, die durch Anschluß an einen stromabwärts des Radialverdichters abgebrachten Drucksensor 17 ladedruckabhängig die Klappen 10a, b schließt und öffnet.For joint operation of the valves 10 a, b is provided a device 16 Betätigungsvor that abgebrachten by connection to a downstream of the centrifugal compressor pressure sensor 17 supercharging pressure depending on the flaps 10 a, b closes and opens.

Ein wesentlicher Vorzug des Abgasturboladers 1 mit innen konzentrisch zum Austrittsstutzen 7 liegendem Rohr 9 ist in den, im wesentlichen unveränderten Außenabmessungen des Austrittsstutzens 7 zu sehen, so daß durch Austausch eines unbestückten Austrittsstutzen gegen den mit Klappen 10a, b und Rohr 9 versehenen Austrittsstutzen 7 sich Abgastur­ bolader mit geringem Aufwand nachrüsten lassen.An essential advantage of the turbocharger 1 having concentric internal to the outlet nozzle 7 pipe 9 is to be seen in the substantially unchanged external dimensions of the discharge outlet 7, so that through exchange of an unoccupied outlet nozzle against the with flaps 10 a, b and tube 9 provided outlet nozzles 7 exhaust gas turbochargers can be retrofitted with little effort.

In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Ausführung des Abgastur­ boladers 1′ gezeigt, bei dem nach Trennung des äußeren vom inneren Abgaskanal 8a′ bzw. 8b′ durch das an der Austrittsebene EA ange­ setzte, zur Turbinenlängsachse L koaxiale Rohr 9′ der Austritts­ stutzen 7′ vom Rohr 9′ mit ihren Abgaskanälen 8b′ bzw. 8c′ separiert wird. Hierzu biegt der Austrittsstutzen 7′ von der Turbinenlängsachse L unter einem Winkel ab, wobei das Rohr 1′ den Austrittsstutzen 7′ in einem Ausschnitt 15′ durchdringt. Stromabwärts der Durchdringung verjüngt sich der Austrittsstutzen 7′ auf einen kreisförmigen Quer­ schnitt in welchem eine entsprechend ausgebildete, kreis­ scheibenförmige Abgasklappe 10′ zum Öffnen und Schließen des Kanals 8b′ schwenkbar gelagert ist. Der Vorteil dieser Variante liegt in der einfacheren Klappengestaltung, die als Einzelklappe den Abgaskanal 8b′ aufgrund der kreisrunden Gestaltung mit geringerem Aufwand schließt und öffnet. Zur Betätigung der Abgasklappe 10′ ist diese mit einer Betätigungsvorrichtung 16′ gekoppelt. Diese wiederum ist an einen Sensor 17′ zur Mengenmessung des Abgasmassenstromes A′ strom­ aufwärts der Radialturbine 6′ angeschlossen, um die Abgasklappe 10′ abgasmengenabhängig zu betätigen.In Figs. 4 and 5 an alternative embodiment of Abgastur 'is shown in which, after separation of the outer from the inner exhaust passage 8a' boladers 1 and 8, b 'set by the attached at the exit plane E A, coaxial to the turbine longitudinal axis L pipe 9 'of the outlet pipe 7 ' from the tube 9 'with its exhaust channels 8 b' or 8 c 'is separated. For this purpose, the outlet pipe 7 'bends from the turbine longitudinal axis L at an angle, the tube 1 ' penetrating the outlet pipe 7 'in a cutout 15 '. Downstream of the penetration, the outlet nozzle 7 'tapers to a circular cross-section in which a correspondingly designed, circular disc-shaped exhaust flap 10 ' for opening and closing the channel 8 b 'is pivotally mounted. The advantage of this variant lies in the simpler flap design, which closes and opens the exhaust duct 8 b 'as a single flap with less effort due to the circular design. To actuate the exhaust flap 10 ', this is coupled to an actuating device 16 '. This in turn is connected to a sensor 17 'for measuring the quantity of the exhaust gas mass flow A' upstream of the radial turbine 6 'in order to actuate the exhaust flap 10 ' depending on the quantity of exhaust gas.

Bei geschlossener Klappenstellung bewirkt der Rückstau stromaufwärts der Abgasklappen 10a, b; 10′ ein Abströmen des Abgasstromes A auf kleinerem Austrittsdurchmesser, welcher in etwa dem lichten Rohr­ durchmesser dr entspricht. Aufgrund der dadurch bewirkten Änderung des effektiven Durchmesserverhältnisses zwischen der Turbinenein­ trittsebene EE und der Turbinenaustrittsebene EA ergibt sich eine Vergrößerung der Drehimpulsdifferenz, so daß sich der hiervon abhän­ gige Arbeitsumsatz der Radialturbine 3, 3′ vergrößert und dem Radial­ verdichter 4, 4′ zwecks Erhöhung des Ladedruckes mehr Antriebsleistung zur Verfügung steht. Zur Verbesserung des Abströmverhaltens aus der Radialturbine 6, 6′ bei geschlossener Abgasklappe 10, 10′ ist der axiale Austrittswinkel der Turbinenschaufeln 18, 18′ angepaßt. Mit Zunahme des Abgasmassenstromes, also mit Drehzahl- und Lastzunahme der Kolbenbrennkraftmaschine werden die Abgasklappen 10a, b; 10′ in ihre Offenstellung geschwenkt, so daß die Radialturbine 3, 3′ dem Abgasstrom A zunehmend mehr Energie zum Antrieb des Radialverdichters 4, 4′ entnehmen kann.When the flap position is closed, the backflow causes upstream of the exhaust flaps 10 a, b; 10 'an outflow of the exhaust gas stream A on a smaller outlet diameter, which corresponds approximately to the clear pipe diameter dr. Due to the resulting change in the effective diameter ratio between the Turbinenein entry level E E and the turbine exit level E A , there is an increase in the angular momentum difference, so that the dependent work turnover of the radial turbine 3 , 3 'increases and the radial compressor 4 , 4 ' purpose Increasing the boost pressure more drive power is available. To improve the outflow behavior from the radial turbine 6 , 6 'with the exhaust flap 10 , 10 ' closed, the axial outlet angle of the turbine blades 18 , 18 'is adapted. With an increase in the exhaust gas mass flow, that is to say with an increase in speed and load of the piston internal combustion engine, the exhaust flaps 10 a, b; 10 'pivoted into its open position, so that the radial turbine 3 , 3 ' the exhaust gas stream A can increasingly take more energy to drive the radial compressor 4 , 4 '.

Claims (13)

1. Abgasturbolader mit Radialturbine an deren Austrittsebene ein Austrittsstutzen anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Aus­ trittsstutzen (7, 7′) im Anschluß an die Austrittsebene (EA) ein Rohr (9, 9′) eingesetzt ist, dessen Eintrittsöffnung konzentrisch zur Radialturbine (3, 3′) angeordnet ist und das Rohr (9, 9′) einen inneren von einem äußeren Abgaskanal (8a bzw. 8b; 8a′ bzw. 8b′) trennt, wobei der äußere Abgaskanal (8a bzw. 8b) durch eine oder mehrere darin eingesetzte Abgasklappen (10a, b; 10′) absperrbar ist.1. turbocharger with the radial turbine at the exit plane of an outlet port connects, characterized in that in the off occurs clip (7, 7 ') is inserted after the exit plane (E A) a tube (9, 9'), whose inlet opening concentric to the radial turbine ( 3 , 3 ') is arranged and the tube ( 9 , 9 ') separates an inner from an outer exhaust duct ( 8 a or 8 b; 8 a 'or 8 b'), the outer exhaust duct ( 8 a or 8 b) can be shut off by one or more exhaust flaps ( 10 a, b; 10 ') inserted therein. 2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abgaskanal (8b, 8b′) zumindest in einem an die Austrittsebe­ ne (EA; EA′) anschließende Abschnitt im Querschnitt ringförmig ausgebildet ist.2. Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the outer exhaust duct ( 8 b, 8 b ') is at least in an annular section in cross section to the Austrittsebe ne (E A ; E A '). 3. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (9; 9′) im wesentlichen koaxial zur Turbinenlängsachse (L, L′) verläuft.3. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tube ( 9 ; 9 ') is substantially coaxial with the turbine longitudinal axis (L, L'). 4. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (1010a, b) entsprechend des abzu­ sperrenden Querschnittes des äußeren Abgaskanals (8b) ring­ stückförmig gestaltet sind.4. Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the flaps ( 1010 a, b) are ring-shaped in accordance with the cross section to be blocked of the outer exhaust duct ( 8 b). 5. Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (10a, b) um in der Querschnittsebene liegende Schwenkachsen (11) zum Öffnen und Schließen des äußeren Abgaskanals (8) schwenkbar sind, wobei die Schwenkachsen (11) außerhalb des Rohres (9) verlaufen.5. Exhaust gas turbocharger according to claim 4, characterized in that the flaps ( 10 a, b) about pivot axes lying in the cross-sectional plane ( 11 ) for opening and closing the outer exhaust duct ( 8 ) are pivotable, the pivot axes ( 11 ) outside the tube ( 9 ) run. 6. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschluß des Ringquerschnittes zwei be­ züglich des Kanalzentrums (Z) diametral gegenüberliegende Halb­ ring-Klappen (10a, b) vorgesehen sind.6. Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that two ring flaps ( 10 a, b) are provided diametrically opposite half of the channel center (Z) for closing the ring cross section. 7. Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (11) der Klappen (10a, b) bezüglich einer durchs Kanalzentrum (Z) laufenden Symmetrieachse (S) der Klappen (10a, b) senkrecht verlaufen.7. Exhaust gas turbocharger according to claim 6, characterized in that the pivot axes ( 11 ) of the flaps ( 10 a, b) with respect to a through the channel center (Z) axis of symmetry (S) of the flaps ( 10 a, b) are perpendicular. 8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstutzen (7) im Schwenkbereich der Klappen (10a, b) radial nach außen sich erstreckende Taschen (13) zur Aufnahme der äußeren Klappenecken (12) aufweist.8. Exhaust gas turbocharger according to one of claims, characterized in that the outlet connection ( 7 ) in the pivoting range of the flaps ( 10 a, b) has radially outwardly extending pockets ( 13 ) for receiving the outer flap corners ( 12 ). 9. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (9′) durch einen Ausschnitt (15′) im Austrittsstutzen (7′) aus diesem herausgeführt ist.9. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tube ( 9 ') through a cutout ( 15 ') in the outlet nozzle ( 7 ') is guided out of this. 10. Abgasturbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskanal (8b′) in einem im wesentlichen kreisrunden, stromab­ wärts des Ausschnitts (15′) gelegenen Querschnitt durch eine Klap­ pe (10′) absperrbar ist. 10. Exhaust gas turbocharger according to claim 9, characterized in that the exhaust duct ( 8 b ') in a substantially circular, downstream of the cutout ( 15 ') located cross section by a flap pe ( 10 ') can be shut off. 11. Abgasturbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasklappen (10′) stromabwärts des Ausschnittes (15′) im Abgas­ kanal (8b′) eingesetzt sind.11. Exhaust gas turbocharger according to claim 9, characterized in that the exhaust flaps ( 10 ') downstream of the cutout ( 15 ') in the exhaust duct ( 8 b ') are used. 12. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Klappen (10a, b; 10′) lade­ druckabhängig erfolgt.12. Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation of the flaps ( 10 a, b; 10 ') is carried out depending on the pressure. 13. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betätigung der Klappen (10a, b; 10′) in Abhängigkeit des Abgasmassenstroms erfolgt.13. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the actuation of the flaps ( 10 a, b; 10 ') takes place as a function of the exhaust gas mass flow.
DE4411678A 1994-04-05 1994-04-05 Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines Withdrawn DE4411678A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4411678A DE4411678A1 (en) 1994-04-05 1994-04-05 Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4411678A DE4411678A1 (en) 1994-04-05 1994-04-05 Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4411678A1 true DE4411678A1 (en) 1995-10-12

Family

ID=6514647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4411678A Withdrawn DE4411678A1 (en) 1994-04-05 1994-04-05 Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4411678A1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004033858A1 (en) 2002-10-11 2004-04-22 Honeywell International, Inc. Turbocharger
DE10303776A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-12 Daimlerchrysler Ag Supercharger for internal combustion (IC) engine, has circular main canal with cylindrical waste gas flue coaxially arranged between turbine and discharge channel
WO2010069301A3 (en) * 2008-12-18 2011-04-14 Tti Turbo Technik Innovation Gmbh Fully variable turbine for exhaust gas turbocharger
WO2013037437A3 (en) * 2011-09-14 2014-02-13 Daimler Ag Turbine for an exhaust-gas turbocharger
EP2292908A3 (en) * 2009-07-20 2014-05-14 Honeywell International Inc. Turbocharger with axial discontinuity
FR3002271A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-22 Thy Engineering TURBINE, COMPRESSOR OR PUMP WHEEL.
DE102013006928A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Volkswagen Aktiengesellschaft turbocharger
DE102014202754A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Turbomachine and turbocharger
US9702299B2 (en) 2012-12-26 2017-07-11 Honeywell International Inc. Turbine assembly
US9777737B2 (en) 2011-11-14 2017-10-03 Honeywell International Inc. Adjustable compressor trim
US9863275B2 (en) 2013-12-17 2018-01-09 Honeywell International, Inc. Turbine shroud contour exducer relief
CN111622816A (en) * 2020-05-18 2020-09-04 一汽解放汽车有限公司 Sealing structure for improving efficiency of turbine of turbocharger and design method

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004033858A1 (en) 2002-10-11 2004-04-22 Honeywell International, Inc. Turbocharger
US6767185B2 (en) 2002-10-11 2004-07-27 Honeywell International Inc. Turbine efficiency tailoring
US7066715B2 (en) 2002-10-11 2006-06-27 Honeywell International, Inc. Turbine efficiency tailoring
DE10303776A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-12 Daimlerchrysler Ag Supercharger for internal combustion (IC) engine, has circular main canal with cylindrical waste gas flue coaxially arranged between turbine and discharge channel
WO2010069301A3 (en) * 2008-12-18 2011-04-14 Tti Turbo Technik Innovation Gmbh Fully variable turbine for exhaust gas turbocharger
EP2292908A3 (en) * 2009-07-20 2014-05-14 Honeywell International Inc. Turbocharger with axial discontinuity
WO2013037437A3 (en) * 2011-09-14 2014-02-13 Daimler Ag Turbine for an exhaust-gas turbocharger
US9777737B2 (en) 2011-11-14 2017-10-03 Honeywell International Inc. Adjustable compressor trim
US9702299B2 (en) 2012-12-26 2017-07-11 Honeywell International Inc. Turbine assembly
JP2016511358A (en) * 2013-02-21 2016-04-14 ザイ エンジニアリング Turbine, compressor or pump impeller
WO2014128407A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-28 Thy Engineering Wheel of a turbine, compressor or pump
FR3002271A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-22 Thy Engineering TURBINE, COMPRESSOR OR PUMP WHEEL.
DE102013006928A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Volkswagen Aktiengesellschaft turbocharger
US9863275B2 (en) 2013-12-17 2018-01-09 Honeywell International, Inc. Turbine shroud contour exducer relief
US10823007B2 (en) 2013-12-17 2020-11-03 Garrett Transportation I Inc. Turbine shroud contour exducer relief
DE102014202754A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Turbomachine and turbocharger
CN111622816A (en) * 2020-05-18 2020-09-04 一汽解放汽车有限公司 Sealing structure for improving efficiency of turbine of turbocharger and design method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1543232B1 (en) Internal combustion engine comprising a compressor in the induction tract
EP0377712B1 (en) A supercharged internal combustion engine with several exhaust gas turbo chargers operating in parallel
EP1947299B1 (en) Exhaust gas turbocharger for a combustion engine
WO2006007963A1 (en) Compressor in an exhaust-gas turbocharger for an internal combustion engine and method for operating a compressor
DE102005019937B3 (en) Turbine for exhaust gas turbocharger, has auxiliary blades, which are dimensioned such that throughput parameter of turbine wheel blades is set to throughput parameter of auxiliary blades in certain ratio, which is greater than fifteen
DE2500496A1 (en) COMPRESSOR DEVICE
EP1639245B1 (en) Internal combustion engine comprising a compressor in the suction part and method therefor
DE112013005624T5 (en) Twin-screw half-axial turbocharger with single valve
DE10049198A1 (en) Exhaust gas turbosupercharger has adjustable locking member in compressor inlet channel upstream of compressor vane wheel
DE3833906C2 (en)
DE4411678A1 (en) Exhaust driven turbocharger with radial turbine, for diesel engines
DE102007017822A1 (en) turbocharger
DE102018221812B4 (en) Exhaust gas turbine with an exhaust gas guide device for an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas turbocharger
DE102012112396A1 (en) Exhaust guide section for a turbine and method for controlling a turbine
DE102017209598A1 (en) Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine
AT512332A1 (en) ARRANGEMENT OF A THROTTLE DEVICE FOR CONTROLLING AND / OR REGULATING THE ENGINE BRAKE OPERATION
DE60123489T2 (en) CONTROLLED TURBOCHARGER WITH INTEGRATED BYPASS
EP1881173B1 (en) Diffusor for internal combustion engine and engine with such a diffusor
DE112013005586T5 (en) Turbine housing with dividing vanes in spiral
DE4312077C1 (en) Exhaust gas turbocharger for IC engine - has at least one turbine and compressor, turbine having inflow and outflow sides, turbine wheel, housing with spirally-shaped flow channel and variable guide blade crown
DE19955510C1 (en) Exhaust gas turbo charger has a radial compressor with air guide paddles which swing on a radial axis against a torsion spring to reduce the twist in the air flow on an increased mass flow
DE102006014934A1 (en) Internal combustion engine e.g. diesel engine, has air flow adjusting device implemented as axial valve, which is arranged in flow path of air flow to compressor wheel and integrated in compressor housing of high pressure compressor
EP1673525B1 (en) Compressor in the induction tract of an internal combustion engine
WO2009071174A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and method for connecting an air conveyance device of an exhaust gas turbocharger
DE10127916A1 (en) turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee