DE102021000196A1

DE102021000196A1 - Turbine for an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102021000196A1
Application number: DE102021000196.6A
Authority: DE
Inventors: Stanislav Mihal
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine (10) für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse (12), welches einen von Abgas durchströmbaren Abgaskanal (16) aufweist, mit einem Umgehungskanal (20), über welchen ein Turbinenrad von dem Abgas zu umgehen ist, mit einem in dem Turbinengehäuse (12) angeordneten Ventilgehäuse (22), welches einen Ventilsitz (24) bildet, und mit einem Ventilelement (28), welches zwischen einer Schließstellung als erster Stellung, in welcher das Ventilelement (28) auf dem Ventilsitz (24) sitzt und dadurch den Umgehungskanal (20) fluidisch versperrt, und wenigstens Offenstellung als zweiter Stellung, in welcher das Ventilelement (28) von dem Ventilsitz (24) beabstandet ist und dadurch den Umgehungskanal (20) freigibt, bewegbar und in beiden Stellungen in dem Ventilgehäuse (22) angeordnet ist. Zumindest das Ventilelement (28) und das Ventilgehäuse (22) sind Bestandteile einer eigenständig und unabhängig von dem Turbinengehäuse (12) zusammengebauten Baugruppe (32), die in ihrem zusammengebauten Zustand zerstörungsfrei von dem Turbinengehäuse (12) lösbar und entfernbar ist.The invention relates to a turbine (10) for an exhaust gas turbocharger, with a turbine housing (12) which has an exhaust gas duct (16) through which exhaust gas can flow, with a bypass duct (20) through which the exhaust gas can bypass a turbine wheel, with a valve housing (22) arranged in the turbine housing (12) and forming a valve seat (24), and having a valve element (28) which is positioned between a closed position as the first position in which the valve element (28) sits on the valve seat (24). and thereby fluidly blocking the bypass passage (20), and at least open position as a second position in which the valve element (28) is spaced from the valve seat (24) and thereby unblocks the bypass passage (20), movable and in both positions in the valve housing ( 22) is arranged. At least the valve element (28) and the valve housing (22) are components of an assembly (32) that is assembled independently and independently of the turbine housing (12) and can be detached and removed from the turbine housing (12) in its assembled state without destroying it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Turbine für einen Abgasturbolader ist beispielsweise bereits der DE 10 2013 200 065 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Turbine weist ein Turbinengehäuse auf, welches einen von Abgas, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, durchströmbaren Abgaskanal aufweist. Die Turbine weist außerdem einen Umgehungskanal auf, über welchen ein von dem Abgas antreibbares und drehbar in dem Turbinengehäuse anordenbares oder angeordnetes Turbinenrad, welchem das Abgas über den Abgaskanal zuführbar ist, zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Die Turbine weist außerdem ein separat von dem Turbinengehäuse ausgebildetes und zumindest teilweise in dem Turbinengehäuse angeordnetes Ventilgehäuse auf, welches einen Ventilsitz bildet. Des Weiteren ist ein Ventilelement vorgesehen, welches relativ zu dem Ventilgehäuse und relativ zu dem Turbinengehäuse zwischen einer Schließstellung als erster Stellung und wenigstens einer Offenstellung als zweiter Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung sitzt das Ventilelement auf dem Ventilsitz, wodurch mittels des Ventilelements der Umgehungskanal dadurch fluidisch versperrt ist, dass der Umgehungskanal mittels des Ventilelements von dem Abgaskanal fluidisch getrennt ist. In der Offenstellung ist das Ventilelement von dem Ventilsitz beabstandet, wodurch das Ventilelement den Umgehungskanal dadurch freigibt, dass der Abgaskanal mit dem Umgehungskanal fluidisch verbunden ist. Das Ventilelement ist in beiden Stellungen zumindest teilweise in dem Ventilgehäuse angeordnet. Zumindest das Ventilelement und das Ventilgehäuse sind Bestandteile einer eigenständig und unabhängig von dem Turbinengehäuse zusammengebauten Baugruppe, die in ihrem zusammengebauten Zustand zerstörungsfrei von dem Turbinengehäuse lösbar und entfernbar ist.Such a turbine for an exhaust gas turbocharger, for example, is already the DE 10 2013 200 065 A1 to be taken as known. The turbine has a turbine housing, which has an exhaust gas duct through which exhaust gas, in particular from an internal combustion engine, can flow. The turbine also has a bypass duct, via which at least part of the exhaust gas can bypass a turbine wheel that can be driven by the exhaust gas and can be or is arranged rotatably in the turbine housing and to which the exhaust gas can be fed via the exhaust gas duct. The turbine also has a valve housing which is formed separately from the turbine housing and is at least partially arranged in the turbine housing and which forms a valve seat. Furthermore, a valve element is provided, which is movable relative to the valve housing and relative to the turbine housing between a closed position as the first position and at least one open position as the second open position. In the closed position, the valve element sits on the valve seat, as a result of which the bypass channel is fluidically blocked by means of the valve element in that the bypass channel is fluidically separated from the exhaust gas channel by means of the valve element. In the open position, the valve element is at a distance from the valve seat, as a result of which the valve element releases the bypass channel in that the exhaust gas channel is fluidically connected to the bypass channel. In both positions, the valve element is at least partially arranged in the valve housing. At least the valve element and the valve housing are components of an assembly which is assembled independently and independently of the turbine housing and which, in its assembled state, can be detached and removed from the turbine housing in a non-destructive manner.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2010 013 702 A1 eine Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.Furthermore, the DE 10 2010 013 702 A1 a turbine for an exhaust gas turbocharger, in particular for a motor vehicle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Baugruppe besonders einfach montiert und demontiert werden kann.The object of the present invention is to further develop a turbine of the type mentioned at the outset in such a way that the assembly can be assembled and disassembled particularly easily.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This problem is solved by a turbine with the features of patent claim 1 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Turbine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Baugruppe besonders einfach montiert und demontiert und dadurch besonders einfach gewartet und/oder ausgetauscht werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Längenbereich des Umgehungskanals durch das Ventilgehäuse gebildet beziehungsweise, insbesondere direkt, begrenzt ist. Dabei ist der Längenbereich von dem Ventilelement durchsetzt. Dies bedeutet, dass sich das Ventilelement, insbesondere entlang seiner Längserstreckungsrichtung, durch den Längenbereich hindurcherstreckt. In der Schließstellung ist der Längenbereich mittels des Ventilelements von dem Abgaskanal fluidisch getrennt, wodurch in der Schließstellung mittels des Ventilelements der Umgehungskanal fluidisch versperrt ist. In der Offenstellung ist der Längenbereich fluidisch mit dem Abgaskanal verbunden. Somit ist der Längenbereich zumindest in der Offenstellung bezogen auf eine Strömungsrichtung des den Abgaskanal und den Umgehungskanal und somit den Längenbereich durchströmenden Abgases stromab des Abgaskanals angeordnet, da in der Offenstellung das zunächst den Abgaskanal durchströmende Abgas aus dem Abgaskanal ausströmen und in den Umgehungskanal einströmen und daraufhin den Umgehungskanal durchströmen und somit über den Umgehungskanal das Turbinenrad umgehen kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt: Der Ventilsitz verläuft beispielsweise um eine Überströmöffnung in Umfangsrichtung der Überströmöffnung, insbesondere vollständig, um, so dass die Überströmöffnung in der Schließstellung mittels des Ventilelements verschlossen, das heißt fluidisch versperrt ist, wodurch der Umgehungskanal von dem Abgaskanal fluidisch getrennt ist. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Überströmöffnung frei, so dass in der Offenstellung der Umgehungskanal über die freigegebene Überströmöffnung fluidisch mit dem Abgaskanal verbunden ist. Dadurch kann das zunächst den Abgaskanal durchströmende Abgas aus dem Abgaskanal über die freigegebene Überströmöffnung in den Umgehungskanal einströmen. Dabei ist der Längenbereich des Umgehungskanals in Strömungsrichtung des Abgases stromab der Überströmöffnung angeordnet. Hierdurch kann die Baugruppe auf besonders einfache Weise montiert werden, insbesondere derart, dass die Baugruppe, insbesondere translatorisch, entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Turbinengehäuse bewegt und dadurch beispielsweise entlang der Bewegungsrichtung in das Turbinengehäuse eingesteckt wird. Außerdem kann die Baugruppe besonders einfach demontiert werden, beispielsweise derart, dass die Baugruppe insbesondere entlang einer der Bewegungsrichtung entgegengesetzten Demontagerichtung, insbesondere translatorisch, relativ zu dem Turbinengehäuse bewegt und somit aus dem Turbinengehäuse herausgezogen wird.In order to further develop a turbine of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that the assembly can be assembled and disassembled in a particularly simple manner and can therefore be maintained and/or replaced in a particularly simple manner, it is provided according to the invention that at least one longitudinal area of the bypass channel is formed by the valve housing or , especially direct, is limited. The length area is penetrated by the valve element. This means that the valve element extends through the longitudinal region, in particular along its longitudinal direction. In the closed position, the longitudinal region is fluidically separated from the exhaust gas duct by means of the valve element, as a result of which the bypass duct is fluidically blocked in the closed position by means of the valve element. In the open position, the longitudinal area is fluidically connected to the exhaust gas duct. Thus, at least in the open position, the length region is arranged downstream of the exhaust gas duct in relation to a flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust gas duct and the bypass duct and thus the length region, since in the open position the exhaust gas initially flowing through the exhaust gas duct flows out of the exhaust gas duct and into the bypass duct and then flow through the bypass channel and can thus bypass the turbine wheel via the bypass channel. In other words: the valve seat extends, for example, around an overflow opening in the circumferential direction of the overflow opening, in particular completely, so that the overflow opening is closed in the closed position by means of the valve element, i.e. it is fluidically blocked, as a result of which the bypass channel is fluidically separated from the exhaust gas channel . In the open position, the valve element releases the overflow opening, so that in the open position the bypass duct is fluidically connected to the exhaust gas duct via the released overflow opening. As a result, the exhaust gas initially flowing through the exhaust gas duct can flow from the exhaust gas duct into the bypass duct via the released overflow opening. The longitudinal area of the bypass channel is arranged downstream of the overflow opening in the flow direction of the exhaust gas. As a result, the subassembly can be assembled in a particularly simple manner, in particular in such a way that the subassembly is moved, in particular translationally, along a direction of movement relative to the turbine housing and is thereby plugged into the turbine housing, for example, along the direction of movement. In addition, the assembly can be disassembled particularly easily, for example in such a way that the assembly is moved in particular along a disassembly direction opposite to the direction of movement, in particular translatory, relative to the turbine housing and is thus pulled out of the turbine housing.

Der Erfindung sind insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Der Umgehungskanal wird üblicherweise auch als Waste-Gate, Waste-Gate-Kanal, Bypass oder Bypass-Kanal bezeichnet, da das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad umgeht, mithin das Turbinenrad nicht antreibt. Demzufolge wird das Ventilelement üblicherweise als Waste-Gate-Ventil oder Bypass-Ventil bezeichnet. Waste-Gate-Teile, wie beispielsweise das Ventilelement und/oder andere Bauteile der genannten Baugruppe, verschleißen mit zunehmender Lebensdauer der Turbine. Insbesondere dann, wenn es zu einem solchen Verschleiß gekommen ist, dass das Ventilelement nicht mehr bewegt, das heißt nicht mehr aus einer der Stellungen in die andere Stellung bewegt werden kann, kann es erforderlich sein, die verschließenden Waste-Gate-Teile zu ersetzen, um daraufhin das Ventilelement wieder bewegen zu können. Üblicherweise jedoch können die Waste-Gate-Teile nicht zerstörungsfrei auseinandergebaut werden, so dass es üblicherweise erforderlich ist, das gesamte Turbinengehäuse mit den Waste-Gate-Teilen oder sogar den gesamten Abgasturbolader auszutauschen.The invention is based in particular on the following findings: The bypass duct is usually also referred to as a waste gate, waste gate duct, bypass or bypass duct, since the exhaust gas flowing through the bypass duct bypasses the turbine wheel and therefore does not drive the turbine wheel. Accordingly, the valve element is commonly referred to as a waste gate valve or bypass valve. Waste gate parts, such as the valve element and/or other components of said assembly, wear out over the life of the turbine. In particular, if such wear has occurred that the valve element no longer moves, i.e. can no longer be moved from one position to the other position, it may be necessary to replace the closing waste gate parts, in order to then be able to move the valve element again. Usually, however, the waste gate parts cannot be disassembled without being destroyed, so that it is usually necessary to replace the entire turbine housing with the waste gate parts or even the entire exhaust gas turbocharger.

Die Erfindung ermöglicht es nun dadurch, dass zumindest das Ventilelement und das Ventilgehäuse die genannte Baugruppe bilden, beispielsweise bei übermäßigem Verschleiß die Baugruppe auf zeit- und kostengünstige Weise auszubauen, das heißt von dem Turbinengehäuse zu lösen und zu entfernen. Hierdurch kann die Baugruppe gewartet, repariert oder ausgetauscht werden, ohne das Turbinengehäuse beziehungsweise den gesamten Abgasturbolader austauschen zu müssen. Insbesondere dann, wenn es zu einem solchen übermäßigen Verschleiß gekommen ist, dass das Ventilelement verklemmt ist und demzufolge nicht mehr bewegt werden kann, kann auf zeit- und kostengünstige Weise die Baugruppe demontiert und gegen eine neue, unverschlissene Baugruppe getauscht werden, ohne den gesamten Abgasturbolader oder das gesamte Turbinengehäuse austauschen zu müssen. Gegenüber dem Turbinengehäuse und dem Abgasturbolader insgesamt ist die Baugruppe ein kleines und kostengünstiges Modul, welches einfach demontiert und montiert werden kann. Beispielsweise ist die Baugruppe durch Schrauben oder Nieten mit dem und vorzugsweise in dem Turbinengehäuse verbunden, so dass die Baugruppe einfach demontiert und montiert werden kann. Insbesondere kann die Baugruppe zerstörungsfrei von dem Turbinengehäuse gelöst und getrennt werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Baugruppe von dem Turbinengehäuse gelöst und entfernt und daraufhin wieder mit dem Turbinengehäuse verbunden werden kann, ohne dass es zu Beschädigungen oder Zerstörungen der Baugruppe oder des Turbinengehäuses kommt.Because at least the valve element and the valve housing form the assembly, the invention now makes it possible to disassemble the assembly in a time-saving and cost-effective manner, ie to detach and remove it from the turbine housing, for example in the event of excessive wear. As a result, the assembly can be serviced, repaired or replaced without having to replace the turbine housing or the entire exhaust gas turbocharger. In particular, when such excessive wear has occurred that the valve element is jammed and can therefore no longer be moved, the assembly can be dismantled and replaced with a new, unworn assembly in a time-saving and cost-effective manner, without the entire exhaust gas turbocharger or having to replace the entire turbine housing. Compared to the turbine housing and the exhaust gas turbocharger as a whole, the assembly is a small and inexpensive module that can be easily dismantled and assembled. For example, the assembly is connected to, and preferably within, the turbine housing by bolts or rivets so that the assembly can be easily disassembled and assembled. In particular, the assembly can be detached and separated from the turbine housing in a non-destructive manner. This means in particular that the subassembly can be detached and removed from the turbine housing and then reconnected to the turbine housing without the subassembly or the turbine housing being damaged or destroyed.

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 den Figuren 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.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine; und
2 eine weitere schematische Schnittansicht der Turbine.

The drawing shows in:

1 a detail of a schematic sectional view of a turbine according to the invention for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine; and
2 another schematic sectional view of the turbine.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine Turbine 10 für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine Bestandteil eines insbesondere als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Während ihres befeuerten Betriebs stellt die Verbrennungskraftmaschine Abgas bereit, welches den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine durchströmt. Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem einen Ansaugtrakt auf, welcher von Frischluft durchströmbar ist. Die Turbine 10 ist in dem Abgastrakt angeordnet. Der Abgasturbolader weist dabei außerdem einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter auf. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a turbine 10 for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably a component of a motor vehicle, in particular designed as a motor vehicle, which can be driven by means of the internal combustion engine. During its fired operation, the internal combustion engine provides exhaust gas, which flows through the exhaust tract of the internal combustion engine. The internal combustion engine also has an intake tract through which fresh air can flow. The turbine 10 is arranged in the exhaust tract. The exhaust gas turbocharger also has a compressor arranged in the intake tract.

Besonders gut in Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass die Turbine 10 ein beispielsweise einstückiges und/oder durch diesen hergestelltes Turbinengehäuse 12 aufweist, welches einen auch als Aufnahmebereich bezeichneten Aufnahmeraum 14 begrenzt. In dem Aufnahmeraum 14 ist ein in den Figuren nicht dargestelltes Turbinenrad der Turbine 10 anordenbar. Dies bedeutet, dass in vollständig hergestelltem Zustand des Abgasturboladers in dem Aufnahmeraum 14 das genannte Turbinenrad angeordnet ist, derart, dass das Turbinenrad um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar ist. Das Turbinengehäuse 12 weist, insbesondere genau, zwei Abgaskanäle 16 und 18 auf, die von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar sind. Beispielsweise sind die Abgaskanäle 16 und 18 als Spiralkanäle ausgebildet, welche sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads beziehungsweise des Aufnahmeraums 14 über dessen Umfang spiralförmig erstrecken. Die Abgaskanäle 16 und 18 münden in den Aufnahmeraum 14, so dass mittels der Abgaskanäle 16 und 18 das die Abgaskanäle 16 und 18 durchströmende Abgas in den Aufnahmeraum 14 und somit zu dem Turbinenrad zu führen ist beziehungsweise geführt wird. Mittels des über die Abgaskanäle 16 und 18 in den Aufnahmeraum 14 eingeleiteten Abgases wird das Turbinenrad angetrieben, mithin um die Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 12 gedreht. Das Turbinenrad ist Bestandteil eines Laufzeugs des Abgasturboladers, dessen Laufzeug auch eine Welle aufweist. Das Turbinenrad ist drehfest mit der Welle verbunden. Das Laufzeug umfasst außerdem ein Verdichterrad des Verdichters, dessen Verdichterrad ebenfalls drehfest mit der Welle verbunden ist. Somit kann das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben werden, wodurch mittels des Verdichterrads die Frischluft verdichtet werden kann.Especially good in combination with 2 it can be seen that the turbine 10 has, for example, a one-piece turbine housing 12 and/or a turbine housing that is produced by it, which delimits a receiving space 14 also referred to as a receiving area. A turbine wheel, not shown in the figures, of the turbine 10 can be arranged in the receiving space 14 . This means that when the exhaust gas turbocharger is in the fully manufactured state, said turbine wheel is arranged in the receiving space 14 in such a way that the turbine wheel can be rotated about an axis of rotation relative to the turbine housing 12 . The turbine housing 12 has, in particular, two exhaust gas ducts 16 and 18 through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow. For example, the exhaust gas channels 16 and 18 are designed as spiral channels, wel che extend spirally in the circumferential direction of the turbine wheel or the receiving space 14 over its circumference. The exhaust gas ducts 16 and 18 open into the receiving space 14 so that the exhaust gas flowing through the exhaust gas ducts 16 and 18 can be guided or is being guided through the exhaust gas ducts 16 and 18 into the receiving space 14 and thus to the turbine wheel. The turbine wheel is driven by means of the exhaust gas introduced into the receiving space 14 via the exhaust gas ducts 16 and 18 , and is therefore rotated about the axis of rotation relative to the turbine housing 12 . The turbine wheel is part of a rotor of the exhaust gas turbocharger, the rotor of which also has a shaft. The turbine wheel is non-rotatably connected to the shaft. The rotor also includes a compressor wheel of the compressor, the compressor wheel of which is also connected to the shaft in a rotationally fixed manner. The compressor wheel can thus be driven by the turbine wheel via the shaft, as a result of which the fresh air can be compressed by means of the compressor wheel.

Die Turbine 10 weist außerdem einen Umgehungskanal 20 auf, über welchen das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass das Abgas, welches den Umgehungskanal 20 durchströmt, das Turbinenrad umgeht und somit nicht antreibt. Durch Einstellen einer Menge des den Umgehungskanal 20 durchströmenden Abgases kann ein Ladedruck eingestellt werden, auf welchen die Frischluft mittels des Abgasturboladers verdichtet wird. Insgesamt ist erkennbar, dass dem Turbinenrad über die Abgaskanäle 18 und 20 das Abgas zuführbar ist und mittels des dem Turbinenrad zugeführten Abgases antreibbar ist. Abgas, welches den Umgehungskanal 20 durchströmt, umgeht das Turbinenrad und treibt somit das Turbinenrad nicht an.The turbine 10 also has a bypass duct 20 via which the turbine wheel is to be bypassed by at least part of the exhaust gas. This means that the exhaust gas which flows through the bypass duct 20 bypasses the turbine wheel and thus does not drive it. By adjusting a quantity of the exhaust gas flowing through the bypass duct 20, a charging pressure can be adjusted to which the fresh air is compressed by means of the exhaust gas turbocharger. Overall, it can be seen that the exhaust gas can be fed to the turbine wheel via the exhaust gas ducts 18 and 20 and can be driven by means of the exhaust gas fed to the turbine wheel. Exhaust gas flowing through the bypass passage 20 bypasses the turbine wheel and thus does not drive the turbine wheel.

Die Turbine 10 umfasst außerdem ein separat von dem Turbinengehäuse 12 ausgebildetes und zumindest teilweise in dem Turbinengehäuse 12 angeordnetes Ventilgehäuse 22, welches - wie besonders gut aus 1 erkennbar ist - einen Ventilsitz 24 bildet. Der Ventilsitz 24 verläuft um eine Überströmöffnung 26 in Umfangsrichtung der Überströmöffnung 26 vollständig umlaufend herum, wodurch die Überströmöffnung 26 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, insbesondere vollständig umlaufend, durch den Ventilsitz 24 begrenzt ist. Des Weiteren umfasst die Turbine 10 ein auch als Waste-Gate-Ventil oder Bypass-Ventil bezeichnetes Ventilelement 28, welches entlang einer in 1 durch eine strichpunktierte Linie 30 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 22 und relativ zu dem Turbinengehäuse 12 translatorisch zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar ist. Die Schließstellung wird auch als erste Stellung bezeichnet, dies bedeutet, dass die Schließstellung eine erste Stellung des Ventilelements 28 ist. Die Offenstellung wird auch als zweite Stellung bezeichnet. Mit anderen Worten ist die Offenstellung eine zweite Stellung des Ventilelements 28. In der in 1 und 2 gezeigten Schließstellung sitzt das Ventilelement 28 auf dem Ventilsitz 24, wodurch mittels des Ventilelements 28 der Umgehungskanal 20 dadurch fluidisch versperrt ist, dass der Umgehungskanal 20 mittels des Ventilelements 28 von dem Abgaskanal 16 getrennt ist. Die Abgaskanäle 16 und 18 sind zumindest teilweise mittels einer Trennwand 31 des Turbinengehäuses 12 voneinander getrennt, so dass der Umgehungskanal 20 in der Schließstellung von den Abgaskanälen 16 und 18 getrennt ist. Somit kann in der Schließstellung kein Abgas durch den Umgehungskanal 20 hindurchströmen. In der Offenstellung jedoch gibt das Ventilelement 28 den Umgehungskanal 20 derart frei, dass das Ventilelement 28 in der Offenstellung von dem Ventilsitz 24 beabstandet ist. Hierdurch ist in der Offenstellung der Umgehungskanal 20 fluidisch mit dem Abgaskanal 16 verbunden, so dass zumindest ein Teil des den Abgaskanal 16 durchströmenden Abgases aus dem Abgaskanal 16 ausströmen und, insbesondere über die Überströmöffnung 26, in den Umgehungskanal 20 einströmen und in der Folge den Umgehungskanal 20 durchströmen und somit das Turbinenrad umgehen kann. Es ist erkennbar, dass in der Schließstellung mittels des Ventilelements 28 die Überströmöffnung 26 fluidisch versperrt ist, wodurch der Umgehungskanal 20 von dem Abgaskanal 16 getrennt ist. In der Offenstellung jedoch gibt das Ventilelement 28 die Überströmöffnung 26 frei, so dass in der Offenstellung der Umgehungskanal 20 über die Überströmöffnung 26 fluidisch mit dem Abgaskanal 16 verbunden ist. Das Ventilelement 28 ist in beiden Stellungen zumindest teilweise in dem Ventilgehäuse 22 und in dem Turbinengehäuse 12 angeordnet beziehungsweise aufgenommen.The turbine 10 also includes a valve housing 22 which is formed separately from the turbine housing 12 and is at least partially arranged in the turbine housing 12 and which—like particularly well 1 can be seen - a valve seat 24 forms. The valve seat 24 runs completely around an overflow opening 26 in the circumferential direction of the overflow opening 26 , as a result of which the overflow opening 26 per se, that is to say viewed on its own, in particular completely circumferentially, is delimited by the valve seat 24 . Furthermore, the turbine 10 includes a valve element 28, also referred to as a waste gate valve or bypass valve, which is positioned along an in 1 by a dot-dash line 30 illustrated direction of movement relative to the valve housing 22 and relative to the turbine housing 12 is translationally movable between a closed position and at least one open position. The closed position is also referred to as the first position, which means that the closed position is a first position of the valve element 28 . The open position is also referred to as the second position. In other words, the open position is a second position of the valve element 28. In FIG 1 and 2 The closed position shown sits the valve element 28 on the valve seat 24, whereby the bypass channel 20 is fluidically blocked by the valve element 28 in that the bypass channel 20 is separated from the exhaust gas channel 16 by the valve element 28. The exhaust gas ducts 16 and 18 are at least partially separated from one another by means of a partition 31 of the turbine housing 12, so that the bypass duct 20 is separated from the exhaust gas ducts 16 and 18 in the closed position. Thus, no exhaust gas can flow through the bypass channel 20 in the closed position. In the open position, however, the valve element 28 releases the bypass channel 20 in such a way that the valve element 28 is spaced apart from the valve seat 24 in the open position. As a result, in the open position, bypass duct 20 is fluidically connected to exhaust gas duct 16, so that at least part of the exhaust gas flowing through exhaust gas duct 16 flows out of exhaust gas duct 16 and, in particular via overflow opening 26, into bypass duct 20 and subsequently into the bypass duct 20 can flow through and thus bypass the turbine wheel. It can be seen that in the closed position the overflow opening 26 is fluidically blocked by means of the valve element 28 , as a result of which the bypass channel 20 is separated from the exhaust gas channel 16 . In the open position, however, the valve element 28 releases the overflow opening 26 so that in the open position the bypass duct 20 is fluidically connected to the exhaust gas duct 16 via the overflow opening 26 . In both positions, the valve element 28 is at least partially arranged or accommodated in the valve housing 22 and in the turbine housing 12 .

Zumindest das Ventilelement 28 und das Ventilgehäuse 22 sind Bestandteile einer eigenständig, das heißt für sich alleine betrachtet und unabhängig von dem Turbinengehäuse 12 zusammengebauten Baugruppe 32, die in ihrem zusammengebauten Zustand zerstörungsfrei von dem Turbinengehäuse 12 lösbar und entfernbar, mithin demontierbar ist.At least the valve element 28 and the valve housing 22 are components of an assembly 32 that is assembled independently, i.e. viewed on its own and independently of the turbine housing 12, which in its assembled state can be detached and removed from the turbine housing 12 without destroying it, and can therefore be dismantled.

Um nun die Baugruppe 32 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise montieren und demontieren zu können, ist zumindest ein Längenbereich L des Umgehungskanals 20 durch das Ventilgehäuse 22, insbesondere direkt, gebildet beziehungsweise begrenzt. Dabei der Längenbereich L von dem Ventilelement 28 durchsetzt. In der Schließstellung ist der Längenbereich L mittels des Ventilelements 28 von dem Abgaskanal 16 fluidisch getrennt, da das Ventilelement 28 in der Schließstellung auf dem Ventilsitz 24 sitzt und dadurch die Überströmöffnung 26 fluidisch versperrt. In der Offenstellung jedoch ist der Längenbereich L über die Überströmöffnung 26 fluidisch mit dem Abgaskanal 16 verbunden.In order to be able to assemble and disassemble the subassembly 32 in a particularly simple and thus time-saving and cost-effective manner, at least one length region L of the bypass channel 20 is formed or delimited by the valve housing 22, in particular directly. In the process, the length range L is penetrated by the valve element 28 . In the closed position, the longitudinal region L is fluidically separated from the exhaust gas duct 16 by means of the valve element 28, since the valve element 28 is in the Closed position sits on the valve seat 24 and thereby the overflow opening 26 fluidically blocked. In the open position, however, the length region L is fluidically connected to the exhaust gas duct 16 via the overflow opening 26 .

Die Turbine 10 umfasst des Weiteren einen Aktor 34, welcher ein Betätigungselement 36 aufweist. Das Betätigungselement 36 ist - wie in 1 durch einen Doppelpfeil 38 veranschaulicht ist - entlang der Bewegungsrichtung translatorisch relativ zu dem Ventilgehäuse 22 und relativ zu dem Turbinengehäuse 12 bewegbar. Dabei weist das Ventilelement 28 einen in beiden Stellungen außerhalb des Abgaskanals 16, außerhalb des Umgehungskanals 20 und außerhalb des Längenbereichs L angeordneten Betätigungsbereich B auf, in welchem das Ventilelement 28 mittels des Aktors 34 über dessen Betätigungselement 36 betätigbar und dadurch zumindest aus einer der Stellungen in die andere Stellung bewegbar ist. Vorliegend ist mittels des Betätigungselements 36 durch translatorisches Bewegen des Betätigungselements 36 das Ventilelement 28 translatorisch aus der einen Stellung in die andere Stellung bewegbar.The turbine 10 also includes an actuator 34 which has an actuating element 36 . The actuating element 36 is - as in 1 illustrated by a double arrow 38 - movable along the direction of movement translationally relative to the valve housing 22 and relative to the turbine housing 12. The valve element 28 has an actuation region B, which is arranged in both positions outside of the exhaust gas duct 16, outside of the bypass duct 20 and outside of the length region L, in which the valve element 28 can be actuated by means of the actuator 34 via its actuating element 36 and can thereby be moved at least from one of the positions in the other position is movable. In the present case, the valve element 28 can be moved in a translatory manner from one position into the other position by means of the actuating element 36 by translational movement of the actuating element 36 .

Die Baugruppe 32 weist eine separat von dem Ventilgehäuse 22 und separat von dem Turbinengehäuse 12 ausgebildete und zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Ventilgehäuse 22 angeordnete und von dem Ventilelement 28 durchsetzte Führungsbuchse 40 auf, welche auch als Führungshülse bezeichnet wird. Mittels der Führungsbuchse 40 wird das Ventilelement 28 bei dessen Bewegungen zwischen den Stellungen geführt. Des Weiteren umfasst die Baugruppe 32 eine mechanische Feder 42 und ein separat von dem Ventilgehäuse 22 ausgebildetes und beispielsweise von dem Ventilelement 28 durchsetztes Abstützelement 44, welches mit dem Ventilelement 28 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 22 und relativ zu dem Turbinengehäuse 12 mitbewegbar ist. Die mechanische Feder 42 ist einerseits, insbesondere direkt, an dem Ventilgehäuse 22 und andererseits, insbesondere direkt, an dem Abstützelement 44 und somit über das Abstützelement 44 an dem Ventilelement 28 abgestützt, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung. Wird somit beispielsweise das Ventilelement 28 über seinen Betätigungsbereich B mittels des Betätigungselements 36 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, so wird die Feder 42 gespannt, insbesondere komprimiert. Dadurch stellt die Feder 42 zumindest in der Offenstellung eine Federkraft bereit, die über das Abstützelement 44 auf das Ventilelement 28 wirkt. Insbesondere wenn ein durch den Aktor 34 bewirktes Betätigen des Ventilelements 28 endet beziehungsweise unterbleibt, wird das Ventilelement 28 mittels der von der Feder 42 bereitgestellten Federkraft aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegt und insbesondere in der Schließstellung gehalten.Assembly 32 has a guide bushing 40, which is formed separately from valve housing 22 and separately from turbine housing 12 and is at least partially, in particular at least predominantly or completely, arranged in valve housing 22 and penetrated by valve element 28, which is also referred to as a guide sleeve. The valve element 28 is guided by means of the guide bushing 40 during its movements between the positions. In addition, assembly 32 includes a mechanical spring 42 and a support element 44, which is formed separately from valve housing 22 and has valve element 28 passing through it, for example, and which can be moved with valve element 28 along the direction of movement relative to valve housing 22 and relative to turbine housing 12. The mechanical spring 42 is supported on the one hand, in particular directly, on the valve housing 22 and on the other hand, in particular directly, on the support element 44 and thus via the support element 44 on the valve element 28, in particular along the direction of movement. If, for example, the valve element 28 is moved from the closed position into the open position via its actuation region B by means of the actuation element 36, the spring 42 is tensioned, in particular compressed. As a result, the spring 42 provides a spring force, at least in the open position, which acts on the valve element 28 via the support element 44 . In particular, when actuation of the valve element 28 caused by the actuator 34 ends or does not occur, the valve element 28 is moved from the open position to the closed position by means of the spring force provided by the spring 42 and, in particular, is held in the closed position.

Da auch die Führungsbuchse 40, die Feder 42 und das Abstützelement 44 Bestandteile der Baugruppe 32 sind, können das Ventilelement 28, das Ventilgehäuse 22, die Führungsbuchse 40, die Feder 42 und das Abstützelement 44 gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig und zerstörungsfrei von dem Turbinengehäuse 12 gelöst und entfernt werden. Somit kann die Baugruppe 32 von dem Turbinengehäuse 12 gelöst und entfernt und beispielsweise gewartet oder ausgetauscht werden, ohne dass das Turbinengehäuse 12 oder der gesamte Abgasturbolader ausgetauscht werden muss.Since the guide bushing 40, the spring 42 and the support element 44 are also components of the assembly 32, the valve element 28, the valve housing 22, the guide bushing 40, the spring 42 and the support element 44 can be detached from the turbine housing 12 together or simultaneously and non-destructively and be removed. Thus, the assembly 32 can be detached and removed from the turbine housing 12 and, for example, serviced or replaced without the turbine housing 12 or the entire exhaust gas turbocharger having to be replaced.

Vorzugsweise ist die Baugruppe 32, insbesondere über das Ventilgehäuse 22, durch Schrauben mit dem Turbinengehäuse 12 verbunden und dadurch an dem Turbinengehäuse 12 gehalten. Dabei ist es denkbar, dass das Ventilgehäuse 22, insbesondere in einem Verbindungsbereich V, ein erstes Gewinde 46 aufweist, welches beispielsweise ein Außengewinde ist. Das Turbinengehäuse 12, insbesondere eine Wandung W des Turbinengehäuses 12, weist vorzugsweise ein mit dem Gewinde 46 korrespondierendes, zweites Gewinde 48 auf, welches vorliegend als ein Innengewinde ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 22 ist über die Gewinde 46 und 48 mit dem Turbinengehäuse 12 verschraubt und dadurch mit dem Turbinengehäuse 12 verbunden, das heißt an dem Turbinengehäuse 12 gehalten. Hierzu sind die Gewinde 46 und 48 direkt ineinander geschraubt. Die Baugruppe 32 kann somit mittels der Gewinde 46 und 48 auf besonders einfache Weise in das Turbinengehäuse 12 eingeschraubt beziehungsweise mit dem Turbinengehäuse 12 verschraubt aus dem Turbinengehäuse 12 herausgeschraubt und somit von dem Turbinengehäuse 12 gelöst und entfernt werden. Somit kann die Baugruppe 32 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise montiert und demontiert werden. Insbesondere kann die Baugruppe 32 dann, wenn die Baugruppe 32 einen übermäßigen Verschleiß aufweist, auf besonders einfache Weise ausgebaut und repariert beziehungsweise gewartet oder gegen eine neue, unverschlissene Baugruppe getauscht werden, die dann auf die beschriebene Weise einfach an dem Turbinengehäuse 12 montiert werden kann.The assembly 32 is preferably connected to the turbine housing 12 by screws, in particular via the valve housing 22 , and is thereby held on the turbine housing 12 . It is conceivable that the valve housing 22, in particular in a connection area V, has a first thread 46 which is, for example, an external thread. The turbine housing 12, in particular a wall W of the turbine housing 12, preferably has a second thread 48 which corresponds to the thread 46 and is in the present case designed as an internal thread. The valve housing 22 is screwed to the turbine housing 12 via the threads 46 and 48 and is thereby connected to the turbine housing 12 , ie held on the turbine housing 12 . To this end, the threads 46 and 48 are screwed directly into one another. The subassembly 32 can thus be screwed into the turbine housing 12 or screwed to the turbine housing 12 in a particularly simple manner by means of the threads 46 and 48 and unscrewed from the turbine housing 12 and thus detached from the turbine housing 12 and removed. The assembly 32 can thus be assembled and disassembled in a particularly simple and therefore time-saving and cost-effective manner. In particular, if the assembly 32 shows excessive wear, the assembly 32 can be removed and repaired or serviced in a particularly simple manner, or exchanged for a new, unworn assembly, which can then be easily assembled on the turbine housing 12 in the manner described.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Turbineturbine
1212: Turbinengehäuseturbine housing
1414: Aufnahmeraumrecording room
1616: Abgaskanalexhaust duct
1818: Abgaskanalexhaust duct
2020: Umgehungskanalbypass channel
2222: Ventilgehäusevalve body
2424: Ventilsitzvalve seat
2626: Überströmöffnungoverflow opening
2828: Ventilelementvalve element
3030: strichpunktierte Liniedotted line
3131: Trennwandpartition wall
3232: Baugruppemodule
3434: Aktoractuator
3636: Betätigungselementactuator
3838: Doppelpfeildouble arrow
4040: Führungsbuchseguide bush
4242: FederFeather
4444: Abstützelementsupport element
4646: Gewindethread
4848: Gewindethread
LL: Längenbereichlength range
WW: Wandungwall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013200065 A1 [0002]
DE 102010013702 A1 [0003]

Claims

Turbine (10) for an exhaust gas turbocharger, with a turbine housing (12) which has an exhaust gas duct (16) through which exhaust gas can flow, with a bypass duct (20) via which a turbine wheel can be driven by the exhaust gas and rotatably arranged in the turbine housing (12). , to which the exhaust gas can be supplied via the exhaust gas duct (16), at least part of the exhaust gas can be bypassed, with a valve housing (22) which is designed separately from the turbine housing (12) and is at least partially arranged in the turbine housing (12) and which has a valve seat (24), and with a valve element (28) which, relative to the valve housing (22) and relative to the turbine housing (12), between a closed position as a first position in which the valve element (28) rests on the valve seat (24) is seated and thereby fluidically blocks the bypass channel (20) while fluidically separating the bypass channel (20) from the exhaust gas channel (16), and at least one open position as the second position, in we The valve element (28) is at a distance from the valve seat (24) and thereby opens the bypass channel (20) with fluidic connection of the exhaust gas channel (16) to the bypass channel (20), movable and in both positions at least partially in the valve housing (22) is arranged, wherein at least the valve element (28) and the valve housing (22) are components of an assembly (32) which is assembled independently and independently of the turbine housing (12) and which in its assembled state can be detached and removed from the turbine housing (12) in a non-destructive manner , characterized in that at least one longitudinal area (L) of the bypass channel (20) is formed by the valve housing (22), the longitudinal area (L) being penetrated by the valve element (28), in the closed position by means of the valve element (28) by the The exhaust gas duct (16) is fluidically separated and fluidly connected to the exhaust gas duct (16) in the open position.

Turbine (10) after claim 1 , characterized in that the valve element (28) has an actuating region (B) which is arranged outside the exhaust gas duct (16), outside the bypass duct (20) and outside the length region (L), in which the valve element (28) can be actuated by means of an actuator ( 34) can be actuated and thereby at least moved from one of the positions to the other position.

Turbine (10) after claim 2 , characterized in that the actuator (34) has an actuating element (36) that can be moved translationally relative to the valve housing (22) and relative to the turbine housing (12), by means of which the valve element (28), in particular in a translatory manner, can be moved from one position to the other position.

Turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the assembly (32) comprises a guide bushing (40) which is formed separately from the valve housing (22) and is at least partially arranged in the valve housing (22) and through which the valve element (28) passes. for guiding the valve element (28) in its movements.