(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスパイラルダクト（１６）と第２のスパイラルダクト（１８）とを有するタービンハウジング（１２）を備えた排ガスターボチャージャーに用いるタービン（１０）であり、前記第２のスパイラルダクト（１８）は３６０°より小さいかかり角度領域（φＳ）において前記タービン（１０）のタービンホイール（２４）の円周方向（３０）に延びるように形成され、前記第１のスパイラルダクト（１６）は前記第２のスパイラルダクト（１８）のかかり角度領域（φＳ）より大きなかかり角度領域（φＧＳ）を有し、前記第１のスパイラルダクト（１６）と前記第２のスパイラルダクト（１８）とは、前記かかり角度領域（φＳ、φＧＳ）における少なくとも１つの共通の共通かかり角度領域（３６）において、前記タービンホイール（２４）の軸方向（２２）に並行して配置されており、少なくとも部分的に前記タービンハウジング（１２）に収容されているタービンホイール（２４）は、前記第１および第２のスパイラルダクト（１６、１８）を流れることのできる排ガスにより全ノズル（２０）を介して噴射を受け、該全ノズル（２０）は、前記軸方向（２２）に前記タービンハウジング（１２）の壁面（７０、７２）によって境界づけられ、前記タービンホイール（３２）の円周方向（３０）に延び、全ノズル幅（ｂＨＤ）を有しており、前記全ノズル（２０）には、少なくとも前記共通かかり角度領域（３６）において前記第１のスパイラルダクト（１６）のノズル幅（ｂλ）および前記第２のスパイラルダクト（１８）のノズル幅（ｂＡＧＲ）を通して排ガスが供給可能である、タービンであって、
前記第１のスパイラルダクト（１６）のノズル幅（ｂλ）は、少なくとも前記共通かか
り角度領域（３６）とは異なる別の角度領域において、前記共通かかり角度領域（３６）における前記第１のスパイラルダクト（１６）のノズル幅（ｂλ）より広く形成され、
前記第１のスパイラルダクト（１６）のノズル幅（ｂλ）が、前記共通かかり角度領域と前記別の角度領域との間にある移行領域（４２）において、拡大するように形成されている、
ことを特徴とするタービン（１０）。
【請求項２】
前記第１のスパイラルダクト（１６）のノズル幅（ｂλ）が、前記移行領域（４２）後の前記別の角度領域において、少なくともおおむね全ノズル幅（ｂＨＤ）と一致することを特徴とする、請求項１に記載のタービン（１０）。
【請求項３】
前記第１および／または前記第２のスパイラルダクト（１６、１８）を通して、前記タービンホイール（２４）の前記円周方向（３０）へ、前記タービンホイール（２４）に供給される排ガスの流量が可変的であることを特徴とする、請求項１または２に記載のタービン（１０）。
【請求項４】
前記第２のスパイラルダクト（１８）に割り当てられているＡ／Ｒ比が、前記タービンホイール（２４）の前記円周方向（３０）に可変的であり、Ａは前記第２のスパイラルダクト（１８）の断面積を表し、該断面積を介して前記タービンホイール（２４）は排ガスの噴射を受け、Ｒは前記第２のスパイラルダクト（１８）からスパイラル中心までの距離であることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか一項に記載のタービン（１０）。
【請求項５】
前記第１のスパイラルダクト（１６）に割り当てられているＡ／Ｒ比が、前記タービンホイール（２４）の前記円周方向（３０）に可変的であり、Ａは前記第１のスパイラルダクト（１６）の断面積を表し、該断面積を介して前記タービンホイール（２４）は排ガスの噴射を受け、Ｒは前記第１のスパイラルダクト（１６）からスパイラル中心までの距離であることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか一項に記載のタービン（１０）。
【請求項６】
前記第２のスパイラルダクト（１８）が、前記第１のスパイラルダクト（１６）に比べて小さい流路断面を有することを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか一項に記載のタービン（１０）。
【請求項７】
前記第１および第２のスパイラルダクト（１６、１８）が、各流路断面について、非対称に相対して形成されていることを特徴とする、請求項１から６のうちいずれか一項に記載のタービン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に示されている種類の排ガスターボチャージャーに用いるタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の構造において、各々のタービンを持った排ガスターボチャージャーが知られていて、タービンへの噴射にはダブルフロータイプなどが使われている。内燃機関は例えば複数の燃焼室、特にシリンダーを持つものであって、ある燃焼室から排出される排ガスはある流路へ、別の燃焼室からの排ガスは別の流路へ運んでいる。
【０００３】
それに対して複数の流路のうちの１つを分割することも考えられる。これは、タービンのハウジングが第１のスパイラルダクトと第２のスパイラルダクトを備え、これらを流路に組み込むことを意味する。このような流路においては、別のタイプの流路に比べて処理能力の減少がみられるが、これは一方のスパイラルダクトのかかり角が、他方に比べて小さいことによる。
【０００４】
しかしながら、これにより、特に流動損失による大幅な効率低下が起こり、タービンの総合効率を著しく低下させることが明らかになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、本発明は排ガスターボチャージャー用として、効率を改善したタービンを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を備える排ガスターボチャージャー用タービンによって解決される。本発明の適切かつ重要な発展形態を備える有利な実施形態は、従属請求項に示されている。
【０００７】
本発明になる排ガスターボチャージャー用タービンは、第１のスパイラルダクトおよび第２のスパイラルダクトを持つタービンハウジングを含む。第２のスパイラルダクトは、タービンのタービンホイール円周方向に、３６０°より小さいかかり角度領域に渡って延びるように形成されている。第１のスパイラルダクトは、第２のスパイラルダクトのかかり角度領域より大きなかかり角度領域を持ち、かかり角度領域のうち少なくとも１つの共通の角度領域では、タービンホイールの軸方向に対して、第１および第２のスパイラルダクトが並行して取り付けられている。この角度領域は、第１のスパイラルダクトと第２のスパイラルダクト両方のかかり角度領域の部分領域であり、ここには２本のスパイラルダクトが、タービンホイールの軸方向に並行して延びている、すなわち並行して走っていることを意味する。
【０００８】
少なくとも部分的にタービンハウジングに収容されているタービンホイールは、スパイラルダクトを流れる排ガスによって、ノズルを通して噴射を受けることができるようになっており、このノズルは、タービンホイールの軸方向にタービンハウジングの壁面によって境界され、タービンホイールの円周方向に延び、全ノズル幅を有している。
【０００９】
少なくともこの角度領域においては、両スパイラルダクトの各部分ノズル幅を通して、ノズルに排ガスを供給することができる。言い換えれば、この角度領域では、第２のスパイラルダクトからの排ガスは、第２のスパイラルダクトの部分ノズル幅を通ってノズルに流れ込むことができる。同じように、この角度領域において、第１のスパイラルダクトからの排ガスは、第１の部分ノズル幅を通ってノズルに流れ込む。次に、排ガスはこのノズルから全ノズル幅を通ってタービンホイールに流れ込み、タービンホイールは排ガスの衝撃を受け、それによって駆動される。
【００１０】
本発明において、より大きなかかり角度領域を有する第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅は、この角度領域とは異なる、第１の案内領域の少なくとも１つの別の角度領域において、第１の角度領域における第１のスパイラルダクトの部分角度領域の部分ノズル幅よりも広く形成されている。
【００１１】
第１のスパイラルダクトのかかり角度領域は、第２のスパイラルダクトのかかり角度領域より大きいので、タービンホイールの円周方向には少なくとも１つの別の角度領域が存在し、その領域では第１のスパイラルダクトのみがタービンホイールの円周方向に延びており、第２のスパイラルダクトは延びていない。すなわち、少なくとも１つの別の角度領域では、タービンホイールの軸方向には、両スパイラルダクトが並行して配置されていないか、あるいはもはや並行して配置されておらず、それは、第２のスパイラルダクトが第１のスパイラルダクトと異なり、この少なくとも１つの別の角度領域までは延びていないからである。この少なくとも１つの別の角度領域まで延びる第１のスパイラルダクトでは、部分ノズル幅が第１の角度領域のものより広くなっているので、始めに記述した効率低下（特に流動損失に起因する）が減少するか、または回避され、これに伴って、本発明になるタービンの効率が改善される。このことにより本発明になるタービンは、特に効率的に稼働できる。
【００１２】
このタービンが、例えば往復機関など、特にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ディゾットエンジンとして形成されている内燃機関などに組み込まれている場合、本発明のタービンの効率的で改善された稼働により、内燃機関の極めて効率的かつエネルギー消費の少ない稼働が可能となるため、内燃機関は著しく少ない燃料消費と低いＣＯ２排出を示す。本発明のタービンは、乗用車とともに、商用車その他の自動車の内燃機関、更に別の駆動機構にも組み込むことができる。本発明になるタービンは、例えば燃料電池に組み込むこともでき、その場合は燃料電池の排ガスの流入を受けて駆動される。
【００１３】
更に本発明になるタービンでは、スパイラルダクトが流路の分割を可能にしているので、有効なせき止め特性を持つことが可能となり、極めて高い排ガスの再循環効率を示す。２つの燃焼室、特にシリンダーを有する内燃機関で燃焼プロセスが進行する場合、排ガスが発生するが、一方の燃焼室からの排ガスは一方の流路に流され、他方の燃焼室からの排ガスは他方の流路に流されるようにすることができる。２つの流路のうちの１つに、本発明によるタービンのタービンハウジングの２本のスパイラルダクトが組み込まれ、他方には１本のみのスパイラルダクトが組み込まれるとすると、このダクトの流路断面積は、少なくともおおむね第１のスパイラルダクトの断面積と第２のスパイラルダクトの断面積を加えたものに等しい。
【００１４】
両スパイラルダクトが組み込まれたこの流路は、これらのスパイラルダクトによって分割されていて、もう一方の流路に比べて高いせき止め性能を示す。この高いせき止め性能は、特に第１のスパイラルダクトのかかり角度領域より小さい第２のスパイラルダクトのかかり角度領域に由来するもので、本発明のタービンによれば、極めて大量の排ガスが内燃機関の排出側から吸入路へ戻され、吸入路に送り込まれることが可能となる。このように、内燃機関に吸入された空気は排ガスと混合され、結果として内燃機関からの窒素酸化物と微粒子の排出を少なく保つことができる。
【００１５】
本発明になるタービンのタービンハウジングにおいて、両スパイラルダクトの流れを少なくとも部分的に分割するために、例えば、タービンホイールの軸方向に見て両スパイラルダクトの間に、タービンの円周方向に延びるタービンハウジングの隔壁が設けられている。
【００１６】
第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅は、少なくとも基本的にタービンホイールの軸方向に広がり、一方では第２のスパイラルダクトとも境界づける隔壁と、他方では第１のスパイラルダクトを境界づけるタービンハウジングの第１の壁面とによって境界されている。同じように、第２のスパイラルダクトの部分ノズル幅は、一方では第１のスパイラルダクトをも境界づける隔壁と、他方では第２のスパイラルダクトを境界づけるタービンハウジングの第２の壁面とによって境界されている。
【００１７】
第１のスパイラルダクトのかかり角度領域は、一例として少なくともおおむね３５０°より大きく、特に少なくともおおむね３６０°であるため、この第１のスパイラルダクトはフルスパイラルとして形成される。第２のスパイラルダクトのかかり角度領域はそれに比べて明らかに小さく作られ、一例として少なくともおおむね１４０°である。
【００１８】
第１のスパイラルダクトはいわゆるラムダ流路としての機能を発揮でき、このラムダ流路は必要な空燃比を調整し、求められる内燃機関の出力と要求されるトルクを生成するために用いられる。第２のスパイラルダクトは、いわゆる排ガス再循環流路として形成することができ、これは、上述した有効なせき止め性能を形成するために用いられ、排ガスの特に長い経路の再循環を可能とする。
【００１９】
本発明のとりわけ有効な実施例として、別の角度領域における第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅は、少なくともおおむね全ノズル幅と同じ大きさに形成されているため、この別の角度領域における第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅は、少なくともおおむね全ノズル幅に一致する。言い換えれば、全ノズル幅は、第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅によって形成されている。このことは、この別の角度領域では、排ガスが第１のスパイラルダクトのみから流出してタービンに噴射されること（この別の角度領域にはもはや第１のスパイラルダクトは延びていないため）、排ガスは全ノズル幅を通してタービンホイールに噴射され、この全ノズル幅では、ノズルが両スパイラルダクトから排ガスの供給を受けている第１の角度領域においてもタービンホイールに排ガスが噴射されること、を意味している。
【００２０】
このように、特に短く、第１のスパイラルのかかり角度領域に比べても小さな第２のスパイラルダクトのかかり角度領域は、タービンホイールの入口で、総合タービンノズルと組み合わされているため、別の角度領域ではタービンホイール入口の遮蔽は少なくともほとんど生じない。これによって、本発明からなるタービンの流動損失はきわめて低く保たれる。同時にこのタービンの製作に当たって、特に第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅、もしくはその部分ノズル幅で形成されている相応する部分ノズルの製作は容易で、時間およびコストを削減できる。
【００２１】
本発明の更なる有利な実施例として、第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅が、第１の角度領域から別の角度領域への移行領域で広がるように形成されている。第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅および部分ノズルは、第１の角度領域から始まってタービンホイールの円周方向に向かって広がっている。これによって極めて有利な流れの移行が実現され、流れ損失は低く保たれる。これは本発明になるタービンの効率的な稼働と、高い運転効率の発揮にさらに寄与する。
【００２２】
移行領域において、第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅が、少なくともおおむね全ノズル幅まで広がるように形成されている場合、このことは、第１のスパイラルダクトの部分ノズル幅が特別に広くなるという利点を生じ、この広い部分ノズル幅は、別の角度領域において全ノズル幅となり、従って、排ガスをタービンホイールに噴射できる全ノズルとなる。これによって、流動損失が低く維持され、本発明のタービンの特別に高い効率が実現する。
【００２３】
本発明になるタービンは例えばラジアルタイプとして形成されており、この場合、タービンホイールは少なくともおおむねその半径方向に、タービンハウジング内でタービンホイールの排ガス流れ方向上流側に配置された部分ノズルもしくは全ノズルから噴射を受ける。
【００２４】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、第１および／または第２のスパイラルダクト、とりわけ第１のスパイラルダクトを介して、タービンホイールの円周方向にタービンホイールへと流れる排ガスの流量が可変的に形成されている。すなわち、タービンホイールの周上を円周方向に流れてタービンホイールに向かい、周上で観測される排ガスの流量は一定でない。タービンホイールの円周方向周上において観測される非一定の流量は、流路の分割によって抵抗を受け、例えば、第１のスパイラルダクトを経てタービンホイールに向かう排ガス流量が第１の角度領域において減少する。これによって本発明のタービンは、極めて効率的な稼働と高い効率を示す。このような一定でない流量は、第２のスパイラルダクトに割り当てられているＡ／Ｒ比を、タービンホイールの円周方向に可変的に構成することで実現する。ここで、Ａは第２のスパイラルダクトの断面積を表し、これを通してタービンホイールが排ガスの噴射を受ける。Ｒは第２のスパイラルダクトのスパイラル中心からの距離を表す。
【００２５】
追加または代替の方法として、第１のスパイラルダクトに割り当てられているＡ／Ｒ比も円周方向に可変的に構成することができる。ここでＡは第１のスパイラルダクトの断面積を表し、これを通してタービンホイールが排ガスの噴射を受ける。Ｒは第１のスパイラルダクトのスパイラル中心からの距離を表す。第２のスパイラルダクトのＡ／Ｒ比を、特に０付近まで小さくすると、タービンホイールに向かう第１のスパイラルダクトの流量を増加させることができる。このことにより、タービンホイールへの排ガスの流量が、合計で見れば同等となり、極めて均質の流れの場と高い効率とを実現する。同時に、本発明のタービンの製造が容易であり、短時間ででき、低コストであることに変わりはない。従って、タービンホイールの周上の円周方向に、排ガスの合計流量を常時一定に流れ込ませることも、この設計の目的の一つになり得るが、どうしても必要なものではない。
【００２６】
本発明になるタービンは、極めて容易に、短時間で、低コストで製作することができる。大量生産においては、特にタービンの流体特性のばらつきを小さくできる。タービン効率の上昇により、連結される内燃機関の効率が上昇し、燃料消費の減少、および内燃機関からのＣＯ２排出を少なくする。
【００２７】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、第２のスパイラルダクトの流路断面が、第１のスパイラルダクトのものより小さい。これによって、第２のスパイラルダクトにおけるせき止め効果が極めて良好となり、特別に大量の排ガスを誘導して、内燃機関からの窒素酸化物と微粒子の排出を少なく維持することができる。
【００２８】
両スパイラルダクトが、特に、それぞれの流路断面に関して互いに非対称的に形成されている場合、タービンのせき止め性能をとりわけ適切に調整できるという利点が生じ、排ガスの高い再循環率を実現できる。
【００２９】
本発明の更なる利点、特徴、詳細は、以下に有利な実施形態と図面を用いて説明する。上述した特徴と特徴の組み合わせ、および以下に示す図面の記述および／または図面のみに表された特徴と特徴の組み合わせは、既に記述した組み合わせのみでなく、新たな組み合わせまたは単独で、発明の趣旨を逸脱することなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１ａ〜ｄは、排ガスターボチャージャーに用いられる、タービンハウジングを持つタービンの各断面図であり、このタービンハウジングは互いに異なったかかり角度領域に延びる２本のスパイラルダクトを有する。
【図２】図１ｂに示すタービンの図２ｃにおける切断線Ａ−Ａに沿った部分縦断面図である。
【図３】図１ｃに示すタービンの図２ｃにおける切断線Ｂ−Ｂに沿った部分縦断面図である。
【図４】図１ｃに示すタービンの横断面図である。
【図５】該当する切断線に沿って切断した場合の、図４に示すタービンの４つの各部分縦断面図である。
【図６】図４および図５に示すタービンのノズルの部分展開断面図である。
【図７】図４および図５のタービンにおいて、両スパイラルダクトのかかり角度領域に渡るスパイラルダクト断面積とスパイラル中心からの距離の２つの比の変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１ａから図１ｄに示すように、内燃機関の排ガスターボチャージャーに用いるタービン１０はタービンハウジング１２と、少なくとも１つの流路１４を含む。特に、図１ｂにおけるタービン１０の切断線Ａ−Ａに沿った断面を示す図２から分かるように、流路１４は分割され、第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８が、タービンハウジング１２の隔壁２１によって分割されている。隔壁２１は第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８を、特に矢印２２で示されているタービン１０の軸方向に、少なくとも部分的に流体的に分割している。
【００３２】
タービンハウジング１２の内部には、タービンホイール２４が回転軸２６を中心に回転可能に収納されていて、流路１４を通過する排ガスの噴射を受けて駆動されるようになっている。このために、排ガスは流路１４を流れ、従ってスパイラルダクト１６、１８を通過する。排ガスは第１のスパイラルダクト１６および第２のスパイラルダクト１８から、全ノズル幅ｂＨＤを有する全ノズル２０に流入する。全ノズル２０は、この場合、主要ノズルとも呼ばれる。排ガスは全ノズル２０から噴射されるが、相対座標系において、流れが最適な場合、少なくともおおむねタービンホイール２４の半径方向（矢印２８の方向）に向かい、ホイールを駆動する。第１のスパイラルダクト１６は、一例としてフルスパイラルとして形成されており、タービンホイール２４の周上、円周方向（矢印３０の方向）に、例として３５０°より大きいかかり角度領域φＧＳに渡って延びている。
【００３３】
第２のスパイラルダクト１８は部分スパイラルとして形成されており、例えば、図１ａでは２８０°、図１ｂでは２２０°、図１ｃでは１４０°、図１ｄでは１８０°のかかり角度領域φＳに延びる。すなわち、第２のスパイラルダクト１８のかかり角度領域φＳは、第１のスパイラルダクト１６のかかり角度領域φＧＳより小さい。その結果、第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８は、タービンホイール２４の軸方向（矢印２２の方向）に関して、少なくとも１つの角度領域では、並行して配置されている。言い換えれば、この第１の角度領域では、タービン２４の軸方向に関しては第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８との両方が延びている。更に、第１のスパイラルダクト１６のかかり角度領域には、少なくとも１つの別の角度領域が存在し、そこには第１のスパイラルダクト１６のみが延びていて、第２のスパイラルダクト１８は延びていない、またはもはや延びていない。タービンホイール２４の軸方向に関して、その別の角度領域には、より大きなかかり角度領域φＧＳを持つ第１のスパイラルダクト１６のみがなお延びている。
【００３４】
このようなかかり角度領域の違いによって、流路１４の良好なせき止め性能が得られるため、流路１４を用いることにより排ガスの高い再循環率が実現できる。
【００３５】
第１のスパイラルダクト１６は、いわゆるラムダ流路として使用され、内燃機関が目標とする望ましい空燃比を調節し、求められる出力およびトルクを発生させるために用いられる。第２のスパイラルダクト１８は、いわゆる排ガス再循環流路と呼ばれ、高いせき止め効果を提供し、極めて大量の排ガスを内燃機関の排気流路から吸入路に戻し、吸入路の中に送り込むことを目的としている。このように、内燃機関によって吸入された空気は排ガスと混合され、結果として窒素酸化物と微粒子の排出を少なく維持することができる。
【００３６】
始めの角度領域にあっては、第１のスパイラルダクト１６は、部分ノズル幅ｂλを備える第１の部分ノズル３２を有し、一方、第２のスパイラルダクト１８は、部分ノズル幅ｂＡＧＲを備える第２の部分ノズル３４を有する。スパイラルダクト１６、１８を流れた排ガスは、それぞれ部分ノズル３２、３４から全ノズル２０に流入し、更にタービンホイール２４に向かって噴射されて、これを駆動する。
【００３７】
図２に示す排ガスのタービンホイール２４への流入全ノズル幾何形状は、流路とも呼ぶことのできる第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８が０より大きいＡ／Ｒ比を有している場合である。Ａ／Ｒ比において、Ａは第１のスパイラルダクト１６または第２のスパイラルダクト１８の断面積であり、Ｒは対応する第１のスパイラルダクト１６または第２のスパイラルダクト１８のスパイラル中心までの距離を表す。従って、Ａ／Ｒ比は排ガスの流れの角運動量の大きさとなる。たとえば、特定のスパイラル断面積Ａを考える場合、角運動量の大きさは、このスパイラル断面積Ａが、対応するスパイラル中心までのどの距離Ｒにあるかで決まる。Ａ／Ｒ比が小さければ、角運動効果は高く、逆の場合はその反対となる。
【００３８】
図３に図１ｃのタービン１０の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面を示す。ここではスパイラルダクト１６、１８うちの一方、この場合は第２のスパイラルダクト１８のＡ／Ｒ比が少なくとも実質的に０になった場合の流入幾何形状を示している。もう一方のスパイラルダクト、ここでは第１のスパイラルダクト１６は、少なくとも実質的に０より大きいＡ／Ｒ比を有している。
【００３９】
図４は切断線Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅを含む図１ｃにおけるタービン１０を示す。図５はこれらに対応する断面図を示す。図５の断面図には、タービンホイール２４の円周方向（矢印３０の方向）におけるタービン１０の移行領域が示され、この移行領域は、タービンホイール２４の周上のある角度領域を通っている。この移行領域において、第１の部分ノズル３２は、その部分ノズル幅ｂλからから始まり、徐々に拡大していくように形成され、最終的にノズル幅は、少なくともおおむね、主要ノズルと呼ばれる全ノズルの幅ｂＨＤに一致する。第１のスパイラルダクト１６のかかり角度領域φＧＳにおける別の円周方向では、第１の部分ノズル３２はもはや全ノズル２０となっていて、全ノズル幅ｂＨＤを維持している。このため、タービン１０は流動損失が極めて小さくなり、タービン１０の効率は大きく向上する。これによって、内燃機関の効率的で燃料消費が少なく、ＣＯ２排出が少ない稼働が可能となる。更にタービン１０の製作も短時間で、低コストで可能となる。第１のスパイラルダクト１６の第１の部分ノズル幅のこのような拡大の様相を図６に示す。図６において、上述した第１の角度領域を３６とする。角度領域３６において、第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８は、タービンホイール２４の軸方向（方向矢印２２）に、並行して配置されている。タービンホイール２４の円周方向（方向矢印３０）へ角度領域３６から出発してさらに見ると、領域３８において第２のスパイラルダクト１８が終了しており、それは、これが第１のスパイラルダクト１６より狭いかかり角度領域φＳを持つからである。その際、第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８とは、タービン１０の入口から開始して、例えば共通の高さで始まっている。従って、第１のスパイラルダクト１６は、円周方向に第１の角度領域３６の後に続く別の角度領域に延び、この角度領域は図６において３７で示されている。上述した移行領域を図６に４２で示すが、ここでは第１のスパイラルダクト１６の第１の部分ノズル３２の部分ノズル幅ｂλが、タービンホイール２４の円周方向に沿って少なくとも実質的に連続して広がるように形成されているため、この部分ノズル幅は、第１のスパイラルダクト１６のかかり角度領域の部位４４において、主要ノズルと呼ばれる全ノズル２０の全ノズル幅ｂＨＤに少なくともおおむね一致する。
【００４０】
すなわち、全ノズル２０は第１の部分ノズル３２で形成されていると言えるし、その逆も成り立つ。領域３８において、第２のスパイラルダクト１８の部分ノズル３４は０で終わっており、これは、流れの断面積が０まで減少することを意味しており、引き続き円周方向においてタービンホイール２４は、第１のスパイラルダクト１６のみから、全ノズル２０に一致する第１の部分ノズル３２を通して排ガスの供給を受ける。部位４６は、例えば移行領域の始まりを示して、図５における切断線Ｂ−Ｂの位置は部位４６と一致する。部位４８は移行領域４２の終点であり、図５の切断線Ｅ−Ｅと一致する。部位４８に続いく円周方向へは、第１の部分ノズル３２が、全ノズル幅ｂＨＤと一致するノズル幅ｂλを維持している。
【００４１】
図６に示すように、角度領域３６では第１の部分ノズル３２は、一方では隔壁２００を、他方ではタービンハウジング１２の第１の壁面７０によって境界されている。同じように、第２の部分ノズル３４は、タービンホイール２４の軸方向（方向矢印２２）において、一方では隔壁２００を、他方ではタービンハウジングの第２の壁面７２によって境界されている。角度領域４０において、全ノズル２０は、軸方向に、一方では第１の壁面７０によって、他方では第２の壁面７２によって境界されている。
【００４２】
図７に示すグラフ５０において、横軸５２にφＧＳで表される第１のスパイラルダクト１６のかかり角度領域を示す。かかり角度領域φＧＳは少なくともおおむね３６０°である。同様に横軸５２に第２のスパイラルダクト１８のかかり角度領域φＳを示すが、この値は少なくともおおむね１４０°である。グラフ５２はＡ／Ｒ比を示す縦軸を含む。
【００４３】
図７が示すように、既に提示した図によるタービン１０によって、特に第１のスパイラルダクト１６の第１の部分ノズル３２が広がって形成されている結果、第１のスパイラルダクト１６および／または第２のスパイラルダクト１８におけるＡ／Ｒ比の変化が可能となり、これは、点線５６が示すような直線になる必要はなく、有利には直線ではない。タービン１０では、第１のスパイラルダクト１６のＡ／Ｒ比の変化を表すことが可能であり、これはグラフ５０において線６０と６２に囲まれた斜線部分５６の中にある。
【００４４】
第２のスパイラルダクト１８について、第２のスパイラルダクト１８のＡ／Ｒ比の変化を示すことができ、これは線６６および６８に囲まれた領域６４の中にある。これによってタービン１０は、極めて良好な効率と、極めて小さい損失を示す。このようなＡ／Ｒ比の非直線的設定および変動により、タービンホイール２４の周上で観察されるタービンホイール２４の非一定の排ガス流量は、第１のスパイラルダクト１６と第２のスパイラルダクト１８によってもたらされる。従って、流路１４を分割することによって、不均等な流量は抵抗を受け、極めて高い効率でタービン１０を稼働させることができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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